Hur en CIL- eller CIP-lakningstank fungerar: Sex delar som avgör guldåtervinning

Inuti en CIL Leach Tank: De sex delarna som bestämmer kol-guldkontakt

En kol-i-lakningstank är inte en omrörd gryta med kol som kastas in i den. Det är en förbryllad, luftad, långsamt vridande reaktor där tre händelser måste inträffa i samma kubikmeter massa samtidigt: cyanid löser guld från malmens yta, löst syre håller den upplösningen i rörelse och aktivt kol adsorberar guld-cyanidkomplexet tillräckligt snabbt för att slå de gångmineraler som annars skulle stjäla det. Varje mekanisk detalj inuti skalet finns till för att hålla dessa tre händelser tillsammans, och var och en av dem kan vara anledningen till att en växt missar sitt återhämtningsmål.

Den praktiska konsekvensen är enkel: en CIL-tank är dimensionerad efter kemi men den misslyckas av mekanik. När en anläggning rapporterar att kol "inte plockar upp guld" är grundorsaken oftare en sedimenteringszon, en förblindad skärm, ett böjt skaft eller en luftledning som tyst har blockerats än ett fel i malmen eller reagensdoseringen.

Hur massa färdas genom ett CIL-tanktåg

Massa kommer in i den första tanken, kaskader genom tyngdkraften genom tvätten in i den andra och fortsätter genom sex till tolv tankar i serie. Total retention i en CIL-krets landar vanligtvis mellan 20 och 30 timmar, vilket ger ungefär 3 till 5 timmar per tank. Kaskaden fungerar eftersom tankarna sitter på en stegvis grund med 300 till 500 mm fritt fall mellan stegen; blir det för litet och massan backar, får det för stort och du luftar tvätten istället för tanken.

Guldtenor i lösning faller brant längs tåget, och formen på det fallet talar om för dig om kretsen är frisk. En normal profil ser ut så här:

Om tank 4 fortfarande bär 3 mg/L medan tank 6 bär 2,5 mg/L, fungerar tågets bakdel inte och kretsen kortsluts. Det mönstret är nästan alltid mekaniskt: grova fasta ämnen som passerar runt en skärm, en död zon under en dåligt placerad spridare eller kol som har slutat röra sig mellan stegen.

Kol rinner åt andra hållet. Färskt eller regenererat kol läggs till den sista tanken, lufttransporter eller överföringar flyttar den ett steg uppströms var 12 till 24:e timme, och laddat kol tvättas ut ur den första tanken med 2 000 till 7 000 g/t innan det går till eluering. Eftersom kol och massa rör sig i motsatta riktningar möter kolet alltid den rikaste lösningen i tanken där guldtenor är högst, och den nyurlakade massan möter det renaste kolet i den sista tanken. Det motströmsarrangemanget är det som låter en välkörd krets driva återvinningen förbi 92 till 95 procent på frimald oxidmalm.

Kolinventering spelar lika stor roll som kolkvalitet. Vid typiska 10 till 25 g/L massa rymmer en arbetsvolym på 100 m³ 1 till 2,5 ton kol per steg, så ett tåg med sex tankar bär 8 till 15 ton. Att förlora ett halvt ton i månaden på grund av skärmfel och pumpskador är en femsiffrig årlig kostnad som aldrig visas i en återvinningsrapport.

CIP och CIL: The Same Tank Shell, a Different Job

I en CIP-krets avslutas urlakningen innan kolet anländer. Fyra till åtta lakningstankar med cyanid och luft gör upplösningen, och adsorptionstankarna som följer rymmer kol och inget annat. I en CIL-krets sitter kolet i själva lakningstankarna, så upplösning och adsorption tävlar om samma guldjoner i samma kärl. Den enda skillnaden driver nästan varje efterföljande designbeslut, från tankräkning till kolförbrukning.

Jämförelsen handlar inte om vilken process som är bättre abstrakt. Det handlar om hur snabbt din malm släpper guld och hur aggressivt din gäng försöker ta tillbaka det. En malm som läcker ut på fyra timmar tjänar lite på CIL och betalar för det i kolnötning; en malm som behöver trettio timmar, eller en som innehåller kolhaltigt material som adsorberar guld från lösning, kommer att förlora flera procentenheter av återhämtning i en CIP-krets oavsett hur väl adsorptionssektionen fungerar.

Blandning, luft och syre: De tre ingångarna som avgör återhämtning

Agitation måste avbryta, inte bara röra

Det klassiska målet är den just suspenderade hastigheten, pumphjulets varvtal vid vilket ingen partikel förblir orörlig på botten i mer än en till två sekunder. Spring under den och grova fasta ämnen bygger en bädd i konen och tar med sig guld och kol. Kör långt ovanför det och du köper ingenting förutom axeltrötthet, högre effektuttag och mer kolnötning mot pumphjulet och bafflarna. I praktiken sitter de flesta CIL-tankar på 1,1 till 1,3 gånger den just suspenderade hastigheten, vilket landar på 1 till 3 kW per m³ för typisk 40 procent fast massa.

Luft är ett reagens med en flödesmätare

Cyanidlakning förbrukar syre, och cyanid i sig oxideras till cyanat om förhållandena glider. Upplöst syre mätt vid tankens utlopp bör hålla sig över 5 mg/L, och de flesta välkörda kretsar har som mål 6 till 8 mg/L. Under 4 mg/L minskar lakkinetiken kraftigt och kolet väntar helt enkelt på guld som inte släpps ut. Luftspridning tar också bort vätecyanid om pH tillåts sjunka, så pH-kontroll vid 10 till 11 med kalk och tillräckligt med syre hanteras tillsammans, aldrig separat.

Bafflar och spridarposition bestämmer flödesmönstret

En spridare som sitter direkt under pumphjulet ger bra gasspridning men dålig omsättning från topp till botten. En spridare placerad inuti ett dragrör ger stark cirkulation men riskerar gaslåsning om lufthastigheten blir för hög. Det tillförlitliga arrangemanget för en koltank är ett centralt dragrör med spridaren inuti det, fyra bafflar på väggen och ett spel mellan pumphjulet och botten på 0,3 till 0,5 gånger pumphjulets diameter.

Dimensionering av tanken: massadensitet, retentionstid och arbetsvolym

Nästan varje storleksfel i en lakningskrets går tillbaka till att blanda upp slurryvolymen med torrsubstanstonnage. Arbeta siffrorna i denna ordning och tankdimensionerna faller ut med lite utrymme för argument.

1. Ta torrsubstansinmatningen, till exempel 500 t/d.
2. Dela med fastämnesfraktionen i vikt, till exempel 40 procent, vilket ger 1 250 t/d slurry.
3. Dela med slurrys specifik vikt, typiskt 1,40 till 1,50 vid den densiteten, vilket ger cirka 860 m³/d massa.
4. Multiplicera med den erforderliga retentionstiden, till exempel 24 timmar, vilket ger 860 m³ arbetsvolym.
5. Dividera med antalet steg, till exempel åtta, vilket ger ungefär 108 m³ per tank.
6. Lägg till 10 till 15 procent fribord över massanivån och konvolymen under den.

Vid ett förhållande mellan höjd och diameter på 1,2 motsvarar den arbetsvolymen på 108 m³ en tank ca 4,8 m i diameter med en 5,8 m rak sida. Tryck samma sats till 50 procent torrsubstans och slurryvolymen sjunker med ungefär en femtedel, vilket ser ut som en besparing tills du upptäcker att omröraren nu behöver märkbart mer vridmoment och kolet kämpar för att hålla sig dispergerat i den tyngre massan.

Två tumregler håller ingenjörer borta från problem. Först, designa aldrig det sista steget för mindre än tre timmars retention; den sista tanken har den lägsta guldtenorn och behöver tid för att nå svansvärdet. För det andra, håll förhållandet mellan tankdiameter och impellerdiameter mellan 2,5 och 3,5. Utanför det bandet är antingen pumphjulet för litet för att flytta hela volymen eller så är tanken för smal för att utveckla en stabil cirkulationsslinga.

Kolhantering inuti tanken

Aktivt kol är det dyraste förbrukningsmaterialet i kretsen och det enklaste att skada. Standardkvaliteten för guldåtervinning är kokosnötskalkol med 6×12 mesh, tillräckligt hårt för att överleva tusentals överföringscykler och tillräckligt snabbt i kinetik för att laddas på några timmar. Koncentrationen i massan ligger vanligtvis mellan 10 och 25 g/L. Högre koncentrationer förkortar laddningstiden men ökar nötning, skärmningsbelastning och mängden kol som cirkulerar genom eluering.

Lastning längs tåget följer samma motströmslogik som guldtenor, men omvänt:

Tre operationsvanor skyddar den profilen. Avancera kol tillräckligt ofta för att inget enskilt steg ska behöva ladda mer än cirka 1 500 g/t per cykel. Håll mellanstegsskärmarna tillräckligt rena så att den designade kolkoncentrationen i varje tank faktiskt är den koncentration du mäter. Och tvätta kol med syra före eluering när kalcium eller kalk finns, eftersom en karbonatskorpa på ytan blockerar porerna mycket mer effektivt än vad guldkomplexet någonsin fyller dem. Regenerering vid 650 till 750 °C i en roterugn återställer det mesta av aktiviteten, och växter som spårar aktiviteten som en siffra snarare än en känsla håller vanligtvis kol i drift i flera år innan det ersätts.

Driftsparameterreferens för CIL- och CIP-tankar

Felsökning: Åtta fel som har setts i riktiga lakningstankar

• Slipning i konen. Grova fasta partiklar sedimenterar eftersom spetshastigheten föll efter en impellertrimning eller för att spridaren blockerade och dödade luftlyften. Kontrollera strömförbrukningen mot idrifttagningens baslinje innan du rör vid malmblandningen.
• Kol vid bräddavloppet. Antingen har retentionssilen ett hål, massanivån löper över siltoppen, eller så har flödeshastigheten överskridit silkapaciteten. Skärmöppningen är inte problemet i de flesta fall; massanivån är.
• Kortslutning. Massan rör sig från inlopp till utlopp snabbare än designretentionen eftersom bafflar saknas eller inloppet och utloppet är för nära. Ett spårämnestest avgör argumentet på en eftermiddag.
• Kolpåväxt. Lastkapaciteten sjunker trots att färskt kol tillsätts. Kalciumkarbonat, gips och olja från kvarnkretsen blockerar alla porer; syratvätt och hårdare oljekontroll löser det.
• Syresvält i botten. Spridningshål plugg med skala eftersom luften inte är torkad eller ringen sitter i en långsamt flödeszon. Löst syre som loggas per steg avslöjar detta långt innan återhämtningen faller.
• Överskott av fina partiklar i kol. Nötningen ökar när spetshastigheten överstiger 5 m/s, när kol överförs genom centrifugalpumpar istället för luftliftar, eller när kolet helt enkelt är för mjukt för uppgiften.
• Skärmbländande. Träflis, fiber och grov glimmer fäster öppningarna. Att tvätta skärmar med lågtrycksvattenledning under varje frammatning kostar minuter och räddar scenen.
• Vibrationer och axelfel. Vanligtvis en ansamling av fasta partiklar på ett pumphjulsblad efter ett avstängning, eller en kritisk hastighetsträff under uppstart. Att spärra axeln och kontrollera avloppet vid varje ombyggnad förhindrar det mesta.

Två av dessa förtjänar särskilt omnämnande för guldkretsar. När det gäller preg-rånande malm, är halva striden att få kol i kontakt med löst guld innan det kolhaltiga materialet gör det, så den första tankens blandningsintensitet och kolkoncentration spelar större roll nedströms. I Salomonöarnas koncentratorrenovering och expansion som följde guldåtervinningsuppgraderingsvägen, omarbetades retentionstiden och tankkonfigurationen snarare än att bara skalas, eftersom att lägga till tankvolym till en krets som kortsluter multiplicerar kostnaderna utan att återvinningen multipliceras.

Material och mekaniska detaljer som orsakar driftstopp

Den blöta sidan av en lakningstank lever i varm, alkalisk, slipande, kloridhaltig massa, och den kombinationen eliminerar de flesta genvägar. Skal av kolstål med 3 till 6 mm gummifoder eller ett korrekt applicerat epoxisystem hanterar de flesta guldkretsar. Där kloridhalterna blir höga eller malmen behandlas med syratvättar blir 304 eller 316L rostfritt det billigare alternativet över en tioårshorisont trots att den första fakturan är högre.

Fläkthjulet är den komponent som bestämmer underhållskostnaden. Högkrom gjutgods håller bra i slipmassa, gummiklädd stål absorberar stötar från trampmaterial och 316L passar aggressiv kemi. Axeln behöver en gummi- eller HDPE-hylsa vid massalinjen, eftersom det är där korrosionsutmattning börjar och där de flesta axelfel börjar. Växellådor är vanligtvis dimensionerade för startmomentet med en full tank av fasta partiklar; en växellåda vald på endast löpande vridmoment är en växellåda som väntar på att misslyckas vid det första strömavbrottet.

Detaljer som ser mindre ut på en ritning är ute på fältet. En dräneringsventil som är tillräckligt stor för att tömma tanken i ett skift, en tillträdesmanway ovanför massalinjen, lyftöglor som är klassade för pumphjulsenheten och en tvättmaskin med ett avtagbart lock så att en blockerad skärm kan nås utan byggnadsställningar faller alla i den kategorin. Anläggningar som köper endast på pris upptäcker vanligtvis dessa detaljer under den första oplanerade avstängningen.

Vad du ska ange när du beställer en lak- eller adsorptionstank

En tydlig förfrågan får en användbar offert. Vaga sådana får ett tankskal med en gissad agitator, och gissningen är alltid konservativ, vilket betyder dyrt.

1. Genomströmning av torra partiklar i ton per dag, samt design och maximala värden.
2. Fastämnes specifik vikt och målmassadensitetsintervallet efter vikt.
3. Erforderlig retentionstid per steg och totalt antal steg.
4. Partikelstorleksfördelning, speciellt toppstorleken och finkornsfraktionen, som driver den just suspenderade hastigheten.
5. Cyanid- och kalkdosintervall, pH-fönster och mål för löst syre.
6. Kolstorlek, koncentration och den förväntade belastningen vid eluering.
7. Kemirapport som täcker klorider, sulfater och eventuell syratvätt som planeras för kretsen.
8. Layoutbegränsningar: tillgängligt fotavtryck, takhöjd, grundnivå och erforderligt kaskadfall.
9. Strömförsörjningsspänning och frekvens, plus om en frekvensomformare är avsedd.
10. Platsförhållanden, inklusive höjd, omgivningstemperatur och seismisk klassificering.

Ett föremål glöms regelbundet bort och regelbundet dyrt: den fria cyanidkoncentrationen i massan. Det ändrar elastomervalet för foder och ärmar, och det ändrar rekommendationen av kolkvalitet. En annan är den avsedda underhållsstrategin. En anläggning som planerar att inspektera pumphjul var sjätte månad behöver större mangångar och bättre åtkomst än en som planerar att köra i två år oavbrutet.

För koppar-guld och polymetalliska kretsar står lakningstanken sällan ensam. Anhui koppar-guldkisprojektet är en användbar referens eftersom laknings- och adsorptionsstadierna måste dimensioneras mot ett flotationskoncentrat snarare än rå malm, och massareologin från det koncentratet drev på valet av pumphjul mer än huvudkvaliteten gjorde. Köpare som jämför förslag bör be om den specifika blandningsberäkningen bakom varje omrörare, inte bara kilowattvärdet.

Driftsättning av kretsen: De första trettio dagarna

Att driftsätta ett laktåg handlar mest om vatten och fasta ämnen innan det handlar om guld. Sekvensen som undviker de flesta tidiga skadorna går så här:

1. Hydrotesta varje skal och tvätta innan något foder stängs upp, kontrollera sedan flänsens vridmoment igen efter den första varma dagen.
2. Kör varje omrörare i vatten i fyra timmar, logga vibrationer, lagertemperatur och motorström på designnivån.
3. Verifiera spridarens luftfördelning genom att observera kokmönstret över tankytan, inte genom att läsa av flödesmätaren.
4. Introducera fasta ämnen på 15 till 20 procent och öka till designdensitet under flera dagar, observera kontrycket och impellerströmmen.
5. Tillsätt kol först efter att massadensiteten är stabil och kontrollera sedan att silarna behåller det vid designflödet.
6. Upprätta provtagningsrutinen tidigt: lösningstenor och fri cyanid i varje steg, löst syre vid varje utlopp, kolkoncentration i varje tank.
7. Registrera baslinjevibrationer och effektsiffror vid designgenomströmning; varje senare underhållsbeslut bör mätas mot den baslinjen.

Det vanligaste idrifttagningsfelet är att starta med full densitet dag ett. Fasta partiklar från en kallstart kan låsa ett pumphjul inom några sekunder, och den resulterande axelskadan fördröjer upprampen med veckor.

Frågor köpare ställer oftast