CIL または CIP 浸出タンクの仕組み: 金の回収を決定する 6 つの要素

CIL 浸出タンクの内部: 炭素と金の接触を決定する 6 つの部分

カーボンインリーチタンクは、カーボンが投入された撹拌ポットではありません。これは、同じ立方メートルのパルプ内で 3 つの現象が同時に起こらなければならない、バッフルを備えた通気の遅い反応器です。シアン化物が鉱石の表面から金を溶解し、溶存酸素がその溶解を継続し、活性炭が金シアン化物複合体を素早く吸着して、さもなければ金を盗んでしまう脈石鉱物を打ち負かします。シェル内のあらゆる機械的詳細は、これら 3 つのイベントを同時に発生させ続けるために存在しており、それらのすべてが植物が回復目標を逃す原因となる可能性があります。

実際の結果は単純です。CIL タンクのサイズは化学によって決まりますが、力学によって故障します。プラントが炭素が「金を拾わない」と報告する場合、根本的な原因は、鉱石や試薬の注入の欠陥よりも、沈降領域、目隠しスクリーン、曲がったシャフト、または静かに詰まったエアラインであることがほとんどです。

CIL タンク列車内でパルプがどのように移動するか

パルプは最初のタンクに入り、重力によって洗濯機を通って 2 番目のタンクに流れ込み、6 ～ 12 個のタンクを連続して通過します。 CIL 回路内の総滞留時間は通常 20 ～ 30 時間で、タンクあたりおよそ 3 ～ 5 時間になります。カスケードが機能するのは、タンクが段差のある基礎の上に置かれ、ステージ間の自由落下が 300 ～ 500 mm であるためです。落下量が小さすぎるとパルプが逆流し、大きすぎるとタンクの代わりに洗濯機にエアレーションすることになります。

溶液中の金のテナーは列車に沿って急勾配で落下し、その落下の形状によって回路が健全かどうかがわかります。通常のプロファイルは次のようになります。

タンク 6 が 2.5 mg/L を保持しているのに、タンク 4 が依然として 3 mg/L を保持している場合、列車の後部は機能しておらず、回路は短絡しています。そのパターンはほとんどの場合機械的なものです。つまり、スクリーンの周りを迂回する粗い固体、不適切に配置されたスパージャーの下のデッドゾーン、またはステージ間の移動を停止したカーボンなどです。

カーボンは逆方向に走ります。新しいまたは再生された炭素が最後のタンクに追加され、空輸または移送によって 12 ～ 24 時間ごとに 1 段階上流に移動され、充填された炭素は溶出に進む前に 2,000 ～ 7,000 g/t で最初のタンクから洗い流されます。カーボンとパルプは反対方向に移動するため、カーボンは常に金テナーが最も高いタンク内で最も濃厚な溶液と出会い、新たに浸出したパルプは最後のタンクで最もクリーンなカーボンと合流します。この逆流配置により、適切に稼働する回路では、自由粉砕酸化鉱石の回収率が 92 ～ 95 パーセントを超えることができます。

カーボン在庫はカーボングレードと同じくらい重要です。一般的なパルプ 10 ～ 25 g/L では、100 m3 の作業容積で 1 段あたり 1 ～ 2.5 トンの炭素を保持できるため、6 タンク列では 8 ～ 15 トンを輸送することになります。スクリーニングの故障やポンプの損傷により月に 0.5 トンの損失が発生すると、年間 5 桁のコストがかかりますが、回収報告書には決して記載されません。

CIP と CIL: 同じタンクシェル、異なる役割

CIP 回路では、炭素が到着する前に浸出が終了します。シアン化物と空気を備えた 4 ～ 8 個の浸出タンクで溶解が行われ、その後に続く吸着タンクには炭素だけが保持されます。 CIL 回路では、炭素は浸出タンク自体に存在するため、同じ容器内で同じ金イオンを求めて溶解と吸着が競合します。この 1 つの違いが、タンク数から二酸化炭素消費量に至るまで、その後のほぼすべての設計上の決定を左右します。

この比較は、抽象的にどちらのプロセスが優れているかということではありません。重要なのは、鉱石が金を放出する速度と、脈石が金をどれだけ積極的に取り戻そうとするかです。 4 時間で浸出する鉱石は CIL から得られるものはほとんどなく、その代償は炭素の消耗で支払われます。 30 時間を要する鉱石や、溶液から金を吸着する炭素質物質を含む鉱石では、吸着セクションがどれほど適切に動作していても、CIP 回路では数パーセントの回収率が失われます。

混合、空気、酸素: 回復を決定する 3 つの入力

撹拌は単にかき混ぜるだけではなく、一時停止する必要があります

古典的な目標は、浮遊したばかりの速度、つまり粒子が底部で 1 ～ 2 秒以上静止しない速度であるインペラの rpm です。その下を走ると、粗い固体が円錐内に層を築き、金と炭素を運びます。それをはるかに超えて実行すると、シャフトの疲労、消費電力の増加、インペラーとバッフルに対するカーボンの摩耗が増える以外に何も得られません。実際には、ほとんどの CIL タンクは停止直後の速度の 1.1 ～ 1.3 倍で動作し、一般的な固形分 40 パーセントのパルプでは 1 m3 あたり 1 ～ 3 kW に達します。

空気は流量計の試薬です

シアン化物の浸出は酸素を消費し、条件が変動するとシアン化物自体が酸化されてシアン酸塩になります。タンク出口で測定される溶存酸素は 5 mg/L 以上に維持される必要があり、適切に稼働している回路のほとんどは 6 ～ 8 mg/L を目標としています。 4 mg/L を下回ると、浸出速度は急激に低下し、炭素は放出されない金をただ待つだけになります。 pH の低下が許容される場合、空気散布によってシアン化水素も除去されるため、石灰と適切な酸素による pH 10 ～ 11 の制御は、決して別々にではなく、一緒に管理されます。

バッフルとスパージャーの位置が流れのパターンを決定します

スパージャーがインペラの直下に配置されているため、ガスは良好に分散されますが、上から下への回転率は低くなります。ドラフトチューブ内にスパージャーを配置すると強力な循環が得られますが、空気量が高すぎるとガスロックの危険があります。カーボンタンクの信頼できる配置は、その中にスパージャーを備えた中央のドラフトチューブ、壁にある 4 つのバッフル、およびインペラと底部の間のクリアランスがインペラ直径の 0.3 ～ 0.5 倍であることです。

タンクのサイズ設定: パルプ密度、保持時間、作業量

浸出回路におけるほぼすべてのサイジングエラーは、スラリーの量と固形分のトン数を混同することに起因します。この順序で数値を計算すると、タンクの寸法はほとんど議論の余地なく決まります。

1. 乾燥固形物供給量、たとえば 500 t/d を考えてみましょう。
2. 重量による固体分率、たとえば 40 パーセントで割ると、1,250 t/d のスラリーが得られます。
3. スラリーの比重で割ると、その密度では通常 1.40 ～ 1.50 となり、約 860 m3/d のパルプが得られます。
4. 必要な保持時間（たとえば 24 時間）を掛けると、860 m3 の作業量が得られます。
5. 段数、たとえば 8 で割ると、タンクあたり約 108 m3 になります。
6. パルプレベルの上にフリーボードを 10 ～ 15 パーセント追加し、その下にコーンボリュームを追加します。

高さと直径の比が 1.2 の場合、その 108 m3 の作業容積は、直径約 4.8 m、直線側面が 5.8 m のタンクに相当します。同じ負荷を固形分 50% にすると、スラリーの体積は約 5 分の 1 に減少します。これは、撹拌機に著しく大きなトルクが必要になり、カーボンが重いパルプ内に分散したままにするのに苦労することがわかるまでは、節約のように見えます。

エンジニアをトラブルから守る 2 つの経験則があります。まず、最終ステージの保持期間が 3 時間未満になるように設計しないでください。最後のタンクには最も低いゴールド テナーが搭載されており、テール値に達するまでに時間がかかります。次に、タンク直径とインペラ直径の比率を 2.5 ～ 3.5 の間に保ちます。その帯域の外側では、インペラが小さすぎて全体積を移動できないか、タンクが狭すぎて安定した循環ループを構築できません。

タンク内の炭素管理

活性炭はサーキット内で最も高価な消耗品であり、最も損傷しやすいものです。金回収の標準グレードは 6×12 メッシュのヤシ殻カーボンで、数千回の移送サイクルに耐えるのに十分な硬さと、数時間で装填できる速度が十分に速いです。パルプ中の濃度は通常 10 ～ 25 g/L の間にあります。濃度が高くなるとローディング時間は短縮されますが、摩耗、スクリーニング負荷、および溶出中に循環する炭素の量が増加します。

トレインに沿った積載は、ゴールド テナーと同じ逆流ロジックに従いますが、その逆になります。

3 つの操作習慣がそのプロファイルを保護します。どのステージにもサイクルあたり約 1,500 g/t を超える負荷が要求されないほど頻繁にカーボンを前進させます。各タンク内の設計された炭素濃度が実際に測定した濃度になるように、中間スクリーンを十分に清潔に保ちます。また、カルシウムやスケールが存在する場合は、溶出前に炭素を酸で洗浄します。これは、金錯体が細孔を埋めるよりも、表面の炭酸塩の皮がはるかに効果的に細孔をブロックするためです。ロータリーキルン内で 650 ～ 750 °C で再生すると、ほとんどの活性が回復します。また、活性を感覚ではなく数値として追跡するプラントでは、通常、炭素を交換するまで数年間使用し続けます。

CIL および CIP タンクの動作パラメータのリファレンス

トラブルシューティング: 実際の浸出タンクで見られる 8 つの障害

• コーンにサンディングします。 インペラーのトリム後に先端速度が低下したり、スパージャーがブロックしてエアリフトを停止したりすることで、粗い固体が沈降します。混合鉱石に触れる前に、試運転ベースラインに対して消費電力を確認してください。
• オーバーフロー時のカーボン。 保持スクリーンに穴があるか、パルプ レベルがスクリーンの上部を超えているか、または流量がスクリーンの容量を超えています。ほとんどの場合、画面の絞りは問題ではありません。パルプレベルです。
• 短絡。 バッフルがないか、入口と出口が近すぎるため、パルプは設計上の保持速度よりも速く入口から出口へと移動します。午後には追跡検査が行われ、議論は決着する。
• カーボン汚れ。 新しいカーボンを添加しても積載能力は低下します。炭酸カルシウム、石膏、工場回路からの油はすべて毛穴を塞ぎます。酸洗浄と厳格なオイル管理により問題は解決されます。
• 底では酸欠状態。 空気が乾燥していないか、リングが遅い流れのゾーンにあるため、スパージャーの穴がスケールで詰まります。ステージごとに記録された溶存酸素は、回復が低下するずっと前にこれにさらされます。
• 炭素中の過剰な微粒子。 先端速度が 5 m/s を超える場合、カーボンが空輸ではなく遠心ポンプを介して移送される場合、またはカーボンが単に任務に対して柔らかすぎる場合、摩耗は増加します。
• スクリーンが眩しい。 木材チップ、繊維、粗い雲母が開口部に固定されます。毎回の前進中に低圧水ラインを使用してスクリーンを洗浄すると、数分のコストがかかり、段階が節約されます。
• 振動とシャフトの故障。 通常は、シャットダウン後の 1 つのインペラ ブレード上の固体の蓄積、または起動中の臨界速度に達したときに発生します。シャフトを再構築するたびに振れをチェックすることを除けば、ほとんどのことを防ぐことができます。

このうち 2 つは、ゴールド サーキットとして特筆に値します。プレグロッピング鉱石では、戦いの半分は、炭素質物質が接触する前に、炭素を溶解した金と接触させることであり、そのため、最初のタンクの混合強度と炭素濃度が下流の何よりも重要です。金回収のアップグレードルートに従ったソロモン諸島の濃縮装置の改修と拡張では、短絡している回路にタンク容量を追加すると、回収量が増加せずにコストが増加するため、単純にスケール変更するのではなく、保持時間とタンク構成が再検討されました。

ダウンタイムを引き起こす材料と機械の詳細

浸出タンクの接液側には、高温、アルカリ性、研磨性、塩化物含有パルプが存在しており、この組み合わせによりほとんどの近道が排除されます。 3 ～ 6 mm のゴムライニングまたは適切に塗布されたエポキシ システムを備えた炭素鋼シェルは、ほとんどの金回路に対応します。塩化物レベルが高くなったり、鉱石が酸洗浄で処理されたりする場合、最初の請求額が高くても、10 年間で見ると 304 または 316L ステンレスが安価な選択肢になります。

インペラはメンテナンスコストを決める部品です。高クロム鋳物は研磨パルプによく耐え、ゴムで覆われたスチールは混入物質からの衝撃を吸収し、316L は攻撃的な化学反応に適しています。シャフトにはパルプ ラインにゴムまたは HDPE スリーブが必要です。これは、そこから腐食疲労が始まり、ほとんどのシャフト故障が始まるためです。ギアボックスは通常、タンクが満杯の固形物が入った状態での始動トルクに合わせたサイズになっています。実行トルクのみで選択されたギアボックスは、最初の電源遮断で故障するのを待っているギアボックスです。

現場での図面上では些細なことに見える詳細。交代でタンクを空にするのに十分な大きさのドレンバルブ、パルプライン上のアクセス人道、インペラアセンブリ用に定格された吊り上げラグ、および足場を設置せずにブロックされたスクリーンに到達できる取り外し可能なカバーを備えた洗濯機は、すべてそのカテゴリに分類されます。価格だけで購入するプラントは通常、最初の計画外の停止時にこれらの詳細を発見します。

浸出タンクまたは吸着タンクを注文する際に指定するもの

明確な問い合わせにより、有用な見積もりが得られます。曖昧なものは、推測された撹拌装置を備えた戦車砲弾を入手しますが、その推測は常に保守的であり、これは高価であることを意味します。

1. 1 日あたりの乾燥固体処理量 (トン)、設計値および最大値。
2. 固体比重と目標パルプ密度は重量による範囲です。
3. ステージごとに必要な保持時間とステージの合計数。
4. 粒子サイズ分布、特にトップサイズと微粒子の割合は、懸濁直後の速度を左右します。
5. シアン化物と石灰の投与量範囲、pH ウィンドウ、および溶存酸素の目標。
6. 溶出時に予想される炭素のサイズ、濃度、負荷。
7. 回路に計画されている塩化物、硫酸塩、および酸洗浄をカバーする化学レポート。
8. レイアウトの制約: 利用可能な設置面積、ヘッドルーム、基礎レベル、および必要なカスケード ドロップ。
9. 電源の電圧と周波数、および可変周波数ドライブが意図されているかどうか。
10. 標高、周囲温度、耐震分類などの敷地条件。

忘れられがちで高価な項目が 1 つあります。それは、パルプ中の遊離シアン化物濃度です。これにより、ライニングとスリーブのエラストマーの選択が変更され、推奨されるカーボングレードも変更されます。もう 1 つは、意図されたメンテナンス戦略です。半年ごとにインペラを検査する予定のプラントは、2 年間中断せずに稼働する予定のプラントよりも、より多くの人員とより良いアクセスを必要とします。

銅-金およびポリメタル回路の場合、浸出タンクが単独で使用されることはほとんどありません。安徽省の銅・金黄鉄鉱プロジェクトは参考になります。なぜなら、浸出段階と吸着段階は、原鉱石ではなく浮遊選鉱精鉱に合わせてサイズを決定する必要があり、その精鉱からのパルプレオロジーがヘッドグレードよりもインペラの選択を左右したからです。提案を比較するバイヤーは、キロワット定格だけでなく、各撹拌機の背後にある具体的な混合計算を尋ねる必要があります。

サーキットの試運転: 最初の 30 日間

浸出トレインの試運転は、金よりも前に、ほとんどが水と固形物に関するものです。初期のダメージをほとんど回避するシーケンスは次のようになります。

1. ライニングを閉じる前にすべてのシェルと洗濯機のハイドロテストを行い、最初の暖かい日の後にフランジのトルクを再チェックします。
2. 各撹拌機を水中で 4 時間運転し、振動、ベアリング温度、モーター電流を設計レベルで記録します。
3. 流量計を読み取るのではなく、タンク表面全体の沸騰パターンを観察して、スパージャーの空気の分布を確認します。
4. 固体を 15 ～ 20% で導入し、コーン圧力とインペラ電流を監視しながら、数日間かけて設計密度までステップアップします。
5. パルプ密度が安定した後にのみカーボンを追加し、スクリーンが設計流量でカーボンを保持していることを確認します。
6. 各段階の溶液濃度と遊離シアン化物、各出口の溶存酸素、各タンクの炭素濃度など、サンプリング ルーチンを早期に確立します。
7. 設計スループットにおけるベースラインの振動と電力の数値を記録します。その後のメンテナンスの決定はすべて、そのベースラインに照らして評価する必要があります。

最も一般的なコミッショニングの間違いは、初日にフル密度で開始することです。コールドスタートで沈殿した固形物は数秒以内にインペラをロックする可能性があり、その結果生じるシャフトの損傷により立ち上げが数週間遅れます。

購入者からよく寄せられる質問