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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Mikrorissen in Erzgestein als Vorbereitung zur Haufenlaugung, in welchem das Erzgestein als Frischgut einer Gutbettwalzenmühle zugeführt und in verschieden aufteilbare Fraktionen zerkleinert wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Zum Aufschluss von Erzen, wie z. B. Gold-, Kupfer-, Nickel- und Uranerzen, ist es bekannt, die Erze unter Zuhilfenahme von entsprechenden Hilfsstoffen zu laugen. Hierzu werden die Erze in der Regel in zerkleinerter Form auf einen Haufen oder auf sehr große Halden abgelegt und mit einer für die jeweilige Erzart individuell bestimmten Lauge übergossen. Die Lauge löst das in dem Erz enthaltene Metall unter Bildung von chemischen Komplexen, die leicht wasserlöslich sind, so dass das im Erz chemisch als Oxid gebundene Metall aus wässriger Lösung abgeschieden werden kann. Die Aufarbeitung des gelaugten Erzes ist hierbei Gegenstand einer Vielzahl unterschiedlicher bekannter Verfahren. Allen Verfahren gemeinsam ist dabei die Zerkleinerung und die Einwirkung der Lauge auf das Erz über einen längeren Zeitraum, der von einigen Tagen bis hin zu mehreren Monaten betragen kann. Bei der längeren Laugungszeit ist es wichtig, dass die Lauge am Ort des Erzes wirkt und nicht etwa auf den Grund des Haufens oder der Halde absackt, so dass die am Sockel des Haufens vorliegende Erzfraktion mit Lauge übersättigt ist und die am Gipfel des Haufens liegende Erzfraktion austrocknet und dem späteren, wässrigen Aufschluss nicht zugänglich ist. Um die Laugungszeit zu verlängern oder die Lauge vor dem Austrocknen zu schützen, ist es ebenfalls bekannt, die Haufen abzudecken und unter dem Haufen oder unter der Halde eine Wanne anzuordnen. Auch ist es bekannt, die durchgesickerte Lauge im Kreislauf wiederzuverwenden.
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Neben der der Optimierung der Laugeneinwirkung ist es auch wichtig, das Erz für die Laugung vorzubereiten. Um den Erzaufschluss durch Laugung mit hoher Ausbeute durchführen zu können, werden Erze üblicherweise fein zerkleinert, um eine möglichst große Oberfläche des Erzgesteins zu erhalten, denn die hohe Oberfläche erlaubt eine intensive Einwirkung der Lauge auf das Erz. Die Zerkleinerung des Erzes erfolgt dabei in der Regel in Kegelbrechern, Hammerbrechern oder Backenbrechern, aber auch in Gutbettwalzenmühlen, Trommelmühlen oder in Kugelmühlen. Zuletzt wird das gemahlene Erz nach Zerkleinerung mit Hilfe von Förderbändern auf dem Haufen oder der Halde zur Laugung abgelegt.
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Da Erze in der Regel harte und/oder abrasive Materialien sind, ist die Zerkleinerung energieintensiv und daher auch ein kostenintensiver Prozess. Je feiner dabei das Erz gemahlen wird, umso energieintensiver und umso höher werden dabei die Kosten des gesamten Laugungsverfahrens vom Abbau bis zum Erhalt des reinen Erzes oder des reinen Metalls. Die Größe der Erzpartikel spielt beim Auslaugungsprozess eine wichtige Rolle. Sind die Partikel zu groß, so dringt die zum Auslaugen verwendete Lauge nicht in das Innere der Partikel ein, so dass das Auslaugen des Erzes unvollständig ist. Sind hingegen die Erzpartikel zu klein, so können sie von der Laugenflüssigkeit mitgespült werden und verstopfen so die Poren einer Erzschüttung am Sockel des Haufens oder der Halde. Dabei liegen größere Erzstücke am Gipfel des Haufens und die feine Fraktion ist tiefer in den Haufen oder in die Halde eingedrungen, wo das Feinstmaterial eine nur schwer für Flüssigkeit durchdringbare Schicht bildet. Neben den Poren der Erzschüttung können auch die Poren einer Rückhaltevorrichtung verstopft werden, die das Erz gegenüber der Lauge beim Laugen im Kreislauf zurückhält. Das Durchsickern der Laugenflüssigkeit durch die Erzschüttung und/oder durch die Rückhaltevorrichtung wird dabei erheblich verlangsamt und verlängert so das Laugungsverfahren erheblich. Da bei der Zerkleinerung des Erzes verschiedene Körnungen entstehen, von der Feinstfraktion bis hin zur Grobfraktion, werden daher zur Vermeidung der oben geschilderten Probleme feine Partikel, die beim Zerkleinerung des Erzes unvermeidbar in nicht vernachlässigbarer Menge anfallen, der Fasslaugung unterzogen.
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In
DE19626387A1 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus Erzmaterialien durch Haufenlaugung beschrieben. Nach der Lehre dieser Druckschrift wird das Erzmaterial mit einer Gutbettwalzenmühle zerkleinert und mit einem der Mühle nachgeschalteten Siebklassierer in eine Grobgut- und eine Feingutfraktion getrennt. Der Klassierer enthält eine Materialweiche, mit der zu große Partikel aus der Grobgutfraktion in die Mühle zurückgeführt werden. Die Feingutfraktion wird unmittelbar gelaugt.
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Ein ähnliches Verfahren ist aus
DE202010009150 U1 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Kreislaufmahlverfahren beschrieben, bei dem ein Teil des Mahlgutes während des Verfahrens abgetrennt, das abgetrennte Material fraktioniert und die Grobfraktion in die Mahlanlage zurückgeführt wird. Hingegen wird die Feinfraktion abtransportiert und weiterverarbeitet.
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In
DE3736243A1 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Gold aus Erz durch Laugung beschrieben. Diese Druckschrift lehrt, dass es für den Prozess wichtig ist, die Erze möglichst fein zu zerkleinern, damit das Gold in dem Erz möglichst effizient gelaugt werden kann, da große Partikel nicht effizient gelaugt werden. Aus derselben Druckschrift geht auch hervor, dass zu feine Körner unerwünscht sind, da sie dazu neigen, sich im unteren Bereich der Erzschüttung anzusammeln und die Poren innerhalb der Haufenschüttung zu verstopfen. Nach der Lehre der Druckschrift wird daher vorgeschlagen, das Erz in einer Hochdruck-Gutbettwalzenmühle zu zerkleinern. Durch den hohen Pressdruck werden die Erzpartikel mit feinen Mikrorissen durchzogen, durch welche die Lauge besser in das Innere der Erzpartikel eindringen und das Gold dadurch besser lösen kann. Aus dieser Druckschrift geht jedoch nicht hervor, wie das Problem, das durch die Feinfraktion erzeugt wird, verringert werden kann.
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Wünschenswert wäre daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem das Erzgestein zu einem hohen Anteil in Partikel einer bestimmten Größe zerkleinert wird, die von möglichst vielen Mikrorissen durchzogen sind, und wobei der Anteil an Fein- und Feinstpartikeln möglichst auch der Haufenlaugung unterzogen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Ansprüchen 6 bis 9 angegeben.
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Erfindungsgemäß werden Mikrorisse in Erzgestein dadurch erzeugt, dass das Aufgabegut für die Gutbettwalzenmühle eine Mischung ist aus 40–70 Gewichts-% des Frischguts mit einem Partikeldurchmesser von 5–15 mm, und 30–60 Gewichts-% mindestens einer Fraktion aus Feingut und/oder Mittelgut, das im Umlauf geführt wird, mit einem Partikeldurchmesser von weniger als ca. 2 mm, bevorzugt von weniger als ca. 1,5 mm und besonders bevorzugt von weniger als ca. 1 mm.
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Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Feingutfraktion in bestimmter Menge mit einer Frischgutfraktion des Erzgesteins gemeinsam zerkleinert wird. Im Stand der Technik ist es dem gegenüber üblich, ein von einem Klassierer abgeschiedenes Grob- oder Mittelgut der Zerkleinerung erneut zuzuführen, wobei die Feinfraktion durch den Klassierer zur Laugung abgeschieden wird. Natürlich ist die Trennung durch den Klassierer nicht perfekt, so dass auch im Stand der Technik ein gewisser Anteil einer Feinfraktion der Zerkleinerung im Kreislauf erneut zugeführt wird. Besonders an dem vorliegenden Verfahren ist jedoch, dass die Grobfraktion nach Zerkleinerung aussortiert wird und der Haufenlaugung unterzogen wird, wobei die durch die Abtrennung der Grobfraktion entstehende Mittel- und Feinfraktion im Kreislauf zurück geführt wird. Das vorgeschlagene Verfahren funktioniert also anders als bisher bekannte Kreislaufmahlverfahren, weil die Fein-, Mittel- und Grobgutfraktionen im Unterschied zum Stand der Technik unterschiedliche Wege nehmen.
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Bei diesem Verfahren befindet sich die Feingutfraktion im Umlauf, während die Grobgutfraktion den Zerkleinerungsprozess nach etwa einmaligem Durchlauf verlässt. Die Vorstellung ist, dass das beim Zerkleinern anfallende Feingut sich um ein grobes Partikel des Mahlguts sammelt und ähnlich wie die Ausbildung einer autogenen Verschleißschicht auf der Oberfläche der Walze einer Gutbettwalzenmühle zu einer verdichteten Schicht um das Grobgut ansammelt, die wie eine Art Puffer wirkt. Dadurch wird das Grobgut vor zu hohem Druck in der Gutbettwalzenmühle geschützt und auch ein Brechereffekt wird dadurch vermieden, bei dem das Mahlgut durch Punktbelastung gebrochen wird. Es bildet sich dadurch eine Fraktion von mit Fein- und Mittelgut beschichteten groben Mahlgutpartikeln aus, wobei im Zerkleinerungsprozess, wenn er sich einmal im Gleichgewicht befindet, stets nur soviel Mittel- und Feingut erzeugt wird, wie durch die beschichteten groben Mahlgutkörner das Umlaufmahlverfahren verlässt. Durch die Rückführung der Mittel- und Feinfraktion wird also der Anteil an Mittel- und Feingut im Umlaufmahlverfahren verringert. Es bilden sich teilweise feste Agglomerate von Partikeln, die im Kern mit Mikrorissen durchzogen sind, die ähnlich aufgebaut sind wie Schülpen als Ergebnis einer Zerkleinerung im Walzenspalt einer Gutbettwalzenmühle. Diese so hergestellten Agglomerate weisen im Kern Mikrorisse auf und sind von einer Schicht feineren, kompaktierten Mahlguts umgeben, das durch Kapillarkräfte schnell mit Lauge durchzogen wird und dort verbleibt, ohne durch Verdunstung oder durch Absacken innerhalb des Haufens nicht mehr an der Laugung teilzunehmen. Idealerweise besteht das Mahlgut zu etwa gleichen Teilen aus der Grobfraktion und der Feinfraktion.
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Zur Zerkleinerung in einer Gutbettwalzenmühle ist der Druck innerhalb des Walzenspaltes von erheblicher Bedeutung. Ist er zu gering oder ist der Walzenspalt im Betrieb nicht in genügendem Maße mit Mahlgut gefüllt, so stellt sich ein Zerkleinerungsverhalten der Gutbettwalzenmühle ein, das an der Zerkleinerung in einem Brecher ähnlich ist. Dabei werden die Partikel durch eine Punktbelastung an mehreren Stellen gebrochen.
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Erst bei einer vorbestimmten Befüllung des Walzenspaltes und Anwendung eines bestimmten Drucks im Walzenspalt (unter Abwesenheit eines Schlupfes) der Walzen gegeneinander stellt sich die Zerkleinerung ein, wie sie nach Schönert et al. in der
DE 2708053 A1 mit sämtlichen notwendigen Parametern beschrieben wird. Die Zerkleinerung des Erzes nach der vorliegenden Erfindung soll nach eben diesem Verfahren stattfinden, wobei erfindungsgemäß eine Feingutfraktion im Umlauf gehalten, die Grobfraktion jedoch abgeschieden wird, wodurch das Zerkleinerungsverfahren im Vergleich zum Stand der Technik durch die Rückführung des Feingutanteils anders durchgeführt wird dadurch erst zu dem gewünschten Produkt führt, das einfach gelaugt werden kann. Da das Feingut durch das Verfahren durch Kompaktieren gebunden wird, kann in gegebenen Fällen außerdem auf die Verwendung von Bindemitteln für das Feingut verzichtet werden und das Feingut kann ebenso der Haufenlaugung unterzogen werden, was die Fasslaugung entbehrlich macht, zumindest aber ihren Anteil wesentlich verringert.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Klassierstufe das aus der Gutbettwalzenmühle austretende Mahlgut in eine Fraktion aus Grobgut und mindestens eine weitere Fraktion aus Feingut und/oder Mittelgut teilt, wobei das Grobgut ausgesondert und die mindestens eine Fraktion aus Feingut und/oder Mittelgut im Umlaut geführt wird. Dabei wird also der feinere Teil des zerkleinerten Erzgesteins zumindest zum Teil im Umlauf geführt, wobei die gröbere Fraktion zur Haufenlaugung ausgesondert wird. Im Gegensatz zur bisher üblichen Verfahrensweise, das Feingut auszusondern, ist nach dem vorliegenden Verfahren vorgesehen, das Grobgut auszusondern und durch die Rückführung des Feinanteils des zerkleinerten Erzgesteins in den Mahlkreislauf die Neubildung von fein zerkleinertem Material zu verringern.
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In weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine aus Feingut und/oder Mittelgut bestehende Fraktion in eine Fraktion aus Feingut und eine Fraktion aus Mittelgut aufgeteilt wird, wobei die Fraktion aus Mittelgut im Umlauf geführt wird und die Fraktion aus Feingut zumindest zum Teil im Umlauf geführt und zum Teil einer Fasslaugung zugeführt wird. Nach dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Feinstanteil des zerkleinerten Erzes nur dosiert in den Kreislauf zurückgeführt wird und dass die darüber hinausgehende Menge des Feinstanteils der Fasslaugung unterzogen wird. Dadurch wird erreicht, dass sich in dem Verfahren Erzgestein bildet, das einen hohen Anteil an Mikrorissen aufweist, aber nicht vollkommen zerkleinert ist. Ist zuviel Feinstanteil im Umlauf vorhanden, so kann dies die Bildung von Mikrorissen durch regelrechte Polsterung der groben Bestandteile des Frischguts unterdrücken. Ist hingegen zu wenig Feinstanteil vorhanden, kann dies die Ausbildung von Schichten um die groben Körner der Grobfraktion unterdrücken. Erwünscht ist ein Produkt, in dem die Grobfraktion einen Kern aufweist, der mit Mikrorissen durchzogen ist und eine Schicht aus Feingut und ggf. Mittelgut aufweist, die in kompaktierter Form die Körner der Grobfraktion umschließen. Diese Schicht und die Mikrorisse weisen eine hohe Kapillarwirkung auf, welche die zum Laugen verwendete Lauge in das so hergestellte Mahlgut zieht und dort festhält.
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Um die Ausbildung des idealen Mahlguts zu kontrollieren, ist vorgesehen, dass die Menge des in den Umlauf geführten Feinguts variierbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist für eine Reihe von Erzen geeignet, die dazu neigen, bei der Zerkleinerung die eingangs beschriebenen Agglomerate bilden. Diese Erze sind insbesondere Golderz, Kupfererz, Nickelerz und auch Uranerz.
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Der zur Erzeugung der Mikrorisse im Erzgestein erforderliche Pressdruck beträgt üblicherweise 20–70 MPa. Bevorzugt beträgt der Pressdruck 30–60 Mpa und besonders bevorzugt 40–50 Mpa.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Kreislaufmahlanlage zur Vorbereitung von Erzgestein zur Haufenlaugung vorgeschlagen, welche das Erzgestein als Frischgut einer Gutbettwalzenmühle zuführt und in der ein Klassierer das Mahlgut, das die Gutbettwalzenmühle verlässt, in verschiedene Fraktionen von Feingut, Mittelgut und Grobgut aufteilt und mindestens eine Fraktion in den Umlauf zurückführt, so dass die zurückgeführte Fraktion Teil des Aufgabeguts der Gutbettwalzenmühle ist. In dieser Kreislaufmahlanlage ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Klassierer so eingestellt ist, dass das Aufgabegut für die Gutbettwalzenmühle eine Mischung ist aus 40–70 Gewichts-% des Frischguts (A) mit einem Partikeldurchmesser von 5–15 mm, und 30–60 Gewichts-% mindestens einer Fraktion aus Feingut (C) und/oder Mittelgut (D), das im Umlauf geführt wird, mit einem Partikeldurchmesser von weniger als ca. 2 mm, bevorzugt von weniger als ca. 1,5 mm und besonders bevorzugt von weniger als ca. 1 mm. Wesentlich an der Kreislaufmahanlage ist also, dass der zurückgeführte Feinanteil im Umlauf geführt wird und der Grobanteil die Kreislaufmahlanlage verlässt. Dabei ist der Anteil des in das Aufgabegut der Gutbettwalzenmühle zurückgeführten Feinguts so bemesssen, dass sich die angegeben Massenanteile ergeben. Dadurch bilden sich die bevorzugten Mikrorisse in der zur Haufenlaugung durch den Klassierer abgeschiedenen Grobfraktion des die Gutbettwalzenmühle verlassenden Grobguts.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt
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1 ein Fließschema der erfindungsgemäßen Umlaufmahlanlage,
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2 eine schematische Darstellung Partikeln in eines Haufens, der durch das erfindungsgemäße Verfahren erstellt worden ist.
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In 1 ist ein Fließschema zum erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt, in welchem Frischgut A einer Gutbettwalzenmühle 10 über eine geregelte Aufgabevorrichtung 11 zugeführt wird. Die geregelte Aufgabevorrichtung 11 sorgt dafür, dass das auf die Gutbettwalzenmühle 10 zugeführte Frischgut A stets in einer solchen Menge vorhanden ist, dass sich die Zerkleinerungswirkung nach Schönert et al. einstellt. Das aus der Gutbettwalzenmühle 10 herausfallende Mahlgut B besteht aus Feingut C und Mittelgut D und auch Grobgut E, das mit kompaktiertem Feingut C und Mittelgut D beschichtet ist. Dabei bildet das Mahlgut B ähnlich wie Pressschülpen, die bei der herkömmlichen Zerkleinerung mit Hilfe einer Gutbettwalzenmühle 10 anfallen, Agglomerate, die im Kern Mikrorisse aufweisen und in der äußeren Hülle kompaktiertes Fein- und Mittelgut aufweisen.
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In dem der Gutbettwalzenmühle 10 folgenden Klassierer 12, wird das Feinstmaterial, das staubähnlich ist, durch einen Feingutaustrag für Feingut C abgeschieden und der Fasslaugung FL unterzogen. Aufgrund der Verfahrensführung ist dieser Anteil jedoch gering, so dass die Menge, die der Fasslaufung FL unterzogen werden muss, gering ist im Vergleich zu dem Anteil des Grobguts E, das der Haufenlaugung HL zugänglich ist.
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Der Klassierer 12 weist neben dem Feingutaustrag für Feingut C einen Mittelgutaustrag für Mittelgut D auf, in welchem das Mittelgut D eine Körnung von weniger als 2 mm aufweist. Dieses abgeschiedene Mittelgut D wird innerhalb der gesamten Kreislaufmahlanlage nach 1 im Kreislauf geführt, wobei es mit Hilfe einer nicht näher definierten Fördervorrichtung 13 zur Mahlgutaufgabe in die Aufgabevorrichtung 11 zurück geführt und mit dem Frischgut A vereint wird. Ein Teil des Feingutes C, das mit dem Feingutaustrag den Klassierer 12 verlässt, wird mit dem Mittelgut D aus Mittelgutaustrag vereint.
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Die wesentliche Menge des vereinten Mahlgutes B verlässt den Klassierer 12 über den Grobgutaustrag für Grobgut E, in welchem das Grobgut E mit einer kompaktierten Schicht aus Mittelgut D und Feingut C umgeben oder begleitet ist. Das Mittelgut D und Feingut C, das in der der Haufenlaugung zugeführten Fraktion vorhanden ist und den mit Mikrorissen durchzogenen Kern umgibt, ist durch den hohen Druck im Walzenspalt kompaktiert worden und hat so einen erheblichen Teil der Zerkleinerungsenergie zum Kompaktieren aufgenommen und den Kern vor zu starker Zerkleinerung geschützt. Gleichzeitig ist durch die Kompaktierung das Fein- und Mittelgut der Haufenlaugung zugänglich. Das Zerkleinerungsverfahren im Walzenspalt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren also modifiziert.
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In 2 ist ein Ausschnitt aus einem Haufen dargestellt, in welchem verschiedene Grobkörner 50 dargestellt sind, die mit Mikrorissen 55 durchzogen sind. Diese Mikrorisse 55 reichen dabei nicht vollständig durch den Kern 56, so dass das Grobkorn 50 an sich erhalten bleibt, aber durch Kapillarkräfte Lauge ins Innere des Grobkorns 50 zieht. Die Kerne 56 der Grobkörner 55 sind mit einer kompaktierten Schicht 57 aus Körnern des Mittelguts D und des Feinguts C umgeben und haben so den Kern 56 vor zu starker Zerkleinerung geschützt. Diese Agglomerate verhalten sich auf dem Haufen anders als eine bloße gemeinsame Schüttung verschiedener Mahlgutfraktionen C, D und E, bei denen die Mittel- und Feingutfraktion nicht an die Grobkörner 50 durch Kompaktierung gebunden sind. Die zur Haufenlaugung auf den Haufen gespülte Lauge spült die Schichten aus Mittel- und Feingut nicht vom Grobkorn 50 herunter, so dass diese Fraktion am Grund des Haufens die Poren zwischen den Grobkörnern 50 nicht verstopft.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Frischgut
- B
- Mahlgut
- C
- Feingut
- D
- Mittelgut
- E
- Grobgut
- HL
- Haufenlaugung
- FL
- Fasslaugung
- 10
- Gutbettwalzenmühle
- 11
- Aufgabevorrichtung
- 12
- Klassierer
- 13
- Fördervorrichtung
- 50
- Grobkorn
- 55
- Mikroriss
- 56
- Kern
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19626387 A1 [0005]
- DE 202010009150 U1 [0006]
- DE 3736243 A1 [0007]
- DE 2708053 A1 [0014]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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