ما هي عمليات إزالة سيانيد الصوديوم من مخلفات الذهب؟

المقدمة

في صناعة تعدين الذهب، السيانيد يُستخدم على نطاق واسع في عملية الاستخلاص نظرًا لفعاليته في إذابة الذهب من الخامات. ومع ذلك، فإن وجود السيانيد في مخلفات التعدين يُشكل مخاطر بيئية وسلامة كبيرة. ونتيجةً لذلك، فإن تطوير وتطبيق أنظمة فعّالة إزالة السيانيد العمليات ذات أهمية قصوى. تستكشف هذه المقالة مختلف عمليات إزالة السيانيد المستخدمة في معالجة مخلفات الذهب، بهدف توفير فهم شامل للتقنيات المتاحة.

طريقة الكلورة القلوية

مبدأ

تُعد طريقة الكلورة القلوية من أكثر الطرق شيوعًا لإزالة السيانيد. في هذه الطريقة، تُضاف مؤكسدات قائمة على الكلور إلى خليط المخلفات في ظروف قلوية. يتفاعل الكلور مع أيونات السيانيد (CN-) لتكوين نواتج أقل سمية. يحدث التفاعل على مرحلتين رئيسيتين. في المرحلة الأولى، يتأكسد السيانيد إلى سيانات (CNO-)، وفي المرحلة الثانية، يتحلل السيانات إلى غاز النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى غير ضارة.

المزايا

• كفاءة عالية:يمكنه تقليل التركيزات العالية من السيانيد في مخلفات الذهب بشكل فعال لتلبية حدود التصريف التنظيمية.

• قابل للتطبيق على نطاق واسع:مناسب لمجموعة واسعة من المخلفات ذات تركيزات وتراكيب السيانيد المختلفة.

• تكنولوجيا راسخة:إن هذه العملية مفهومة جيدًا، وهناك خبرة صناعية واسعة في تطبيقها.

عيوب

• الكواشف المسببة للتآكل:يمكن أن تكون المؤكسدات القائمة على الكلور مسببة للتآكل في المعدات، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة وتقصير عمر المعدات.

• المنتجات الثانوية السامة:أثناء التفاعل، هناك خطر توليد منتجات ثانوية سامة مثل غاز الكلور إذا لم يتم التحكم في العملية بشكل صحيح.

• استهلاك كيميائي مرتفع:يتطلب كمية كبيرة نسبيًا من المؤكسدات المعتمدة على الكلور، مما قد يؤدي إلى زيادة تكاليف التشغيل.

دراسة الحالة

استخدم منجم ذهب في الهند طريقة الكلورة القلوية لمعالجة مخلفاته المحتوية على السيانيد. وبالتحكم الدقيق في درجة حموضة خليط المخلفات عند حوالي 10-11، وإضافة كمية مناسبة من مسحوق التبييض (مؤكسد شائع قائم على الكلور)، انخفض إجمالي محتوى السيانيد في المخلفات من تركيز أولي قدره 200 ملغم/لتر إلى أقل من 0.1 ملغم/لتر بعد المعالجة. وقد استوفت المخلفات المعالجة معايير التصريف البيئي المحلية.

عملية INCO (ثاني أكسيد الكبريت - عملية الهواء)

مبدأ

تُعد عملية INCO، المعروفة أيضًا باسم عملية ثاني أكسيد الكبريت - الهواء، تقنيةً مهمةً أخرى لإزالة السيانيد. في هذه العملية، يُضاف ثاني أكسيد الكبريت والهواء إلى خليط المخلفات بوجود محفز نحاسي. يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت إلى كبريتات، ويساعد الأكسجين الموجود في الهواء على أكسدة السيانيد. يُسرّع محفز النحاس من معدل التفاعل، محولًا السيانيد إلى ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين ومواد أخرى.

المزايا

• انخفاض استهلاك المواد الكيميائية:بالمقارنة مع بعض الطرق الأخرى، فهي تتطلب مدخلات كيميائية أقل لأنها تستخدم الهواء كمصدر للأكسدة.

• منتجات ثانوية أقل سمية:ينتج عددًا أقل من المنتجات الثانوية السامة مقارنة بالكلور القلوي، مما يجعله خيارًا صديقًا للبيئة.

• فعّالة من حيث التكلفة:يمكن أن تكون فعالة من حيث التكلفة للعمليات واسعة النطاق بسبب التكلفة المنخفضة نسبيًا لثاني أكسيد الكبريت والهواء.

عيوب

• متطلبات المحفز:تزيد الحاجة إلى محفز نحاسي من تعقيد العملية. يجب صيانة المحفز ومراقبته بعناية، وقد يؤثر فقدانه أو توقفه على كفاءة العملية.

• حساسية الأس الهيدروجيني:تتأثر هذه العملية بدرجة حموضة مخلفات التعدين. يجب الحفاظ على درجة حموضة مثالية لإزالة السيانيد بكفاءة، وعادةً ما تكون في نطاق 8-9.

• معدل تفاعل أبطأ:معدل التفاعل أبطأ نسبيًا مقارنة ببعض عمليات الأكسدة الأخرى، والتي قد تتطلب أوعية تفاعل أكبر وأوقات إقامة أطول.

دراسة الحالة

قامت إحدى عمليات تعدين الذهب واسعة النطاق بتطبيق عملية INCO. من خلال تركيب نظام تفاعل مخصص لإدخال ثاني أكسيد الكبريت والهواء، والتحكم الدقيق في جرعة محفز النحاس، تمكنوا من خفض تركيز السيانيد في مخلفاتهم من 150 ملغم/لتر إلى أقل من 50 ملغم/لتر. وقد استوفى هذا المستوى متطلبات مستوى السيانيد القابل للتفكك الحمضي الضعيف (WAD) المقبولة في الصناعة للتخلص من مخلفات التعدين.

طرق المعالجة البيولوجية

مبدأ

تتضمن المعالجة البيولوجية لمخلفات الذهب المحتوية على السيانيد استخدام كائنات دقيقة كالبكتيريا والفطريات. تستطيع هذه الكائنات استقلاب السيانيد كمصدر للنيتروجين أو الكربون. على سبيل المثال، تستطيع بعض البكتيريا تحويل السيانيد إلى أمونيا من خلال تفاعلات إنزيمية. وتتمثل العملية الكلية في سلسلة معقدة من التفاعلات الكيميائية الحيوية، حيث تقوم الكائنات الدقيقة بتحليل جزيء السيانيد في ظل ظروف بيئية محددة، مثل درجة الحرارة المناسبة، ودرجة الحموضة (pH)، وتوافر العناصر الغذائية.

المزايا

• الاستدامة البيئية:يعتبر العلاج البيولوجي خيارًا أكثر استدامة لأنه لا يؤدي إلى إدخال مواد كيميائية ضارة إضافية إلى البيئة.

• منخفض التكلفة:بمجرد إنشاء الثقافة الميكروبية، يمكن أن تكون تكاليف التشغيل منخفضة نسبيًا حيث يمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تتكاثر ذاتيًا وتستخدم العناصر الغذائية الطبيعية.

• العلاج الانتقائي:يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة استهداف السيانيد بشكل انتقائي، تاركة المعادن القيمة الأخرى في المخلفات دون المساس بها.

عيوب

• عملية بطيئةتتميز العمليات البيولوجية عمومًا بمعدلات تفاعل أبطأ مقارنةً بأساليب الأكسدة الكيميائية. وقد يتطلب ذلك مفاعلات حيوية واسعة النطاق وأوقات معالجة طويلة.

• الحساسية للظروف البيئية:تتميز الكائنات الدقيقة بحساسيتها العالية لتغيرات درجة الحرارة ودرجة الحموضة (pH) ووجود مواد سامة أخرى في المخلفات. حتى التغيرات الطفيفة قد تُعطل النشاط الميكروبي وتُقلل من فعالية إزالة السيانيد.

• تعقيد الشركات الناشئةقد يكون إنشاء مزرعة ميكروبية مستقرة وفعالة لتحلل السيانيد أمرًا صعبًا. يتطلب ذلك اختيارًا دقيقًا وتأقلمًا للكائنات الدقيقة المناسبة.

دراسة الحالة

أجرى منجم ذهب تجربةً على نظام معالجة بيولوجية. استخدموا مفاعلًا حيويًا مصممًا خصيصًا، مملوءًا بمجموعة من البكتيريا المحللة للسيانيد. بعد تشغيل طويل الأمد وتحسين مستمر للظروف البيئية في المفاعل الحيوي، تمكنوا من خفض تركيز السيانيد في المخلفات من 80 ملغم/لتر إلى حوالي 10 ملغم/لتر. مع ذلك، تطلبت هذه العملية عدة أشهر من بدء التشغيل والتعديل لتحقيق أداء مستقر.

عملية غسل المخلفات وتجريد البركة (WPS)

مبدأ

تتكون عملية WPS من خطوتين رئيسيتين: غسل مخلفات التعدين، ونزع السيانيد في البركة أو الخزان. في خطوة الغسل، تُستخدم مكثفات عالية السرعة تعمل بتيار معاكس لغسل مخلفات التعدين. يساعد هذا على إزالة كمية كبيرة من المحلول المحتوي على السيانيد من المخلفات. ثم يُعرَّض فائض المكثف، الذي يحتوي على السيانيد، لعملية نزع في البركة أو الخزان. في عملية النزع، يُعرَّض المحلول الغني بالسيانيد للهواء أو عوامل نزع أخرى. يُنزع السيانيد، على شكل غاز سيانيد الهيدروجين، من المحلول، ويمكن استعادته أو معالجته بشكل إضافي. يمكن إعادة تدوير الماء المنزوع إلى مرحلة الغسل، مما يساعد على إدارة توازن الماء.

المزايا

• استعادة الموارد:تسمح هذه العملية باستعادة السيانيد، والذي يمكن إعادة تدويره مرة أخرى إلى عملية الاستخلاص، مما يقلل من إجمالي استهلاك السيانيد في المنجم.

• ادارة المياه:من خلال إعادة تدوير المياه المستخرجة، يساعد ذلك في إدارة توازن المياه في عملية التعدين، مما يقلل من الحاجة إلى استهلاك المياه العذبة ويقلل من تصريف مياه الصرف الصحي.

• استغلال البنية التحتية الحالية:يمكن لعملية WPS في كثير من الأحيان الاستفادة من البنية التحتية الحالية للمصنع مثل المكثفات وبرك مياه المعالجة، مما يقلل الحاجة إلى استثمارات رأسمالية كبيرة.

عيوب

• التعقيد في التشغيل:تتضمن العملية خطوات متعددة وتتطلب التحكم الدقيق في المعلمات مثل كفاءة الغسيل ومعدل التجريد ونسب إعادة تدوير المياه.

• كفاءة استعادة السيانيد: الكفاءة استعادة السيانيد يمكن أن تتأثر جودة المعادن بعوامل مثل تركيز السيانيد الأولي في المخلفات، وجودة عمليات الغسيل والنزع، ووجود مواد أخرى متداخلة.

• المخاوف المتعلقة بالرائحة والسلامةقد يُطلق غاز سيانيد الهيدروجين أثناء عملية التجريد، وهو غاز ذو رائحة نفاذة وشديد السمية. لذا، يجب اتخاذ إجراءات السلامة اللازمة لمنع تسرب الغاز وضمان سلامة العمال.

دراسة الحالة

طبقت شركة لتعدين الذهب عملية WPS. ومن خلال تحديث مُكثِّفاتها الحالية لتحسين عملية الغسيل، وإنشاء بركة مغطاة لنزع السيانيد، تمكنت الشركة من تحقيق معدل استرداد للسيانيد يصل إلى 70%. وأُعيد تدوير السيانيد المُستعاد بنجاح إلى دائرة الاستخلاص، مما قلل تكاليف شراء السيانيد بشكل كبير.

خاتمة

تُعد إزالة السيانيد من مخلفات الذهب أمرًا بالغ الأهمية لحماية البيئة وممارسات التعدين المستدامة. ولكلٍّ من عمليات إزالة السيانيد التي تمت مناقشتها، بما في ذلك الكلورة القلوية، وعملية INCO، والمعالجة البيولوجية، وعملية WPS، مزاياها وعيوبها الفريدة. ويعتمد اختيار العملية الأنسب على عوامل مختلفة، مثل تركيز السيانيد الأولي في المخلفات، وتركيبها، والبنية التحتية المتاحة، وتحليل التكلفة والفائدة. وفي كثير من الحالات، قد يلزم الجمع بين هذه العمليات لتحقيق إزالة السيانيد بأقصى قدر من الكفاءة والفعالية من حيث التكلفة. ومع استمرار قطاع التعدين في مواجهة التدقيق البيئي المتزايد، سيكون البحث والتطوير المستمر في تقنيات إزالة السيانيد أمرًا ضروريًا لضمان مستقبل أنظف وأكثر استدامة.