تحسين استخلاص سيانيد الصوديوم في خامات الذهب والنحاس

المقدمة

يُعدّ استخلاص الذهب والنحاس من خامات الذهب والنحاس عملية معقدة. لطالما كانت المعالجة بالسيانيد، وخاصةً باستخدام سيانيد الصوديوم ، الطريقة السائدة لاستخلاص الذهب. مع ذلك، يُشكّل وجود النحاس في هذه الخامات تحديات كبيرة لعملية المعالجة بالسيانيد، مما يؤثر على كلٍّ من استخلاص الذهب واستهلاك السيانيد . تتناول هذه المدونة تحسين عملية ترشيح سيانيد الصوديوم في خامات الذهب والنحاس، مستكشفةً المبادئ الأساسية والتحديات والحلول المبتكرة.

مبادئ استخلاص السيانيد

يعتمد استخلاص السيانيد على قدرة أيونات السيانيد الفريدة على تكوين مُركّبات مستقرة مع الذهب والفضة. يُعدّ سيانيد الصوديوم، عالي الذوبان في الماء ومستقرًا نسبيًا، المادة المُستخلصة الرئيسية. عند إذابته في الماء، يُطلق أيونات السيانيد. تتفاعل هذه الأيونات مع الذهب في وجود الأكسجين من خلال عملية كهروكيميائية. يُؤكسد الذهب أولًا، ثم يرتبط بأيونات السيانيد لتكوين مُركّب قابل للذوبان، مما يسمح باستخلاصه من الخام.

التحديات التي يفرضها النحاس في خامات الذهب والنحاس

زيادة استهلاك السيانيد

يتفاعل النحاس في خامات الذهب والنحاس مع السيانيد لتكوين مُركّبات نحاس-سيانيد مُختلفة. لكل 1% من النحاس المُتفاعل، يُمكن استهلاك حوالي 30 كجم/طن من كلوريد الصوديوم (NaCN). هذا الاستهلاك الكبير لا يُؤدّي فقط إلى زيادة التكاليف التشغيلية لعملية السيانيد، بل يُؤدّي أيضًا إلى إدارة أكثر حرصًا لاستخدام السيانيد.

تثبيط استخلاص الذهب

يمكن أن تُبطئ التركيزات العالية من مُركّبات النحاس والسيانيد في محلول الاستخلاص من ذوبان الذهب. علاوةً على ذلك، يميل النحاس إلى تكوين طبقات تخميلية على سطح جزيئات الذهب. تعمل هذه الطبقات كحواجز، مما يُقلل من التلامس بين الذهب وأيونات السيانيد، مما يُعيق عملية الاستخلاص.

استراتيجيات لتحسين استخلاص سيانيد الصوديوم في خامات الذهب والنحاس

المعالجة المسبقة للخامات

• طرق الفصل الفيزيائي : يمكن تطبيق تقنيات مثل الفصل بالجاذبية، والتعويم، والفصل المغناطيسي لتركيز الخام مسبقًا. من خلال إزالة جزء كبير من معادن النحاس بشكل انتقائي قبل المعالجة بالسيانيد، تقلل هذه الطرق من محتوى النحاس في المادة التي ستخضع لعملية الترشيح. على سبيل المثال، يمكن للتعويم فصل معادن كبريتيد النحاس عن الخام الحامل للذهب، مما يقلل من تداخل النحاس أثناء المعالجة بالسيانيد.

• المعالجة التأكسدية المسبقة : تُعدّ العمليات التأكسدية، كالتحميص والأكسدة الحيوية والأكسدة بالضغط، فعّالة في تفتيت المعادن الكبريتية وتحرير الذهب المحصور فيها. وفي سياق خامات كبريتيد الذهب والنحاس، لا تُحسّن المعالجة التأكسدية المسبقة استخلاص الذهب فحسب، بل تُقلّل أيضًا من التأثير السلبي للنحاس على عملية السيانيد. فعلى سبيل المثال، يُحوّل التحميص المعادن الكبريتية إلى أكاسيد، مما يجعل الذهب أكثر سهولة في الوصول إليه لعملية استخلاص السيانيد.

تحسين معلمة العملية

• تركيز السيانيد : يُعدّ تحديد التركيز الأمثل للسيانيد أمرًا بالغ الأهمية. فبينما قد تُحسّن التركيزات العالية من ذوبان الذهب، إلا أنها تؤدي أيضًا إلى استهلاك مفرط للسيانيد، خاصةً في وجود النحاس. لذا، يلزم اتباع نهج متوازن، وفي بعض الحالات، قد يُحقق استخدام تركيز أقل من السيانيد مع إضافات أخرى نتائج أفضل.

• التحكم في درجة الحموضة : يُعد الحفاظ على مستوى الحموضة المناسب (عادةً ما بين 9 و12) في محلول الترشيح أمرًا بالغ الأهمية لعملية السيانيد. في ترشيح خام الذهب والنحاس، يُمكن أن يُساعد تعديل درجة الحموضة في التحكم في معدلات ذوبان كلٍّ من النحاس والذهب. وقد يُؤدي خفض درجة الحموضة بشكل طفيف أحيانًا إلى تحسين ترشيح الذهب عن طريق تثبيط ترشيح النحاس.

• درجة الحرارة والتحريك : يمكن لرفع درجة الحرارة تسريع تفاعل استخلاص السيانيد، لكن له حدوده. فالحرارة الزائدة قد تزيد من تطاير السيانيد وتسرّع أكسدته إلى مواد أقل تفاعلاً. التحريك الكافي ضروري لضمان تلامس جيد بين جزيئات الخام ومحلول السيانيد والأكسجين. مع ذلك، قد يؤدي التحريك المفرط إلى تآكل مفرط للمعدات.

استخدام المواد المضافة

• الأمونيا : يمكن أن تساعد إضافة الأمونيا إلى عملية السيانيد في التحكم بالنحاس عن طريق تكوين مركبات مستقرة معه. تمنع هذه المركبات تكوّن بعض مركبات سيانيد النحاس التي تعيق ذوبان الذهب. مع ذلك، يتطلب استخدام الأمونيا دراسة متأنية نظرًا لسميتها وتقلبها، مما يشكل مخاطر بيئية.

• الجلايسين : تشير الأبحاث الحديثة إلى إمكانية استخدام الجلايسين مع تراكيز منخفضة من السيانيد لاستخلاص الذهب والفضة والنحاس من خامات الذهب والنحاس. يتفاعل الجلايسين مع أيونات النحاس الثنائي والرباعي، مما يعزز ذوبان النحاس، ويزيل طبقات التخميل من أسطح الذهب والنحاس. يمكن لهذه الطريقة أن تقلل استهلاك السيانيد بنسبة لا تقل عن 75%.

دراسات الحالة

عملية تعدين يابانية

كانت إحدى شركات التعدين الصغيرة في اليابان تعمل على زيادة استخلاص الذهب من خام غني بالنحاس باستخدام السيانيد. في دورة سيانيد سابقة باستخدام 800 طن من الغبار (مخلفات الذهب)، استخلصت الشركة 1.3 كيلوغرام من الذهب بنسبة نقاء 94% بعد عملية الاستخلاص. ولتحسين الاستخلاص، استخدمت الجير لرفع درجة الحموضة والأمونيا للمساعدة في إزالة النحاس. بالإضافة إلى ذلك، قامت الشركة باستخلاص النحاس من الكربون قبل استخلاص الذهب، وضبطت الجهد والتيار الكهربائي أثناء استخلاص الذهب والترسيب الكهربائي. ساهمت هذه الإجراءات في زيادة استخلاص الذهب.

خام النحاس والذهب الأسترالي منخفض الجودة

تمت معالجة خام نحاس-ذهب أسترالي منخفض الجودة باستخدام عملية "التعويم المختلط - فصل النحاس عن الكبريت - استخلاص الذهب من مركز الكبريت". وبتحسين كواشف التعويم (باستخدام مزيج من زانتات البوتيل وثنائي بيوتيل ثنائي ثيوفوسفات الأمونيوم كمجمعات) وسير العملية (مراحل متعددة من التخشين والتكسير في دائرة مغلقة)، حققوا نسبة استرداد نحاس بلغت 82.46% ونسبة استرداد ذهب شاملة بلغت 91.87%.

خاتمة

يُعدّ تحسين عملية استخلاص الذهب والنحاس باستخدام سيانيد الصوديوم أمرًا بالغ الأهمية لتعزيز الجدوى الاقتصادية والاستدامة البيئية لتعدين الذهب. ومن خلال فهم التحديات التي يفرضها النحاس وتطبيق استراتيجيات مثل المعالجة المسبقة، وتحسين معايير العملية، واستخدام الإضافات، يُمكن تحقيق تحسينات ملحوظة في استخلاص الذهب واستهلاك السيانيد. ومن المرجح أن تركز الأبحاث المستقبلية في هذا المجال على تطوير أساليب أكثر كفاءة وصديقة للبيئة، مما يُقلل من تأثير معالجة خامات الذهب والنحاس على البيئة مع تعظيم استخراج الموارد.