عملية السيانيد في معالجة خام الذهب

المقدمة

تُعدّ عملية السيانيد في معالجة خام الذهب ذات أهمية بالغة، بل تكاد تكون لا غنى عنها، في صناعة استخراج الذهب العالمية. لطالما سعى الإنسان إلى الذهب، بقيمته التاريخية كمعدن نفيس، على مرّ آلاف السنين. فمن كونه رمزًا للثروة والسلطة في الحضارات القديمة، إلى تطبيقاته الحديثة في صناعة المجوهرات والإلكترونيات والاستثمار، يبقى الطلب على الذهب مرتفعًا باستمرار.

لطالما كانت عملية السيانيد حجر الأساس في استخلاص الذهب لأكثر من قرن. وتكمن أهميتها في قدرتها على استخلاص الذهب بكفاءة من مجموعة واسعة من أنواع الخامات. قبل تطوير عملية السيانيد، كانت طرق استخلاص الذهب غالبًا ما تتطلب جهدًا كبيرًا، وأقل كفاءة، وأكثر ضررًا بالبيئة. على سبيل المثال، تضمنت عملية الملغمة، وهي طريقة سابقة لاستخراج الذهب، استخدام الزئبق للارتباط بجزيئات الذهب. ومع ذلك، كانت لهذه الطريقة عيوب كبيرة، بما في ذلك ارتفاع سمية الزئبق وانخفاض معدلات الاسترداد نسبيًا لبعض أنواع الخامات.

على النقيض من ذلك، أحدثت عملية السيانيد ثورة في صناعة تعدين الذهب. فباستخدام محاليل السيانيد، يمكنها إذابة جزيئات الذهب، حتى تلك المنتشرة بدقة داخل الخام، بدرجة عالية نسبيًا من الكفاءة. وهذا يسمح لشركات التعدين باستخراج الذهب من الخامات التي كانت تعتبر في السابق غير اقتصادية للمعالجة. في الواقع، تعتمد نسبة كبيرة من إنتاج الذهب العالمي اليوم، والتي تقدر بأكثر من 80٪، على عملية السيانيد بشكل أو بآخر. سواء كانت مناجم مفتوحة واسعة النطاق في جنوب إفريقيا أو الولايات المتحدة أو مناجم تحت الأرض في أستراليا والصين، فإن عملية السيانيد هي الطريقة المفضلة لاستخراج الذهب. إن استخدامها على نطاق واسع هو شهادة على فعاليتها وجدواها الاقتصادية في عالم تعدين الذهب المعقد والتنافسي.

ما هي عملية السيانيد

تُعدّ عملية السيانيد، في جوهرها، طريقة استخلاص كيميائية تستفيد من الخصائص الكيميائية الفريدة لأيونات السيانيد. وفي سياق معالجة خام الذهب، يتمحور مبدأها الأساسي حول تفاعل التكوين المعقد بين أيونات السيانيد (CN⁻) والذهب الحر.

غالبًا ما يوجد الذهب في الطبيعة حرًا، حتى عند تغليفه بمعادن أخرى. بمجرد فتح المعادن المُغلفة، يتبين الذهب كذهب عنصري. لأيونات السيانيد انجذاب قوي للذهب. عند تعرض خام الذهب لمحلول يحتوي على السيانيد، تُشكل أيونات السيانيد مُركبًا مستقرًا مع ذرات الذهب. يُمكن تمثيل التفاعل الكيميائي بالمعادلة التالية:

4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH. في هذا التفاعل، وبتأثير الأكسجين، تتحد ذرات الذهب مع أيونات السيانيد لتكوين معقد قابل للذوبان من الذهب والسيانيد، وهو ثنائي سيانوأورات الصوديوم (Na[Au(CN)_2]). يسمح هذا التحول للذهب، الذي كان موجودًا في الأصل في الخام الصلب، بالذوبان في المحلول، وفصله عن المكونات الأخرى غير الذهبية للخام.

بالمعنى الدقيق للكلمة، لا تندرج عملية السيانيد ضمن النطاق التقليدي لمعالجة المعادن، بل تُصنف ضمن علم المعادن المائي. تتضمن معالجة المعادن عادةً طرق فصل فيزيائية، مثل التكسير والطحن والتعويم والفصل بالجاذبية، لفصل المعادن الثمينة عن معادن الشوائب. في المقابل، تستخدم علم المعادن المائي تفاعلات كيميائية لاستخراج المعادن من خاماتها في محلول مائي. وتنتمي عملية السيانيد، باعتمادها على التفاعلات الكيميائية لإذابة الذهب في محلول يحتوي على السيانيد، بوضوح إلى مجال علم المعادن المائي. ويكمن هذا التصنيف في أهميته في تمييز عملية السيانيد عن غيرها من تقنيات معالجة الخامات ذات الأساس الفيزيائي، وإبراز طبيعتها القائمة على التفاعلات الكيميائية في استخراج الذهب.

أنواع عمليات السيانيد: CIP وCIL

في نطاق عمليات السيانيد لاستخراج الذهب، تبرز طريقتان رئيسيتان: عملية الكربون في اللب (CIP) وعملية الكربون في الاستخلاص (CIL).

تتميز عملية CIP بعملية متسلسلة. أولاً، يخضع لب الخام الحامل للذهب لمرحلة استخلاص. في هذه المرحلة، يُخلط الخام بمحلول يحتوي على السيانيد. في ظل الظروف المناسبة لتوافر الأكسجين ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة، يشكل الذهب الموجود في الخام معقدًا قابلًا للذوبان مع أيونات السيانيد، كما هو موضح في تفاعل السيانيد الأساسي. بعد اكتمال عملية الاستخلاص، يُدخل الكربون المنشط في اللب. ثم يمتص الكربون المنشط معقد الذهب والسيانيد من المحلول. يسمح هذا الفصل بين خطوات الاستخلاص والامتصاص بعملية أكثر تحكمًا وتحسينًا في بعض الحالات. على سبيل المثال، في المناجم التي يكون فيها الخام ذو تركيبة مستقرة نسبيًا ويمكن الحفاظ على ظروف الاستخلاص بدقة، يمكن لعملية CIP تحقيق معدلات استرداد عالية للذهب.

من ناحية أخرى، تمثل عملية CIL نهجًا متكاملاً. في عملية CIL، يحدث استخلاص الذهب من الخام وامتصاص مركب الذهب - السيانيد بواسطة الكربون المنشط في وقت واحد. ويتحقق ذلك عن طريق إضافة الكربون المنشط مباشرة إلى خزانات الاستخلاص. تكمن ميزة عملية CIL في استخدامها الأكثر كفاءة للمعدات والوقت. نظرًا لأن الاستخلاص والامتصاص يتم دمجهما، فلا توجد حاجة إلى معدات إضافية أو وقت لنقل اللب بين مرحلتي الاستخلاص والامتصاص. وهذا يقلل من البصمة الإجمالية لمصنع المعالجة ويمكن أن يؤدي إلى توفير التكاليف من حيث كل من الاستثمار الرأسمالي ونفقات التشغيل. على سبيل المثال، في عمليات التعدين واسعة النطاق حيث يكون الإنتاج عاملاً حاسماً، يمكن لعملية CIL التعامل مع حجم أكبر من الخام في وقت أقصر، مما يزيد من كفاءة الإنتاج.

في السنوات الأخيرة، ازداد اعتماد عملية CIL في مصانع السيانيد حول العالم. إن قدرتها على استخدام معدات الإنتاج بشكل أكثر فعالية تمنحها ميزة على عملية CIP في العديد من الحالات. كما أن الطبيعة المستمرة لعملية CIL تؤدي أيضًا إلى تشغيل أكثر استقرارًا، مع تباين أقل في جودة المنتج النهائي. بالإضافة إلى ذلك، فإن العدد المنخفض لخطوات العملية في CIL يعني أن هناك فرصًا أقل للأخطاء أو الخسائر أثناء نقل المواد بين مراحل العملية المختلفة. ومع ذلك، فإن الاختيار بين CIP و CIL ليس دائمًا مباشرًا. يعتمد ذلك على عوامل مختلفة مثل طبيعة الخام، وحجم عملية التعدين، ورأس المال المتاح للاستثمار، والمتطلبات البيئية والتنظيمية المحلية. قد تفضل بعض المناجم عملية CIP نظرًا لطبيعتها الأكثر فهمًا وتجزئًا، والتي يمكن أن تكون أسهل في الإدارة في ظروف معينة.

المتطلبات الأساسية في عملية السيانيد

طحن صفاء

تلعب دقة الطحن دورًا محوريًا في عملية السيانيد. ونظرًا لأن فعالية السيانيد تعتمد على إمكانية كشف الذهب المُغلّف، فإن الطحن الدقيق ضروري. في مصانع الكربون في اللب (CIP) النموذجية، تكون متطلبات دقة الطحن لدخول الخام في عملية السيانيد صارمة للغاية. عمومًا، يجب أن تتراوح نسبة الجسيمات التي يبلغ حجمها -0.074 مم بين 80% و95%. في بعض المناجم التي يُنشر فيها الذهب بنمط يشبه نمط 浸染، تكون دقة الطحن أكثر تطلبًا، حيث يجب أن تتجاوز نسبة الجسيمات التي يبلغ حجمها -0.037 مم 95%.

لتحقيق هذا الطحن الدقيق، غالبًا ما تكون عملية الطحن أحادية المرحلة غير كافية. في معظم الحالات، يكون الطحن على مرحلتين أو حتى ثلاث مراحل ضروريًا. على سبيل المثال، في منجم ذهب واسع النطاق في غرب أستراليا، يخضع الخام لعملية طحن على مرحلتين. تستخدم المرحلة الأولى مطحنة كرات كبيرة السعة لتقليل حجم الجسيمات إلى حد ما، ثم يتم طحن المنتج بشكل أكبر في مطحنة تحريك في المرحلة الثانية. يمكن لعملية الطحن متعددة المراحل هذه أن تقلل تدريجيًا من حجم جسيمات الخام، مما يضمن تعرض جسيمات الذهب بالكامل ويمكن أن تتفاعل بشكل فعال مع محلول السيانيد أثناء عملية السيانيد. إذا لم يتم الوصول إلى دقة الطحن، فقد لا تتعرض جسيمات الذهب بالكامل، مما يؤدي إلى ذوبان غير كامل أثناء السيانيد وانخفاض كبير في معدل استرداد الذهب.

منع تحلل السيانيد

تُعدّ مركبات السيانيد الشائعة الاستخدام في عملية السيانيد، مثل سيانيد البوتاسيوم (KCN) وسيانيد الصوديوم (NaCN) وسيانيد الكالسيوم (Ca(CN)₂)، أملاحًا لقواعد قوية وأحماض ضعيفة. وهي عرضة للتفاعلات المائية في المحاليل المائية. ويمكن تمثيل تفاعل التحلل المائي لسيانيد الصوديوم بالمعادلة التالية:

NaCN + H_2O\rightleftharpoons HCN + NaOH. ولأن سيانيد الهيدروجين (HCN) متطاير، فإن عملية التحلل المائي هذه تؤدي إلى انخفاض تركيز أيونات السيانيد (CN^-) في اللب، مما يُضر بتفاعل السيانيد.

لمعالجة هذه المشكلة، فإن الطريقة الأكثر فعالية هي زيادة تركيز أيونات الهيدروكسيد (OH^-)، وهو ما يعادل زيادة قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول. في التطبيقات الصناعية، يُعد الجير (CaO) أكثر مُعدّلات الرقم الهيدروجيني استخدامًا وفعالية من حيث التكلفة. عند إضافة الجير إلى المحلول، فإنه يتفاعل مع الماء لتكوين هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)_2)، والذي يتفكك لإطلاق أيونات الهيدروكسيد، مما يزيد من قيمة الرقم الهيدروجيني. تفاعل الجير مع الماء هو: CaO + H_2O=Ca(OH)_2 & Ca(OH)_2\rightleftharpoons Ca^{2 + }+2OH^-.

ومع ذلك، عند استخدام الجير لضبط قيمة الرقم الهيدروجيني، من المهم ملاحظة أن الجير له أيضًا تأثير تجلط. ولضمان توزيع الجير بالتساوي ويمكنه القيام بدوره بفعالية، يُضاف عادةً أثناء عملية الطحن. في منجم ذهب في جنوب إفريقيا، يُضاف الجير إلى مطحنة الكرات أثناء عملية الطحن. وهذا لا يسمح فقط بخلط الجير بالكامل مع ملاط ​​الخام، بل يستفيد أيضًا من التحريك الميكانيكي القوي في مطحنة الكرات لضمان توزيع الجير بالتساوي في الملاط، مما يمنع بشكل فعال تحلل السيانيد المائي ويحافظ على تركيز ثابت لأيونات السيانيد في عملية السياندة اللاحقة. وبشكل عام، بالنسبة لعمليات الكربون في اللب، وُجد أن قيمة الرقم الهيدروجيني في نطاق 10-11 تعطي أفضل النتائج.

التحكم في تركيز اللب

يؤثر تركيز اللب بشكل كبير على التلامس بين الذهب والسيانيد، وكذلك بين مركب الذهب والسيانيد والكربون المنشط. إذا كان تركيز اللب مرتفعًا جدًا، فمن المرجح أن تترسب الجسيمات على سطح الكربون المنشط، مما يعيق الامتصاص الفعال لمركب الذهب والسيانيد بواسطة الكربون المنشط. من ناحية أخرى، إذا كان تركيز اللب منخفضًا جدًا، تميل الجسيمات إلى الترسيب بسهولة، وللحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني وتركيز السيانيد المناسبين، يلزم إضافة كمية كبيرة من الكواشف، مما يزيد من تكاليف الإنتاج.

بعد سنوات من الممارسة الإنتاجية، ثبت أن تركيز اللب بين 40 و45% وتركيز السيانيد بين 300 و500 جزء في المليون هو الأنسب لعملية استخلاص الذهب من الكربون في اللب. على سبيل المثال، في مصنع لمعالجة الذهب في نيفادا، الولايات المتحدة الأمريكية، أدى الحفاظ على تركيز اللب ضمن هذا النطاق إلى تحقيق معدلات استرداد عالية للذهب باستمرار. ومع ذلك، نظرًا لأن تركيز المنتج النهائي لعملية الطحن على مرحلتين أو ثلاث مراحل يكون عادةً أقل من 20%، فإن اللب يحتاج إلى عملية تكثيف قبل بدء عملية الاستخلاص.

تُجرى عملية التثخين عادةً باستخدام مُكثِّف. يقوم مبدأ المُكثِّف على استخدام تأثير الترسيب لفصل الجسيمات الصلبة عن السائل في اللب، مما يزيد من تركيزه. في مصانع معالجة الذهب الحديثة، تُستخدم مُكثِّفات عالية الكفاءة بكثرة. هذه المُكثِّفات مُجهزة بأنظمة مُتطورة للتحكم في التجلُّد والترسيب، مما يُمكِّن من زيادة تركيز اللب بسرعة وفعالية إلى المستوى المطلوب لعملية الاستخلاص بالسيانيد اللاحقة، مما يضمن سير عملية السيانيد بسلاسة واستخلاص الذهب بكفاءة عالية.

آلية الاستخلاص بالسيانيد

التهوية والأكسدة

تُعدّ عملية السيانيد عملية هوائية، ويمكن إثبات ذلك بوضوح من خلال معادلة التفاعل الكيميائي. التفاعل الرئيسي لإذابة الذهب في عملية السيانيد هو: 4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O = 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH. من هذه المعادلة، يتضح أن الأكسجين (O₂) يلعب دورًا حاسمًا في التفاعل. أثناء عملية الإنتاج، يُمكن أن يُسرّع إدخال الأكسجين معدل الاستخلاص بشكل ملحوظ. وذلك لأن الأكسجين يُشارك في تفاعل الأكسدة والاختزال، مما يُحفّز أكسدة الذهب وتكوينه لاحقًا مُركّبًا مع أيونات السيانيد. على سبيل المثال، في العديد من مصانع معالجة الذهب، يُضخّ الهواء المضغوط عادةً في المحلول المحتوي على السيانيد. يُوفّر الأكسجين الموجود في الهواء البيئة المؤكسدة اللازمة لاستمرار التفاعل بسلاسة.

بالإضافة إلى التهوية، فإن الإضافة المناسبة لعوامل الأكسدة يمكن أن تعزز عملية الاستخلاص. بيروكسيد الهيدروجين (H_2O_2) هو عامل مؤكسد شائع الاستخدام في عملية السيانيد. عند إضافة بيروكسيد الهيدروجين، فإنه يمكن أن يوفر أنواعًا إضافية من الأكسجين النشط، والتي يمكن أن تعزز بشكل أكبر أكسدة الذهب وإذابة المعادن الحاملة للذهب. يمكن تمثيل تفاعل بيروكسيد الهيدروجين مع الذهب في وجود السيانيد بالمعادلة التالية: 2Au + 4NaCN + H_2O_2 = 2Na[Au(CN)_2] + 2NaOH. يوضح هذا التفاعل أن بيروكسيد الهيدروجين يمكن أن يحل محل بعض دور الأكسجين في تفاعل السيانيد، وفي ظل ظروف معينة، يمكن أن يؤدي إلى معدل استخلاص أسرع.

ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن الكمية الزائدة من عوامل الأكسدة يمكن أن يكون لها آثار ضارة. عندما تكون كمية عامل الأكسدة عالية جدًا، يمكن أن تتسبب في أكسدة أيونات السيانيد. على سبيل المثال، يمكن أن يتفاعل بيروكسيد الهيدروجين مع أيونات السيانيد لتكوين أيونات السيانات (CNO^-). يكون التفاعل كما يلي: CN^-+H_2O_2 = CNO^-+H_2O. يقلل تكوين أيونات السيانات من تركيز أيونات السيانيد في المحلول، وهو أمر ضروري لتكوين المعقد مع الذهب. ونتيجة لذلك، قد تنخفض كفاءة استخلاص الذهب، وقد تتأثر عملية الإنتاج الكلية سلبًا. لذلك، يجب التحكم في جرعة عوامل الأكسدة بعناية لضمان الأداء الأمثل لعملية السيانيد.

جرعة الكاشف

نظريًا، لتفاعل تكوين المعقدات بين الذهب والسيانيد علاقة تكافؤية محددة. من المعادلة الكيميائية 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH، يمكننا حساب أن مولًا واحدًا من الذهب (Au) يتطلب مولين من أيونات السيانيد (CN^-) لتكوين المعقدات. من حيث الكتلة، يتطلب حوالي غرام واحد من الذهب حوالي 1 غرام من السيانيد كعامل استخلاص. يوفر هذا الحساب مرجعًا أساسيًا لكمية الكواشف اللازمة في عملية السيانيد.

مع ذلك، في الإنتاج الفعلي، يكون الوضع أكثر تعقيدًا نظرًا لوجود معادن أخرى في الخام الحامل للذهب. يمكن لمعادن مثل الفضة (Ag) والنحاس (Cu) والرصاص (Pb) والزنك (Zn) أن تتفاعل أيضًا مع أيونات السيانيد. على سبيل المثال، يمكن للنحاس تكوين معقدات متنوعة من النحاس والسيانيد. يمكن التعبير عن تفاعل النحاس مع السيانيد بالصيغة Cu^{2 + }+4CN^-=[Cu(CN)_4]^{2 - } . تستهلك هذه التفاعلات المتنافسة كمية كبيرة من السيانيد، مما يزيد من الجرعة الفعلية المطلوبة.

لذلك، في التطبيق العملي، لا يمكن تحديد جرعة الكاشف بناءً على الحسابات النظرية فقط، بل يجب تعديلها وفقًا لمعدل الاستخلاص النهائي. عند تغير خصائص الخام، يلزم متابعة وتعديل جرعة الكاشف باستمرار. بشكل عام، يُعتبر من المعقول أن تكون جرعة السيانيد الفعلية أعلى من القيمة المحسوبة بما يتراوح بين 200 و500 مرة. يُفسر هذا التباين الواسع اختلاف تركيب الخام والتفاعلات المعقدة بين المعادن المختلفة. من خلال مراقبة معدل الاستخلاص بدقة وتعديل جرعة الكاشف وفقًا لذلك، يمكن لعملية استخلاص الذهب تحقيق كفاءة وفوائد اقتصادية أفضل.

الاستخلاص متعدد المراحل ووقت الاستخلاص

لضمان استقرار التشغيل المستمر والحفاظ على تركيز ثابت نسبيًا لأيونات السيانيد في المحلول، غالبًا ما يُستخدم الاستخلاص متعدد المراحل. في نظام الاستخلاص متعدد المراحل، يمرّ لب الخام بالتتابع عبر خزانات استخلاص متعددة. يساهم كل خزان في الذوبان المستمر للذهب والحفاظ على تركيز أيونات السيانيد. مع انتقال اللب من خزان إلى آخر، يتشكل مُركّب الذهب والسيانيد تدريجيًا، ويُعدّل تركيز أيونات السيانيد الحرة لضمان استمرار التفاعل بسلاسة. يساعد هذا النهج التدريجي على تخفيف أي تقلبات في ظروف التفاعل، ويوفر بيئة أكثر استقرارًا لعملية السيانيد. على سبيل المثال، في عملية تعدين ذهب واسعة النطاق في غرب أستراليا، يُستخدم نظام استخلاص من خمس مراحل. تبدأ المرحلة الأولى عملية الاستخلاص، بينما تُواصل المراحل اللاحقة استخلاص الذهب والحفاظ على توازن أيونات السيانيد، مما يؤدي إلى كفاءة عالية ومستقرة في استخلاص الذهب.

وقت الاستخلاص هو عامل حاسم في تحديد حجم خزان الاستخلاص. ومع ذلك، لا توجد صيغة بسيطة وعالمية لحساب وقت الاستخلاص. يجب أن يعتمد كل مصنع كربون في اللب (CIP) أو كربون في الاستخلاص (CIL) على البيانات التجريبية لتحديد وقت الاستخلاص المناسب. وذلك لأن وقت الاستخلاص يتأثر بعوامل متعددة، بما في ذلك نوع وتركيب الخام وتركيز الكواشف ودرجة الحرارة وكثافة التحريك. على سبيل المثال، في مصنع لمعالجة الذهب في جنوب إفريقيا، أجريت اختبارات مكثفة على نطاق المختبر وعلى نطاق تجريبي قبل إنشاء المصنع. تضمنت هذه الاختبارات تغيير وقت الاستخلاص ومراقبة معدل استخلاص الذهب في ظل ظروف مختلفة. وبناءً على النتائج التجريبية، تم تحديد وقت الاستخلاص الأمثل ليكون 24 ساعة لنوع الخام المحدد الذي تتم معالجته في ذلك المصنع.

إذا اعتمد المصنع على الخبرة دون إجراء اختبارات مناسبة، فمن المرجح جدًا أن يواجه فشلًا في الإنتاج. على سبيل المثال، حاولت عملية تعدين ذهب صغيرة النطاق في منطقة معينة استخدام زمن استخلاص منجم مجاور كمرجع دون مراعاة الاختلافات في خصائص خامهما. ونتيجةً لذلك، كان معدل استخلاص الذهب أقل بكثير من المتوقع، وارتفعت تكلفة الإنتاج بشكل ملحوظ بسبب عدم كفاءة الاستخلاص والحاجة إلى استهلاك المزيد من الكواشف. لذلك، يُعد التحديد الدقيق لزمن الاستخلاص من خلال البيانات التجريبية أمرًا ضروريًا لنجاح تشغيل مصنع استخلاص الذهب باستخدام السيانيد.

عمليات ما بعد السيانيد

بمجرد أن يصل الكربون النشط الحامل للذهب، المعروف بالكربون المحمّل، إلى مستوى امتصاص للذهب يتجاوز 3000 غرام/طن، تُعتبر عملية امتصاص الكربون في اللب مكتملة. ومع ذلك، فإن وجود شوائب عالية المحتوى، مثل النحاس والفضة، في الخام يمكن أن يؤثر بشكل كبير على قدرة الكربون النشط على الامتصاص. يمكن لهذه الشوائب أن تتنافس مع الذهب على مواقع الامتصاص على الكربون النشط، مما يؤدي إلى فشل درجة الكربون المحمّل في الوصول إلى الهدف المتوقع. عندما يعجز الكربون النشط عن امتصاص الذهب بفعالية، يُعتبر مشبعًا.

بالنسبة للكربون النشط المشبع، يمكن استخدام عدة طرق للحصول على الذهب. أحد الأساليب الشائعة هو الامتزاز والتحليل الكهربائي. في عملية الامتزاز، يتم استخدام محلول كيميائي لنزع معقد الذهب والسيانيد من الكربون النشط المشبع. على سبيل المثال، في طريقة الامتزاز عالية الحرارة والضغط العالي، يوضع الكربون النشط المشبع في نظام امتزاز بشروط محددة. عن طريق إضافة الأنيونات التي يسهل امتصاصها بواسطة الكربون النشط، يتم إزاحة معقد Au(CN)_2^- من سطح الكربون. تتضمن آلية التفاعل تبادل معقد الذهب والسيانيد مع الأنيونات المضافة، مما يتسبب في إطلاق الذهب في المحلول. بعد الامتزاز، يحتوي المحلول الناتج، المعروف باسم المحلول الحامل، على تركيز عالٍ نسبيًا من أيونات الذهب.

يخضع المحلول المشبع بعد ذلك للتحليل الكهربائي. في خلية التحليل الكهربائي، يُمرَّر تيار كهربائي. تنجذب أيونات الذهب الموجودة في المحلول إلى الكاثود، حيث تكتسب إلكترونات وتُختزل إلى ذهب معدني. يمكن تمثيل هذه العملية بالمعادلة: Au^+ + e^-\rightarrow Au. يتراكم الذهب على الكاثود على شكل طين ذهبي، والذي يمكن معالجته لاحقًا للحصول على ذهب عالي النقاء.

في المناطق التي يتركز فيها إنتاج الذهب، يُعد بيع الكربون المُحمّل خيارًا بديلًا. قد يكون هذا خيارًا مربحًا، إذ تمتلك بعض الشركات المتخصصة المعدات اللازمة لمعالجة الكربون المُحمّل. تتمتع هذه الشركات بالخبرة والمرافق اللازمة لاستخراج الذهب من الكربون المُحمّل، ويمكن لشركات تعدين الذهب تحقيق إيرادات من بيع الكربون المُحمّل لهذه الشركات.

هناك طريقة أخرى بسيطة نسبيًا وهي الاحتراق. عند حرق الكربون المحمّل، تتأكسد المكونات العضوية للكربون المنشط وتحترق، بينما يبقى الذهب في البقايا على شكل سبيكة ذهبية تُعرف باسم ذهب "دور". يحتوي ذهب "دور" عادةً على نسبة عالية من الذهب مع بعض الشوائب. بعد الاحتراق، يمكن تنقية ذهب "دور" بشكل أكبر من خلال عمليات مثل الصهر والتنقية للحصول على منتجات ذهبية عالية النقاء تُلبي معايير الاستخدام التجاري في صناعات المجوهرات والإلكترونيات والاستثمار.

مزايا وعيوب عملية السيانيد

المزايا

1. معدل استخلاص مرتفع: من أهم مزايا عملية السيانيد معدل استخلاصها المرتفع. ففي خامات عروق الكوارتز الحاملة للذهب المؤكسدة، عند استخدام عملية الكربون في اللب (CIP) أو الكربون في الترشيح (CIL)، قد يصل معدل الاستخلاص الإجمالي إلى أكثر من 93%. وفي بعض العمليات المُحسّنة، قد يكون معدل الاستخلاص أعلى من ذلك. هذا المعدل المرتفع يعني أن شركات التعدين تستطيع استخلاص نسبة كبيرة من الذهب الموجود في الخام، مما يزيد من العائد الاقتصادي لعملية التعدين. على سبيل المثال، في منجم ذهب واسع النطاق في الولايات المتحدة، ومن خلال التحكم الدقيق في معايير العملية، مثل نعومة الطحن وتركيز اللب وجرعة الكواشف، تم الحفاظ على معدل استخلاص الذهب في عملية السيانيد عند حوالي 95% لفترة طويلة، وهو أعلى بكثير من العديد من طرق استخلاص الذهب الأخرى.

2. قابلية تطبيق واسعة: تُعدّ عملية السيانيد مناسبة لمجموعة واسعة من خامات الذهب. فهي قادرة على معالجة خامات الذهب المؤكسدة، بالإضافة إلى بعض خامات الذهب الكبريتيدية. وسواءً كان الذهب حرًا أو مُغلّفًا داخل معادن أخرى، فإن عملية السيانيد قادرة على إذابة الذهب في أغلب الأحيان بمساعدة المعالجة المسبقة المناسبة والتحكم الدقيق في العملية. على سبيل المثال، في بعض مناجم أمريكا الجنوبية، حيث تحتوي الخامات على خليط من معادن الذهب الكبريتيدية والمؤكسدة، طُبّقت عملية السيانيد بنجاح. بعد المعالجة المسبقة المناسبة لمعادن الكبريتيد بالأكسدة، تُحقق عملية السيانيد نتائج مُرضية في استخلاص الذهب، مما يُبرهن على قدرتها العالية على التكيف مع أنواع الخامات المختلفة.

3. تقنية ناضجة: بفضل تاريخها الممتد لأكثر من قرن، أصبحت عملية السيانيد تقنية ناضجة للغاية في صناعة تعدين الذهب. فالمعدات وإجراءات التشغيل راسخة، وهناك كم هائل من الخبرة والبيانات المتراكمة. هذا النضج يعني سهولة تشغيل العملية والتحكم بها نسبيًا. يمكن لشركات التعدين الاعتماد على المعايير والإرشادات الفنية القائمة لتصميم وبناء وتشغيل محطات السيانيد. على سبيل المثال، تصميم خزانات ترشيح السيانيد، واختيار الكربون المنشط للامتصاص، والتحكم في جرعات المواد الكيميائية، كلها تخضع لإجراءات وأساليب قياسية. يمكن لمحطات السيانيد حديثة الإنشاء أن تبدأ العمل بسرعة وتصل إلى ظروف إنتاج مستقرة، مما يقلل من المخاطر المرتبطة بتبني التقنيات الجديدة.

عيوب

1. سمية السيانيد: تُعدّ سمية السيانيد أبرز عيوب عملية السيانيد. فمركبات السيانيد، مثل سيانيد الصوديوم وسيانيد البوتاسيوم، مواد شديدة السمية. حتى الكميات الضئيلة من السيانيد قد تكون ضارة للغاية بصحة الإنسان والبيئة. في حال تسرب محاليل السيانيد أثناء عملية التعدين، فإنها تُلوّث التربة ومصادر المياه والهواء. على سبيل المثال، في بعض حوادث التعدين السابقة، أدّى تسرب مياه الصرف الصحي المحتوية على السيانيد إلى نفوق أعداد كبيرة من الكائنات المائية في الأنهار والبحيرات المجاورة، كما شكّل خطرًا على صحة السكان المحليين. يُمكن أن يُسبّب استنشاق السيانيد أو ابتلاعه أو ملامسته للجلد أعراض تسمم خطيرة لدى الإنسان، تشمل الدوخة والغثيان والقيء، وقد يكون مميتًا في الحالات الشديدة. لذلك، تُعدّ تدابير السلامة وحماية البيئة الصارمة ضرورية عند استخدام السيانيد، مما يزيد من تعقيد عملية التعدين وتكلفتها.

2. معالجة لاحقة معقدة ومكلفة: تتسم عمليات المعالجة اللاحقة لعملية السيانيد بالتعقيد النسبي وتتطلب استثمارًا كبيرًا. فبعد تشبع الكربون المنشط الحامل للذهب، تُصبح عمليات مثل الامتزاز، والتحليل الكهربائي، أو الاحتراق ضرورية لاستخلاص الذهب النقي. وتتطلب عمليتا الامتزاز والتحليل الكهربائي معدات ومواد كيميائية متخصصة. فعلى سبيل المثال، قد تتطلب عملية الامتزاز معدات ذات درجة حرارة وضغط عاليتين، كما يجب التحكم بدقة في استخدام المحاليل الكيميائية المستخدمة لضمان استخلاص الذهب وإعادة تدوير المواد الكيميائية. إضافةً إلى ذلك، تُشكل معالجة المخلفات ومياه الصرف الناتجة عن عملية المعالجة اللاحقة تحديًا آخر. فقد تحتوي المخلفات على آثار ضئيلة من السيانيد ومواد ضارة أخرى، كما يجب معالجة مياه الصرف لتلبية معايير التصريف البيئي الصارمة، مما يُسهم في ارتفاع تكلفة عملية السيانيد بأكملها.

3. حساسية عملية السيانيد للشوائب في الخام: تتأثر عملية السيانيد بشدة بالشوائب الموجودة في الخام. إذ تتفاعل معادن مثل النحاس والفضة والرصاص والزنك مع السيانيد، مستهلكةً كمية كبيرة من كواشف السيانيد. وهذا لا يزيد من تكلفة الكواشف فحسب، بل يقلل أيضًا من كفاءة استخلاص الذهب. فعلى سبيل المثال، عندما يكون محتوى النحاس في الخام مرتفعًا، يمكن للنحاس أن يُشكّل مركبات سيانيد مستقرة، مُنافسًا الذهب على أيونات السيانيد. ونتيجةً لذلك، تقل كمية السيانيد المتاحة لتكوين مركبات الذهب، وقد يتأثر معدل استخلاص الذهب بشكل كبير. في بعض الحالات، قد يلزم اتخاذ خطوات معالجة مسبقة إضافية لإزالة هذه الشوائب أو تقليل تأثيرها، مما يزيد من تعقيد عملية التعدين وتكلفتها.

خاتمة

في الختام، تُعد عملية السيانيد تقنيةً لا غنى عنها في صناعة تعدين الذهب. فقد جعلتها معدلات استخلاصها العالية، وتطبيقاتها الواسعة، وتقنيتها المتطورة الطريقةَ السائدة لاستخراج الذهب عالميًا. وقد أتاحت استخراج الذهب من مجموعة متنوعة من الخامات، مما ساهم بشكل كبير في زيادة إمدادات الذهب العالمية.

ومع ذلك، فإن عملية السيانيد لا تخلو من التحديات. تُشكل سمية السيانيد تهديدًا خطيرًا لصحة الإنسان والبيئة. يجب تطبيق إجراءات صارمة للسلامة وحماية البيئة لمنع تسرب السيانيد وضمان المعالجة السليمة لمياه الصرف الصحي ومخلفات النفايات المحتوية على السيانيد. إضافةً إلى ذلك، تُفاقم عمليات المعالجة اللاحقة المعقدة والمكلفة، بالإضافة إلى حساسية العملية لشوائب الخام، من صعوبات وتكاليف إنتاج الذهب.

بالنظر إلى المستقبل، من المرجح أن يتأثر مستقبل عملية السيانيد في معالجة خام الذهب بالتقدم التكنولوجي. ويُعدّ تطوير أساليب سيانيد أكثر ملاءمة للبيئة وكفاءة، مثل استخدام بدائل السيانيد منخفضة السمية، اتجاهًا واعدًا. كما ستلعب تقنيات الأتمتة والتحكم الذكي دورًا متزايد الأهمية. فهذه التقنيات قادرة على تحسين كفاءة الإنتاج، وتقليل المخاطر المرتبطة بالأخطاء البشرية، وتحسين استخدام الموارد. على سبيل المثال، يمكن للأنظمة الآلية التحكم بدقة في جرعات الكواشف، وتركيزات اللب، وغيرها من المعايير الرئيسية، مما يضمن عملية إنتاج أكثر استقرارًا وكفاءة.

علاوة على ذلك، قد يُوفر استكشاف تقنيات جديدة متعلقة بالسيانيد، مثل السيانيد الحيوي أو دمجه مع طرق استخلاص ناشئة أخرى، حلولاً جديدة للمشاكل القائمة. ومع الابتكار والتحسين المستمرين، تتمتع عملية السيانيد بالقدرة على الحفاظ على مكانتها كتقنية رائدة في معالجة خام الذهب، مع تعزيز استدامة هذه التقنية ومراعاة البيئة. ومع استمرار الطلب القوي على الذهب في مختلف الصناعات، سيكون تطوير وتحسين عملية السيانيد أمرًا بالغ الأهمية للتنمية طويلة الأمد لصناعة تعدين الذهب.