الاستخلاص الكهربائي المباشر للذهب من محلول السيانيد

المقدمة

لطالما كانت عملية السيانيد هي الطريقة الأساسية لاستخراج الذهب من الخامات. بعد السيانيد عملية الاستخلاص، الذهب موجود في محلول السيانيديُعرف بمحلول الاستخلاص الحامل. تقليديًا، استُخدمت طرق مثل امتزاز الكربون (مثل عملية الكربون في العمود - CIC) وربط الزنك (عملية ميريل كرو) لاستخلاص الذهب من هذا المحلول. ومع ذلك، برز الاستخلاص الكهربائي المباشر من محاليل السيانيد كبديل واعد، يوفر العديد من المزايا من حيث الكفاءة والتكلفة والأثر البيئي.

مبدأ الاستخلاص الكهربائي المباشر

الاستخلاص الكهربائي المباشر هو عملية كهروكيميائية. في سياق استخراج الذهب من محاليل السيانيد، عندما يمر تيار كهربائي عبر محلول السيانيد المحتوي على الذهب في شكل معقدات أوروسيانيد (Au(CN)_2^-), تحدث التفاعلات التالية عند الأقطاب الكهربائية:

• عند الكاثود: Au(CN)_2^- + e^- \rightarrow Au + 2CN^-

تكتسب أيونات الذهب في معقد الأورسيانيد إلكترونًا وتترسب على شكل ذهب معدني على سطح الكاثود.

• عند الأنود:حسب الظروف، قد يحدث أكسدة الماء أو أكسدة أنواع أخرى في المحلول. على سبيل المثال، 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-

مزايا الاستخلاص الكهربائي المباشر

1. البساطةبالمقارنة مع العمليات متعددة الخطوات، مثل امتصاص الكربون متبوعًا بالاستخلاص والاستخلاص الكهربائي (في حالة CIC)، فإن الاستخلاص الكهربائي المباشر يقلل من عدد عمليات الوحدة. هذا يُبسط سير العملية بشكل عام، مما يُسهّل تشغيلها وصيانتها.

2. فعالية التكلفةمع قلة خطوات العملية، هناك إمكانية لخفض تكاليف رأس المال والتشغيل. لا حاجة للاستثمار في منشآت واسعة النطاق لإعادة تدوير الكربون (كما في CIC) أو شراء كميات كبيرة من مسحوق الزنك (كما في عملية Merrill Crowe).

3. منتج عالي النقاءيمكن أن يؤدي الترسيب الكهربائي المباشر للذهب إلى ترسب ذهب عالي النقاء على الكاثود. هذا يُقلل الحاجة إلى عمليات تكرير مكثفة لاحقاً، مما يُوفر التكاليف بشكل أكبر.

4. فوائد بيئيةمن خلال الاستغناء عن استخدام الزنك في عملية ميريل كرو، يُقلل إنتاج النفايات المحتوية على الزنك. كما أن تبسيط العملية قد يُسهم في تقليل الاستخدام الإجمالي للمواد الكيميائية وتوليد النفايات.

اعتبارات العملية

1. تركيز الحليُعد تركيز الذهب في محلول السيانيد عاملاً حاسماً. مع إمكانية تطبيق الاستخلاص الكهربائي المباشر على محاليل ذات تركيزات ذهب متنوعة، إلا أن التركيزات الأعلى عادةً ما تُؤدي إلى معدلات ترسيب أسرع. مع ذلك، قد تتطلب تركيزات الذهب العالية جدًا تصاميم أقطاب كهربائية خاصة لضمان ترسيب منتظم.

2. مواد القطبيُعد اختيار مواد الأقطاب الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية. غالبًا ما يُستخدم صوف الفولاذ المقاوم للصدأ كمادة للكاثود نظرًا لمساحته السطحية العالية، مما يسمح بترسيب الذهب بكفاءة. أما بالنسبة للأنود، فتُفضل المواد المقاومة للتآكل في محلول السيانيد، مثل الأنودات ذات الأبعاد الثابتة (DSA).

3. الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارةيجب التحكم بدقة في درجة حموضة محلول السيانيد. عادةً ما يُحافظ على درجة حموضة قلوية قليلاً لمنع تحلل السيانيد. كما تؤثر درجة حرارة المحلول على معدل الاستخلاص الكهربائي، حيث تؤدي درجات الحرارة المرتفعة عمومًا إلى زيادة معدل التفاعل، ولكنها قد تزيد أيضًا من خطر تحلل السيانيد.

تدفق عملية

1. تحضير الحليُعالَج محلول استخلاص السيانيد المُركَّب الناتج عن استخلاص الكومة أو عمليات السيانيد الأخرى معالجةً أوليةً. قد يشمل ذلك الترشيح لإزالة المواد الصلبة العالقة، إذ قد تتداخل هذه المواد مع عملية الاستخلاص الكهربائي وتُسبِّب تماسًا كهربائيًا بين الأقطاب الكهربائية.

2. خلية الاستخلاص الكهربائييُغذّى المحلول المُعالج مسبقًا إلى خلية الاستخلاص الكهربائي. تُجهّز الخلية بأنود وكاثود. عند تمرير تيار كهربائي، يبدأ الذهب بالترسيب على الكاثود.

3. استعادة الذهببعد ترسيب كمية كافية من الذهب على الكاثود، يُزال الكاثود من الخلية. يمكن نزع الذهب من الكاثود ميكانيكيًا أو كيميائيًا، حسب طبيعة مادة الكاثود. ثم يُكرر الذهب المنزوع للحصول على ذهب عالي النقاء.

التحديات والنظرة المستقبلية

1. إدارة السيانيدعلى الرغم من مزايا الاستخلاص الكهربائي المباشر، إلا أن استخدام السيانيد في عملية استخلاص الذهب عمومًا لا يزال يُشكل مخاطر بيئية وسلامة. قد تُركز الأبحاث المستقبلية على دمج الاستخلاص الكهربائي المباشر مع طرق استخلاص بديلة أقل سمية.

2. استهلاك الطاقةتتطلب عملية الاستخلاص الكهربائي كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية. ويُعد تطوير مواد أقطاب كهربائية وتصاميم خلايا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة مجالًا بحثيًا نشطًا.

3. التوسعةكما هو الحال مع أي تقنية ناشئة، فإن توسيع نطاق الاستخلاص الكهربائي المباشر من نطاق المختبر إلى العمليات على نطاق صناعي يحتاج إلى تحسين دقيق لضمان الأداء المتسق والفعالية من حيث التكلفة.

يُمثل الاستخلاص الكهربائي المباشر للذهب من محاليل السيانيد تقدمًا تكنولوجيًا هامًا في صناعة تعدين الذهب. ومع المزيد من البحث والتطوير لمواجهة التحديات القائمة، من المحتمل أن يصبح هذا الأسلوب أسلوبًا رئيسيًا في انتعاش الذهب في المستقبل القريب.