التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني لمحلول سيانيد الصوديوم في عملية الاستخلاص بالكومة لاستخراج الذهب

1. مقدمة

يُعدّ الترشيح بالكومة تقنية شائعة لاستخلاص الذهب من الخامات منخفضة الجودة. في هذه العملية، يُستخدم محلول سيانيد الصوديوم عادةً كعامل ترشيح. ومن بين العوامل العديدة التي تؤثر على كفاءة وسلامة الترشيح بالكومة، يُعدّ التحكم في درجة حموضة محلول سيانيد الصوديوم ذا أهمية قصوى.

2. المبادئ الكيميائية التي تحكم قيمة الرقم الهيدروجيني

2.1 تفاعل إذابة الذهب

عند استخدام محلول سيانيد الصوديوم لاستخلاص الذهب، يحدث تفاعل كيميائي محدد. ويكون هذا التفاعل أكثر فعالية في الظروف القلوية. خلال التفاعل، تتفاعل أيونات السيانيد الموجودة في المحلول مع الذهب، مما يؤدي إلى تكوين مركبات سيانيد الذهب الذائبة، والتي تُمكّن من استخلاص الذهب من الخام.

2.2 استقرار السيانيد ودرجة الحموضة

يوجد السيانيد في حالة توازن داخل المحلول. يمكن أن يتفاعل السيانيد مع أيونات الهيدروجين الموجودة فيه. عندما يكون المحلول أكثر حمضية (أي بانخفاض قيمة الرقم الهيدروجيني)، يؤدي هذا التفاعل إلى تكوين سيانيد الهيدروجين، وهو غاز شديد السمية. هذا لا يؤدي فقط إلى فقدان السيانيد، مما يزيد من استهلاك عامل الاستخلاص، بل يشكل أيضًا تهديدًا خطيرًا لصحة وسلامة العمال بسبب سميته. لذلك، يُعد الحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني القلوي المناسب أمرًا ضروريًا. فهو يساعد على تقليل تكوين غاز سيانيد الهيدروجين ويضمن استقرار السيانيد في المحلول لاستخراج الذهب بكفاءة.

3. نطاق قيمة الرقم الهيدروجيني الأمثل

عادةً، في سياق عملية استخلاص الذهب باستخدام محلول سيانيد الصوديوم ، يُعتبر نطاق قيمة الرقم الهيدروجيني الأمثل بشكل عام بين 10 و 11.5.

3.1 درجة حموضة أقل من النطاق الأمثل

إذا انخفضت قيمة الرقم الهيدروجيني لمحلول سيانيد الصوديوم عن 10، فقد تحدث عدة عواقب سلبية. أولًا، سينخفض ​​معدل ذوبان الذهب بشكل ملحوظ، ويصبح التفاعل بين الذهب وأيونات السيانيد أقل ملاءمة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة استخلاص الذهب من الخام. ثانيًا، كما ذُكر سابقًا، سيزداد تكوّن غاز سيانيد الهيدروجين، وهو أمر بالغ الخطورة على العاملين في منطقة التعدين، وله تأثير سلبي على البيئة. بالإضافة إلى ذلك، عند انخفاض قيمة الرقم الهيدروجيني، قد تذوب بعض الشوائب في الخام بسهولة أكبر، مما يعيق تكوين معقدات الذهب والسيانيد، ويقلل من معدل استخلاص الذهب.

3.2 درجة حموضة أعلى من النطاق الأمثل

على الرغم من أن التفاعل بين الذهب وأيونات السيانيد يكون مُفضّلاً في الظروف القلوية، إلا أنه إذا كانت قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) مرتفعة جدًا (أعلى من 11.5)، فقد تنشأ مشاكل أيضًا. قد تُسبب القلوية المفرطة ترسب بعض هيدروكسيدات المعادن. على سبيل المثال، يُمكن لأيونات المعادن، مثل الحديد والألمنيوم والكالسيوم الموجودة في الخام، أن تُشكّل هيدروكسيدات غير قابلة للذوبان. يُمكن لهذه الهيدروكسيدات غير القابلة للذوبان أن تُغطّي سطح جزيئات الخام. يُمكن أن تُعيق طبقة الطلاء هذه التلامس بين محلول سيانيد الصوديوم والمعادن الحاملة للذهب، مما يُقلل من معدل استخلاص الذهب. علاوة على ذلك، قد تستلزم قيم الرقم الهيدروجيني المرتفعة إضافة المزيد من المواد القلوية، مما يزيد من تكلفة العملية.

4. طرق تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني

4.1 الجير (هيدروكسيد الكالسيوم)

يُعدّ الجير أحد أكثر المواد الكيميائية شيوعًا لضبط درجة حموضة محلول سيانيد الصوديوم في عملية ترشيح الأكوام. عند إضافة الجير إلى المحلول، يتفاعل مع الماء، مُطلقًا أيونات الهيدروكسيد التي ترفع درجة حموضة المحلول، مما يجعله أكثر قلوية. يتميز الجير بانخفاض تكلفته وسهولة الحصول عليه، مما يجعله خيارًا شائعًا في عمليات ترشيح الأكوام واسعة النطاق. مع ذلك، يجب الانتباه إلى الجرعة عند استخدام الجير، إذ قد تؤدي الزيادة المفرطة فيه إلى مشاكل مثل تكوّن الترسبات في الأنابيب والمعدات. ويعود ذلك إلى تفاعل الكالسيوم الموجود في الجير مع أيونات الكربونات في المحلول لتكوين كربونات الكالسيوم.

4.2 الصودا (هيدروكسيد الصوديوم)

يُعد هيدروكسيد الصوديوم عاملًا فعالًا آخر لضبط درجة الحموضة. عند إضافته إلى محلول سيانيد الصوديوم، يتفكك في الماء. يُطلق هذا التفكك أيونات الهيدروكسيد، مما قد يزيد بسرعة من قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول. بالمقارنة مع الجير، يتميز هيدروكسيد الصوديوم بتأثير أسرع وأكثر دقة في ضبط درجة الحموضة. ويُستخدم غالبًا في الحالات التي تتطلب ضبطًا سريعًا ودقيقًا لقيمة الرقم الهيدروجيني، كما هو الحال في التجارب المعملية أو بعض عمليات الاستخلاص بالكومة على نطاق ضيق. ومع ذلك، فإن هيدروكسيد الصوديوم أغلى نسبيًا من الجير، مما قد يحد من استخدامه في الإنتاج الصناعي واسع النطاق.

5. مراقبة وضبط قيمة الرقم الهيدروجيني

5.1 أجهزة استشعار الرقم الهيدروجيني

لضمان بقاء قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) لمحلول سيانيد الصوديوم في عملية استخلاص الكومة ضمن النطاق الأمثل، تُستخدم عادةً مستشعرات الرقم الهيدروجيني للمراقبة الآنية. مستشعرات الرقم الهيدروجيني هي أجهزة يمكنها الكشف عن تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول، حيث تُحوّل هذا التركيز إلى إشارة كهربائية مقابلة، والتي تُعرض بدورها كقيمة pH. تُوضع هذه المستشعرات عادةً في مواقع رئيسية في نظام استخلاص الكومة، مثل خزانات تخزين محلول الاستخلاص، وأنابيب توصيل محلول الاستخلاص إلى الكومة، وعند مخرج الكومة بعد عملية الاستخلاص. من خلال المراقبة المستمرة لقيمة الرقم الهيدروجيني، يمكن للمشغلين اكتشاف أي انحرافات عن النطاق الأمثل بسرعة واتخاذ الإجراءات التصحيحية المناسبة.

5.2 أنظمة التحكم الآلي

في عمليات استخلاص الكومة الحديثة، غالبًا ما تُدمج أنظمة التحكم الآلية مع مستشعرات الرقم الهيدروجيني لتحقيق تحكم أكثر دقة وكفاءة في قيمة الرقم الهيدروجيني. يمكن برمجة أنظمة التحكم الآلية هذه لضبط جرعة عوامل ضبط الرقم الهيدروجيني (مثل الجير أو الصودا) تلقائيًا بناءً على بيانات قيمة الرقم الهيدروجيني في الوقت الفعلي التي تكتشفها المستشعرات. على سبيل المثال، إذا انخفضت قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول عن الحد الأدنى المحدد، فسيزيد نظام التحكم الآلي من معدل تدفق ملاط ​​الجير أو محلول هيدروكسيد الصوديوم المضاف إلى محلول الاستخلاص لرفع قيمة الرقم الهيدروجيني. وعلى العكس، إذا تجاوزت قيمة الرقم الهيدروجيني الحد الأعلى، فسيقلل النظام جرعة عامل ضبط الرقم الهيدروجيني. لا تعمل طريقة التحكم الآلية هذه على تحسين دقة التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني فحسب، بل تقلل أيضًا من كثافة العمال وتضمن استقرار واستمرارية عملية استخلاص الكومة.

6. اختتام

في عملية استخلاص الذهب من الكومة باستخدام محلول سيانيد الصوديوم، يُعدّ التحكم الدقيق في قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول أمرًا بالغ الأهمية. يضمن نطاق الرقم الهيدروجيني الأمثل بين 10 و11.5 ذوبانًا فعالًا للذهب، ويقلل من استهلاك السيانيد، ويضمن سلامة العمال والبيئة. باستخدام عوامل ضبط الرقم الهيدروجيني المناسبة مثل الجير والصودا، وتطبيق المراقبة الآنية والتحكم الآلي من خلال مستشعرات الرقم الهيدروجيني وأنظمة التحكم الآلي، يمكن لشركات التعدين تحسين عملية استخلاص الذهب من الكومة، وزيادة معدلات استخلاص الذهب، وخفض تكاليف التشغيل. مع استمرار نمو الطلب على الذهب، سيلعب البحث والتطوير المستمر في تقنية التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني دورًا حاسمًا في التنمية المستدامة لصناعة تعدين الذهب.