استخراج الذهب بالسيانيد: نظرة متعمقة على عملية السيانيد بالتحريك

في مجال استخراج الذهب، احتلت عملية السيانيد مكانة بارزة لأكثر من قرن. منذ بدايتها عام ١٨٨٧ لاستخراج خامات الذهب والفضة، شهدت هذه الطريقة تطورًا مستمرًا، وظلت من أكثر التقنيات استخدامًا نظرًا لارتفاع معدل استخلاصها، وقدرتها على التكيف مع مختلف أنواع الخامات، وإمكانية إنتاجها محليًا.

1. فهم عملية السيانيد في استخراج الذهب

السيانيد هو عملية كيميائية تستفيد من قدرة السيانيد أيونات السيانيد لتكوين مُركّبات قابلة للذوبان مع الذهب. في وجود الأكسجين والماء، تتفاعل أيونات السيانيد مع ذرات الذهب. ينتج عن هذا التفاعل تكوين مُركّب قابل للذوبان، حيث يرتبط الذهب بأيونات السيانيد، مما يسمح للذهب بالذوبان في المحلول. على الرغم من فعالية هذه العملية العالية في استخلاص الذهب، إلا أنها تُثير أيضًا مخاوف بيئية وسلامة كبيرة، نظرًا لكون السيانيد مادة سامة.

2. أنواع طرق السيانيد

يمكن تصنيف طرق السيانيد على نطاق واسع إلى فئتين رئيسيتين: السيانيد بالتحريك والسيانيد بالترشيح.

• التحريك بالسيانيدتُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لمعالجة مُركّزات الذهب المُعوَّم أو في حالات المعالجة بالسيانيد الوحليّ. تتضمن هذه الطريقة خلط لب الخام بقوة مع محلول السيانيد. يضمن ذلك أقصى تلامس بين جزيئات الذهب في الخام وأيونات السيانيد، مما يُسهّل استخلاص الذهب.

• التسرب السيانيد:مناسبة لخامات الذهب منخفضة الجودة، تعمل عملية السيانيد بالترشيح عن طريق السماح لمحلول السيانيد بالتسرب عبر طبقة من الخام. تستهلك هذه الطريقة طاقة أقل مقارنةً بالسيانيد بالتحريك. ومع ذلك، يقتصر تطبيقها على الخامات ذات النفاذية الجيدة، مما يسمح لمحلول السيانيد بالتدفق بسهولة.

3. عملية استخلاص الذهب بالسيانيد والتحريك

التحريض استخراج الذهب بالسيانيد تتضمن العملية عمليتين فرعيتين رئيسيتين: عملية استبدال الزنك بالسيانيد وعملية سيانيد الكربون غير المفلتر.

3.1 السيانيد - عملية استبدال الزنك (طرق CCD وCCF)

• تحضير المواد الخام عن طريق الاستخلاصتتضمن الخطوة الأولى تجهيز الخام لعملية الاستخلاص. غالبًا ما يشمل ذلك سحق الخام إلى قطع أصغر ثم طحنه حتى يصبح ناعمًا. في بعض الحالات، تُجرى معالجة أولية لتسهيل الوصول إلى جزيئات الذهب داخل الخام. الهدف هو إنتاج عجينة ذات حجم جسيمات مثالي، مما يعزز التفاعل بين الخام ومحلول السيانيد.

• التحريك، السيانيد، الاستخلاصيُنقل لب الخام المُحضّر بعد ذلك إلى خزانات التحريك، حيث يُضاف محلول السيانيد. هذه الخزانات مُجهزة بأجهزة تحريك تُحافظ على امتزاج اللب ومحلول السيانيد جيدًا. يُضاف الأكسجين إلى الخزانات، إما عن طريق التهوية أو بإضافة عوامل مؤكسدة. يُساعد هذا الأكسجين على تحفيز التفاعل الكيميائي الذي يُذيب الذهب في محلول السيانيد.

• الغسيل المعاكس للتيار لفصل المواد الصلبة عن السائلةبعد عملية الاستخلاص، يتكون الملاط الناتج من بقايا صلبة وطور سائل يُعرف باسم المحلول الحامل، والذي يحتوي على الذهب المذاب. لفصل هذين المكونين، تُستخدم سلسلة من المُكثِّفات أو المرشحات في نظام غسيل عكسي. تُستخدم طرق مثل الترسيب المستمر بتيار معاكس (CCD) أو الترشيح المستمر بتيار معاكس (CCF) لاستعادة أكبر قدر ممكن من المحلول الحامل للذهب مع تقليل كمية الذهب المفقودة مع البقايا الصلبة.

• تنقية سائل الاستخلاص وإزالة الأكسدةقد يحتوي المحلول الناتج عن عملية فصل المواد الصلبة عن السائلة على شوائب وأكسجين مذاب. تُنفَّذ إجراءات التنقية لإزالة المواد الصلبة العالقة والملوثات الأخرى التي قد تُعيق عملية استخلاص الذهب اللاحقة. وتُعدّ إزالة الأكسدة بنفس الأهمية، لأن الأكسجين قد يُسبب إعادة أكسدة مركب الذهب والسيانيد، مما يُقلل من فعالية عملية استبدال الزنك التي تليها.

• مسحوق الزنك (الحرير) البديل والتخليليُضاف مسحوق الزنك أو حرير الزنك إلى المحلول الحامل المُنقّى والمُزال الأكسدة. يُعدّ الزنك أكثر تفاعلية من الذهب، لذا فهو يُحلّ محلّ الذهب من المُركّب المُتكوّن أثناء عملية الاستخلاص. ينتج عن ذلك تكوّن راسب صلب يحتوي على الذهب والزنك، يُشار إليه عادةً باسم طين الذهب. بعد تفاعل الاستبدال، يُعالَج طين الذهب عادةً بمحلول حمضي لإزالة أيّ فائض من الزنك والشوائب الأخرى.

• صهر السبائكالمرحلة الأخيرة من عملية استبدال الزنك بالسيانيد هي صهر طين الذهب لإنتاج سبائك ذهب نقية. يُصهر طين الذهب في فرن عند درجات حرارة عالية، ومن خلال سلسلة من خطوات التكرير، تُزال الشوائب المتبقية، مما يُنتج سبائك ذهب عالية النقاء.

3.2 عملية كربون السيانيد غير المفلتر (طرق CIP وCIL)

• تحضير مواد الاستخلاصعلى غرار عملية استبدال الزنك بالسيانيد، تتمثل المهمة الأولى في تحضير الخام للاستخلاص. يتطلب ذلك تقليص حجم الخام إلى حجم جسيمات مناسب من خلال عمليات التكسير والطحن.

• الاستخلاص بالتحريك وامتصاص الكربون المعاكس للتيارفي طريقة الاستخلاص بالكربون في اللب (CIP)، تبدأ عملية استخلاص السيانيد في سلسلة من خزانات التحريك. بعد ذوبان الذهب في المحلول، يُضاف الكربون المنشط إلى اللب. يتميز الكربون المنشط بميل قوي لمركب الذهب والسيانيد، ويمتص الذهب المذاب على سطحه. أما في طريقة الاستخلاص بالكربون في اللب (CIL)، فيُضاف الكربون المنشط إلى خزان الاستخلاص بالتزامن مع محلول السيانيد، بحيث تحدث عمليتا الاستخلاص والامتصاص في آنٍ واحد. في كلٍّ من طريقتي الاستخلاص بالكربون في اللب (CIP) والاستخلاص بالكربون في اللب (CIL)، يُحافظ على تدفق معاكس للكربون واللب لزيادة كمية الذهب الممتصة بواسطة الكربون إلى أقصى حد.

• امتصاص الكربون المحمّل بالذهببعد عملية الامتزاز، يجب فصل الكربون المحمّل بالذهب عن اللب. ثم يُزال الذهب من الكربون باستخدام محلول سيانيد كاوي ساخن. يُفكك هذا المحلول الرابطة بين مركب سيانيد الذهب والكربون، مُطلقًا الذهب مجددًا في المحلول.

• التحليل الكهربائييخضع المحلول الغني بالذهب، الناتج عن عملية الامتزاز، لعملية استخلاص كهربائي. خلال هذه العملية، يمر تيار كهربائي عبر المحلول، مما يؤدي إلى اختزال أيونات الذهب في المحلول وترسيبها على الكاثود، مكونةً رواسب صلبة من الذهب قابلة للتكرير.

• صهر السبائكالذهب المُستخرَج من الاستخلاص الكهربائي نقيٌّ نسبيًا، ولكنه قد يحتوي على بعض الشوائب. تُجرى عملية الصهر لتنقية الذهب بشكل أكبر، ثم صبّه في سبائك بالنقاء المطلوب.

• تجديد الكربونيمكن إعادة توليد الكربون المُستهلَك بعد امتصاص الذهب وإعادة استخدامه. يتضمن ذلك تعريض الكربون لمعالجة عالية الحرارة لإزالة أي شوائب مُمتَزَّة واستعادة قدرته على امتصاص الذهب.

4. مقارنة عمليات CIP وCIL

• مدة العمليةبشكل عام، تستغرق عملية التنظيف المكاني (CIP) وقتًا أطول مقارنةً بعملية التنظيف بالغمر (CIL). ويرجع ذلك إلى أن الاستخلاص والامتصاص في CIP عمليتان منفصلتان. أما في CIL، فبسبب حدوث الاستخلاص والامتصاص في وقت واحد، يمكن إتمام العملية بأكملها في وقت أقصر. ومع ذلك، تتطلب عملية CIL تحكمًا أكثر تعقيدًا نظرًا لتزامن العمليتين.

• إدارة الكربون والطينفي عملية CIL، يكون حجم الكربون المتداول أكبر، ويكون تركيز الكربون في الملاط أقل منه في CIP. ونتيجةً لذلك، عادةً ما يكون حجم الملاط المطلوب نقله لنقل الكربون في CIL أكبر بعدة مرات من حجمه في CIP (حوالي أربعة أضعاف). وهذا يؤثر على حجم المعدات واستهلاك الطاقة.

• المتأخرات المعدنية ودرجة الذهب في الحلفي عملية CIP، تبقى كمية كبيرة من المعدن في النظام (تراكم المعدن)، ويتوزع هذا المعدن بالتساوي بين الكربون المنشط والمحلول. أما في CIL، فيُمتص معظم المعدن على الكربون المنشط. بالإضافة إلى ذلك، يكون تركيز الذهب في المحلول في عملية CIL أعلى منه في CIP. ويرجع ذلك إلى أنه أثناء استخلاص الذهب في CIL، يُمتص باستمرار، مما يُجدد الذهب المذاب في المحلول. أما في CIP، فهي عملية امتزاز من خطوة واحدة مع تجديد محدود للذهب المذاب.

5. الاعتبارات البيئية والسلامة

على الرغم من كفاءتها، تُشكل عملية السيانيد، وخاصةً السيانيد بالتحريك، مخاطر بيئية وسلامة جسيمة. فالسيانيد شديد السمية، وأي تسرب أو معالجة غير سليمة قد تؤدي إلى تلوث بيئي خطير وتهدد صحة الإنسان. ولمعالجة هذه المخاطر، تلتزم عمليات تعدين الذهب ببروتوكولات سلامة صارمة. وتشمل هذه البروتوكولات التخزين والمعالجة السليمة للسيانيد، وتركيب أنظمة احتواء لمنع التسربات، ومعالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على السيانيد. علاوة على ذلك، تهدف الأبحاث الجارية إلى تطوير عوامل استخلاص بديلة وأقل سمية لتحل محل السيانيد في استخلاص الذهب.

6. اختتام

تلعب عملية السيانيد بالتحريك دورًا حيويًا في صناعة تعدين الذهب الحديثة، إذ تتيح استخراج الذهب بسرعة عالية من أنواع خام متنوعة. لكلٍّ من العمليتين الفرعيتين الرئيسيتين، السيانيد - استبدال الزنك، وخليط الكربون غير المفلتر بالسيانيد، مزاياها الخاصة، ويتم اختيارهما بناءً على عوامل مثل خصائص الخام، وحجم التشغيل، والجدوى الاقتصادية. ومع ذلك، يجب على الصناعة مواصلة مواجهة التحديات البيئية والسلامة المرتبطة باستخدام السيانيد لضمان مستقبل مستدام لاستخراج الذهب.