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 عملية كيميائية تستغل قدرة أيونات السيانيد على تكوين مركبات قابلة للذوبان مع الذهب. في وجود الأكسجين والماء، تتفاعل أيونات السيانيد مع ذرات الذهب، مما ينتج عنه مركب قابل للذوبان يرتبط فيه الذهب بأيونات السيانيد، فيذوب الذهب في المحلول. ورغم فعالية هذه العملية في استخلاص الذهب، إلا أنها تثير مخاوف بيئية وأمنية كبيرة لأن السيانيد مادة سامة.

2. أنواع طرق السيانيد

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

• المعالجة بالسيانيد بالتحريك : تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لمعالجة مركزات الذهب الناتجة عن عملية التعويم، أو في جميع حالات المعالجة بالسيانيد للرواسب. تتضمن هذه الطريقة خلط لب الخام بقوة مع محلول السيانيد. يضمن ذلك وصول جزيئات الذهب الموجودة في الخام إلى أقصى حد من التلامس مع أيونات السيانيد، مما يُسهّل استخلاص الذهب.

• المعالجة بالسيانيد بالترشيح : تُناسب هذه الطريقة خامات الذهب منخفضة الجودة، حيث تعمل عن طريق السماح لمحلول السيانيد بالترشيح عبر طبقة من الخام. تستهلك هذه الطريقة طاقة أقل مقارنةً بالمعالجة بالسيانيد بالتحريك. ومع ذلك، يقتصر تطبيقها على الخامات ذات النفاذية الجيدة، مما يسمح لمحلول السيانيد بالتدفق بسهولة.

3. عملية استخلاص الذهب بالسيانيد والتحريك

تتضمن عملية استخلاص الذهب بالسيانيد مع التحريك عمليتين فرعيتين رئيسيتين: عملية استبدال الزنك بالسيانيد وعملية معلق الكربون بالسيانيد غير المصفى.

3.1 السيانيد - عملية استبدال الزنك (طرق CCD وCCF)

• تحضير المواد الخام لعملية الترشيح : تتضمن الخطوة الأولى تجهيز الخام لعملية الترشيح. يشمل ذلك عادةً تكسير الخام إلى قطع أصغر ثم طحنه حتى يصبح ناعماً. في بعض الحالات، تُجرى معالجة مسبقة لتسهيل الوصول إلى جزيئات الذهب داخل الخام. الهدف هو الحصول على لبٍّ ذي حجم جزيئات مثالي، مما يُحسّن التفاعل بين الخام ومحلول السيانيد.

• استخلاص الذهب بالسيانيد مع التحريك : يُنقل لب الخام المُجهز إلى خزانات التحريك، حيث يُضاف إليه محلول السيانيد. هذه الخزانات مُجهزة بمحركات تحريك تُحافظ على تجانس اللب ومحلول السيانيد. يُضخ الأكسجين إلى الخزانات إما عن طريق التهوية أو بإضافة عوامل مؤكسدة. يُساعد هذا الأكسجين على تحفيز التفاعل الكيميائي الذي يُذيب الذهب في محلول السيانيد.

• الغسل بالتيار المعاكس لفصل المواد الصلبة عن السائلة : بعد عملية الترشيح، يتكون المعلق الناتج من رواسب صلبة ومحلول سائل يُعرف بالمحلول الحامل للذهب، والذي يحتوي على الذهب المذاب. لفصل هذين المكونين، تُستخدم سلسلة من المُكثِّفات أو المرشحات في نظام الغسل بالتيار المعاكس. تُستخدم طرق مثل الترويق المستمر بالتيار المعاكس (CCD) أو الترشيح المستمر بالتيار المعاكس (CCF) لاستخلاص أكبر قدر ممكن من المحلول الحامل للذهب مع تقليل كمية الذهب المفقودة مع الرواسب الصلبة.

• تنقية سائل الترشيح وإزالة الأكسدة : قد يحتوي المحلول الناتج عن فصل المواد الصلبة عن السائلة على شوائب وأكسجين مذاب. تُطبَّق إجراءات تنقية لإزالة المواد الصلبة العالقة والملوثات الأخرى التي قد تعيق عملية استخلاص الذهب اللاحقة. وتُعدّ إزالة الأكسدة بنفس القدر من الأهمية، لأن الأكسجين قد يُسبب إعادة أكسدة مركب سيانيد الذهب، مما يُقلل من فعالية عملية استبدال الزنك اللاحقة.

• استبدال مسحوق الزنك (الحرير) والتخليل : يُضاف مسحوق الزنك أو حرير الزنك إلى المحلول الحامل المُنقّى والمُزال منه الأكسدة. يُعدّ الزنك أكثر تفاعلاً من الذهب، لذا فهو يحل محل الذهب في المركب المتكون أثناء عملية الترشيح. ينتج عن ذلك تكوّن راسب صلب يحتوي على الذهب والزنك، ويُشار إليه عادةً باسم طين الذهب. بعد تفاعل الاستبدال، يُعالج طين الذهب عادةً بمحلول حمضي لإزالة أي فائض من الزنك والشوائب الأخرى.

• صهر السبائك : المرحلة الأخيرة من عملية السيانيد - استبدال الزنك 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 ينتج عنه سبائك ذهب عالية النقاء.

3.2 عملية كربون السيانيد غير المفلتر (طرق CIP وCIL)

• تحضير مواد الترشيح : على غرار عملية استبدال الزنك بالسيانيد، تتمثل المهمة الأولى في تحضير الخام للترشيح. ويتطلب ذلك تقليل حجم جزيئات الخام إلى الحجم المناسب من خلال عمليات التكسير والطحن.

• الترشيح بالتحريك والامتزاز الكربوني المعاكس : في طريقة الكربون في اللب (CIP)، تتم عملية ترشيح السيانيد أولاً في سلسلة من خزانات التحريك. بمجرد ذوبان الذهب في المحلول، يُضاف الكربون المنشط إلى اللب. يتميز الكربون المنشط بألفة عالية لمركب الذهب والسيانيد، حيث يمتص الذهب المذاب على سطحه. أما في طريقة الكربون في الترشيح (CIL)، فيُضاف الكربون المنشط إلى خزان الترشيح بالتزامن مع محلول السيانيد، بحيث تحدث عمليتا الترشيح والامتزاز في آن واحد. في كلتا الطريقتين (CIP وCIL)، يُحافظ على تدفق معاكس للكربون واللب لزيادة كمية الذهب الممتز بواسطة الكربون إلى أقصى حد.

• إزالة الكربون المحمل بالذهب : بعد عملية الامتزاز، يجب فصل الكربون المحمل بالذهب عن اللب. ثم يُزال الذهب من الكربون باستخدام محلول كاوٍ ساخن من السيانيد. يعمل هذا المحلول على كسر الرابطة بين مركب الذهب والسيانيد والكربون، مما يؤدي إلى إطلاق الذهب مرة أخرى في المحلول.

• الاستخلاص الكهربائي : يخضع المحلول الغني بالذهب الناتج عن عملية الإزالة لعملية الاستخلاص الكهربائي. خلال هذه العملية، يمر تيار كهربائي عبر المحلول، مما يؤدي إلى اختزال أيونات الذهب فيه وترسيبها على قطب سالب، مكونةً طبقة صلبة من الذهب يمكن تكريرها لاحقًا.

• صهر السبائك : يكون الذهب المستخلص بالتحليل الكهربائي نقيًا نسبيًا، ولكنه قد يحتوي على بعض الشوائب. تُجرى عملية الصهر لزيادة تنقية الذهب وتشكيله في سبائك بالنقاوة المطلوبة.

• إعادة تدوير الكربون : بعد إزالة الذهب من الكربون المستهلك، يمكن إعادة تدويره واستخدامه مرة أخرى. تتضمن هذه العملية تعريض الكربون لمعالجة حرارية عالية لإزالة أي شوائب ممتصة واستعادة قدرته على امتصاص الذهب.

4. مقارنة عمليات CIP وCIL

• مدة العملية : بشكل عام، تستغرق عملية التنظيف في الموقع (CIP) وقتًا أطول مقارنةً بعملية التنظيف بالكربون في الطور البخاري (CIL). ويعود ذلك إلى أن عملية التنظيف في الموقع (CIP) تتضمن فصل عمليتي الترشيح والامتزاز. أما في عملية التنظيف بالكربون في الطور البخاري (CIL)، فنظرًا لحدوث هاتين العمليتين في آنٍ واحد، يمكن إتمام العملية بأكملها في وقت أقصر. مع ذلك، تتطلب عملية التنظيف بالكربون في الطور البخاري (CIL) تحكمًا أكثر تعقيدًا نظرًا لحدوث العمليتين معًا.

• إدارة الكربون والمعلقات : في عملية الحرق بالكربون في الطور السائل (CIL)، يكون حجم الكربون المتداول أكبر، ويكون تركيز الكربون في المعلقات أقل منه في عملية الحرق في الطور الصلب (CIP). ونتيجة لذلك، فإن حجم المعلقات التي يجب نقلها لنقل الكربون في عملية الحرق بالكربون في الطور السائل عادةً ما يكون أكبر بعدة مرات من حجمها في عملية الحرق في الطور الصلب (حوالي أربعة أضعاف). وهذا يؤثر على حجم المعدات واستهلاك الطاقة.

• تراكم المعادن وتركيز الذهب في المحلول : في عملية التنظيف بالكربون في الموقع (CIP)، تبقى كمية كبيرة من المعادن في النظام (تراكم المعادن)، وتتوزع هذه المعادن بشكل متساوٍ تقريبًا بين الكربون المنشط والمحلول. أما في عملية التنظيف بالكربون في الطور السائل (CIL)، فيتم امتصاص معظم المعادن على الكربون المنشط. بالإضافة إلى ذلك، يكون تركيز الذهب في المحلول في عملية CIL أعلى منه في عملية CIP. ويعود ذلك إلى أنه في عملية CIL، أثناء ترشيح الذهب، يتم امتصاصه باستمرار، مما يجدد الذهب المذاب في المحلول. أما في عملية CIP، فهي عملية امتصاص أحادية الخطوة 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.