المبادئ الأساسية لاستخلاص الذهب باستخدام السيانيد

لقد كانت عملية سيانيد الذهب، وهي عملية هيدروميتالورجية محورية، حجر الزاوية في استخراج الذهب لأكثر من قرن منذ تسويقها تجاريًا في تسعينيات القرن التاسع عشر. تتناول هذه المقالة الآليات الكيميائية والفيزيائية الأساسية التي تُسهم في استخلاص الذهب بالسيانيد، مُقدمةً فهمًا شاملًا لهذه التقنية الأساسية في صناعة تعدين الذهب.

التفاعلات الكيميائية: جوهر السيانيد

تعتمد عملية السيانيد على التفاعل الفريد للذهب في وجود أيونات السيانيد (CN⁻) ومؤكسد، عادةً الأكسجين من الهواء. يمكن تلخيص التفاعل الكيميائي الأساسي كما يلي: أربعة مولات من الذهب (Au)، تتفاعل مع ثمانية مولات من سيانيد الصوديوم (NaCN)، مول واحد من الأكسجين (O₂) من الهواء، واثنين من مولات الماء (H₂O)، ينتج أربعة مولات من ثنائي سيانيد الصوديوم (I) (Na[Au(CN)₂]) وأربعة مولات من هيدروكسيد الصوديوم (NaOH).

في هذا التفاعل، تتأكسد ذرات الذهب إلى حالة الأكسدة +1، وتُكوّن معقدات ديسيانوؤرات (I) مستقرة ([Au(CN)_2]^-). تعمل أيونات السيانيد كعوامل مُركّبة، مُثبّتةً أيونات الذهب في المحلول، بينما يعمل الأكسجين كمستقبل للإلكترونات، مُحفّزًا أكسدة الذهب. تُمكّن آلية تكوين المُركّبات هذه من إذابة الذهب انتقائيًا من خاماته، حتى عند تركيزات منخفضة نسبيًا. السيانيد التركيزات (0.01 - 0.1%).

العمليات الفيزيائية: انتقال الكتلة وحركية الاستخلاص

إلى جانب التفاعلات الكيميائية، فإن كفاءة زرقة الذهب يخضع استخلاص الذهب لعمليات فيزيائية مثل انتقال الكتلة والانتشار. ويتأثر معدل الاستخلاص الإجمالي بانتشار المواد المتفاعلة (السيانيد والأكسجين) إلى سطح الذهب وانتشار معقدات ثنائي السيانيد المتكونة بعيدًا عن السطح. ووفقًا لنموذج الانكماش - النواة، يحدث استخلاص الذهب في ثلاث خطوات متتالية:

1. نقل الكتلة الخارجية:ينتشر السيانيد والأكسجين عبر الطبقة الحدودية المحيطة بجسيم الذهب.

2. تفاعل السطح:تحدث الأكسدة والتكوين المعقد عند واجهة الذهب - المحلول.

3. الانتشار الداخليتنتشر معقدات الذهب والسيانيد المتكونة خارج الجسيم. تُحدد أبطأ هذه الخطوات معدل الاستخلاص الإجمالي، والذي غالبًا ما يكون انتقال الكتلة الخارجي أو التفاعل السطحي، وذلك حسب ظروف التشغيل.

العوامل المؤثرة على كفاءة السيانيد

هناك العديد من العوامل الرئيسية التي تؤثر بشكل كبير على أداء سيانيد الذهب:

• تركيز السيانيديتطلب تكوين مُركّبات مستقرة كمية كافية من السيانيد، إلا أن الكميات الزائدة قد تؤدي إلى زيادة التكاليف والمخاطر البيئية. تختلف التركيزات المثلى باختلاف خصائص الخام.

• توافر الأكسجين:يُعدُّ إمداد الأكسجين الكافي أمرًا بالغ الأهمية لتفاعل الأكسدة. وتُستخدَم طرق التهوية، مثل التحريك الميكانيكي أو رش الهواء، لتعزيز نقل الأكسجين.

• مراقبة درجة الحموضةتُجرى هذه العملية عادةً عند درجة حموضة عالية (9-11) لمنع تكوّن غاز سيانيد الهيدروجين السام (HCN). ويُستخدم الجير عادةً للحفاظ على مستوى الحموضة المطلوب.

• علم المعادن الخام:قد يتداخل وجود الكبريتيدات والمواد الكربونية والمعادن الأخرى مع عملية السيانيد. على سبيل المثال، قد تستهلك الكبريتيدات السيانيد والأكسجين، بينما قد تمتص المادة الكربونية معقدات الذهب والسيانيد، مما يُسبب "التسرب".

طرق تحسين أداء السيانيد

لتحسين كفاءة استخراج الذهب، يتم استخدام تقنيات التحسين المختلفة:

• المعالجة المسبقة:يمكن تطبيق التحميص، أو الأكسدة تحت الضغط، أو الأكسدة الحيوية على الخامات المقاومة للحرارة لإزالة المعادن المتداخلة وكشف أسطح الذهب.

• إضافات:يمكن إضافة مركبات مثل الثيويوريا أو الأمونيا لتحسين معدل الذوبان أو قمع التفاعلات الجانبية.

• تصميم المعدات الأمثل:يمكن لمفاعلات الاستخلاص المتقدمة ذات قدرات الخلط ونقل الكتلة المحسنة، مثل مفاعلات الخزان المتحرك أو أنظمة الاستخلاص بالكومة، أن تعمل على تعزيز الأداء العام للعملية.

في الختام، يُعدّ استخلاص الذهب بالسيانيد عمليةً معقدةً لكنها فعّالة للغاية، تجمع بين التفاعلات الكيميائية، ونقل الكتلة الفيزيائية، والتحكم الدقيق في معايير التشغيل المتعددة. يُعدّ فهم هذه المبادئ الأساسية أمرًا بالغ الأهمية لتحسين عمليات استخلاص الذهب، وضمان الجدوى الاقتصادية، وتقليل الآثار البيئية في صناعة تعدين الذهب. ومع استمرار الطلب على الذهب، تُركّز الأبحاث الجارية على تطوير تقنيات استخلاص أكثر كفاءةً واستدامةً وصديقةً للبيئة.