استخراج الذهب بالسيانيد: التركيز على عملية السيانيد بالترشيح

المقدمة

لطالما تمتع الذهب بقيمة كبيرة على مر التاريخ البشري، ليس فقط لاستخدامه في المجوهرات، بل أيضًا في صناعات متنوعة مثل الإلكترونيات وطب الأسنان والفضاء. يُعد استخراج الذهب من خاماته عملية معقدة، وتُعد عملية السيانيد من أكثر الطرق استخدامًا. يتضمن استخراج الذهب بالسيانيد استخدام السيانيد محاليل لإذابة الذهب من الخام. تنجح هذه العملية لأن الذهب قادر على تكوين معقدات مستقرة مع أيونات السيانيد. تتعمق هذه المقالة في عملية السيانيد، مع التركيز بشكل خاص على التسرب السيانيد الأسلوب.

فهم استخراج الذهب بالسيانيد

مبدأ السيانيد

يعتمد المبدأ الأساسي لعملية السيانيد على تفاعل الذهب مع السيانيد في وجود الأكسجين. عند ملامسة الذهب لمحلول السيانيد وتوافر الأكسجين، يحدث تفاعل كيميائي. من خلال هذا التفاعل، يتأكسد الذهب ويشكل معقدًا قابلًا للذوبان. تلعب أيونات السيانيد دورًا حاسمًا في هذه العملية من خلال ارتباطها بأيونات الذهب، مما يجعلها تذوب في المحلول. تسمح هذه الذوبانية بفصل الذهب عن مصفوفة الخام، وهي الخطوة الأولى في استخلاص الذهب من الخام.

العملية العامة للسيانيد

تتكون عملية السيانيد عادة من عدة خطوات رئيسية:

1. تحضير الخاميُسحق الخام أولًا ويُطحن حتى يصل إلى حجم جسيمات مناسب. تُعد هذه الخطوة أساسية لأنها تزيد من مساحة سطح الخام، مما يسمح بتلامس أفضل مع محلول السيانيد. قد تتضمن العملية مراحل متعددة من السحق والطحن لتحقيق درجة النعومة المطلوبة.

2. ترشيح السيانيدبعد تحضير الخام، يُستخلَص بمحلول السيانيد. هناك طرق استخلاص مختلفة، منها نوعان رئيسيان: السيانيد بالتحريك والسيانيد بالترشيح. في السيانيد بالترشيح، يُخلط الخام بمحلول السيانيد في خزانات مُحرَّكة. أما السيانيد بالترشيح، وهو محور هذه المقالة، فيتضمن ترشيح محلول السيانيد عبر طبقة الخام.

3. فصل الذهب - محلول حاملبعد اكتمال عملية الاستخلاص، يجب فصل المحلول الحامل للذهب عن البقايا الصلبة. ويمكن تحقيق ذلك بطرق مثل الترشيح أو الترسيب.

4. استعادة الذهببعد فصل المحلول الحامل للذهب، تُستخدم تقنيات مختلفة لاستخلاص الذهب منه. من الطرق الشائعة ترسيب الزنك، حيث يُضاف الزنك إلى المحلول لإزاحة الذهب من المركب، مُشكّلاً جزيئات ذهب صلبة. وهناك طريقة أخرى وهي امتصاص الكربون المنشط، حيث يُستخدم الكربون المنشط لامتصاص مركب الذهب من المحلول، والذي يُعالَج بعد ذلك للحصول على ذهب نقي.

عملية السيانيد بالترشيح

كيف تعمل عملية السيانيد بالترشيح

السيانيد التسربي هو عملية يُترك فيها محلول سيانيد مخفف ليتسرب عبر طبقة من الخام المسحوق أو المتكتل. يُوضع الخام عادةً في وعاء كبير، مثل حوض الاستخلاص أو كومة. يُوزع محلول السيانيد بالتساوي على سطح طبقة الخام، ثم يتسرب ببطء عبر الخام بفعل الجاذبية. أثناء مرور المحلول عبر الخام، يتفاعل السيانيد مع الذهب الموجود فيه، مكونًا مُركبًا قابلًا للذوبان من الذهب والسيانيد. يُجمع هذا المُركب بعد ذلك في قاع الوعاء.

المكونات والخطوات الرئيسية في عملية التسرب باستخدام السيانيد

1. تحضير الخام للتسرب باستخدام السيانيد:

• التكسير والغربلةيُسحق الخام أولًا حتى يصل إلى حجم جسيمات خشن نسبيًا، يتراوح عادةً بين بضعة سنتيمترات وبضعة مليمترات. وذلك لضمان وجود فراغات كافية في طبقة الخام لتسرب محلول السيانيد. بعد السحق، يُغربل الخام لإزالة أي جسيمات كبيرة الحجم.

• التكتل (اختياري)في بعض الحالات، وخاصةً للخامات ذات المحتوى العالي من الطين أو المواد الدقيقة، قد يكون التكتل ضروريًا. يتضمن التكتل إضافة عامل ربط، مثل الأسمنت أو الجير، إلى الخام وخلطه بالماء. يساعد هذا على تكوين جزيئات أكبر وأكثر استقرارًا، مما يُحسّن نفاذية طبقة الخام ويمنع انسداد المسام أثناء عملية التسرب.

2.إعداد الاستخلاص:

• أحواض الاستخلاص أو الاستخلاص بالكومة:

• أحواض الاستخلاصفي العمليات الصغيرة أو الخامات عالية الجودة، تُستخدم عادةً أحواض الاستخلاص. وهي حاويات كبيرة مبطنة يُوضع فيها الخام. تُزود الأحواض بقاع زائف يسمح لمحلول السيانيد بالتجمع أسفل طبقة الخام دون أن يحمل الجسيمات الصلبة. يُضاف محلول السيانيد إلى أعلى الحوض، إما عبر نظام رش أو بسكبه ببساطة فوق الخام.

• الرشح كومةيُعدّ الاستخلاص بالكومة أكثر ملاءمةً للعمليات واسعة النطاق والخامات منخفضة الجودة. في هذه الطريقة، يُكدّس الخام على بطانة غير منفذة للماء على الأرض. يمكن أن تكون الكومة كبيرةً جدًا، وقد تغطي أحيانًا عدة هكتارات. يُوزّع محلول السيانيد على الكومة باستخدام شبكة من أنظمة الري بالرش أو التنقيط.

• تحضير محلول السيانيد:المحلول السيانيد المستخدم في عملية السيانيد التسربي هو عادةً محلول مخفف من سيانيد الصوديوم أو سيانيد البوتاسيوم، بتركيز يتراوح عادةً بين 0.01% و0.1% وزناً. قد يحتوي المحلول أيضاً على إضافات أخرى، مثل الجير، لضبط درجة حموضة المحلول. يُعد الحفاظ على درجة حموضة مناسبة أمراً بالغ الأهمية، إذ تؤثر على استقرار السيانيد ومعدل ذوبان الذهب. عادةً ما تكون درجة الحموضة المثلى للسيانيد حوالي 10-11.

3. التسرب والتصفية:

• توزيع الحلوليُوزّع محلول السيانيد بالتساوي على سطح طبقة الخام. في حالة أحواض الاستخلاص، يُمكن تحقيق ذلك باستخدام أنبوب مثقب أو نظام فوهة رش. أما في الاستخلاص بالكومة، فتُضمن أنظمة الرشاشات أو الري بالتنقيط وصول المحلول إلى جميع أجزاء الكومة.

• وقت الاستخلاصيمكن أن يختلف زمن الاستخلاص في عملية السيانيد بالترشيح اختلافًا كبيرًا تبعًا لعوامل مثل نوع الخام، وحجم الجسيمات، وتركيز محلول السيانيد. وعادةً ما يتراوح بين عدة أيام وعدة أسابيع. وخلال هذه الفترة، يتسرب محلول السيانيد باستمرار عبر الخام، متفاعلًا مع الذهب ومذيبًا إياه.

• الرصد والمراقبةمن الضروري مراقبة مختلف المعايير طوال عملية الاستخلاص. يشمل ذلك فحص درجة حموضة المحلول بانتظام، وتركيز السيانيد فيه، وكمية الذهب المذاب فيه. تُؤخذ عينات من المحلول على فترات منتظمة وتُحلل في المختبر. يمكن إجراء تعديلات على درجة الحموضة أو تركيز السيانيد عند الضرورة لتحسين عملية الاستخلاص.

4. جمع ومعالجة محلول الحمل:

• التشكيلاتيُجمع المحلول الحامل للذهب، المعروف أيضًا باسم المحلول الحامل، في قاع حوض الاستخلاص أو من نظام الصرف في عملية الاستخلاص بالكومة. في أحواض الاستخلاص، يُسحب المحلول الحامل عبر صمام في أسفل القاع الزائف. أما في عملية الاستخلاص بالكومة، فيُجمع المحلول في أحواض أو برك تقع في قاعدة الكومة.

• علاجبعد جمعه، يُعالَج المحلول المُركَّب لاستخلاص الذهب. وكما ذُكِر سابقًا، تشمل الطرق الشائعة ترسيب الزنك وامتصاص الكربون المنشط. في ترسيب الزنك، يُضاف غبار الزنك أو نشارة الزنك إلى المحلول المُركَّب. يتفاعل الزنك مع مُركَّب الذهب والسيانيد، مُزيحًا الذهب ومُشكِّلًا جزيئات ذهب صلبة، يُمكن بعد ذلك ترشيحها ومعالجتها. في امتصاص الكربون المنشط، يُمرَّر المحلول المُركَّب عبر عمود مملوء بالكربون المنشط. يُمتَص مُركَّب الذهب والسيانيد على سطح الكربون، ثم يُزال الكربون من العمود ويُعالَج لاستخلاص الذهب.

مزايا وعيوب السيانيد التسربي

المزايا

1. ملاءمة الخامات منخفضة الدرجة:تُعد عملية السيانيد بالترشيح، وخاصةً الاستخلاص بالكومة، فعالة للغاية في معالجة خامات الذهب منخفضة الجودة. ونظرًا لبساطة العملية نسبيًا وعدم تطلبها طحنًا مكثفًا ومعدات باهظة الثمن لمعالجة الخامات الدقيقة، فإنها تُعدّ مجدية اقتصاديًا للخامات التي لا تُجدي نفعًا في معالجتها باستخدام طرق أخرى أكثر تعقيدًا.

2. انخفاض رأس المال وتكاليف التشغيلبالمقارنة مع بعض طرق استخلاص الذهب الأخرى، مثل السيانيد بالتحريك الذي يتطلب خزانات تحريك كبيرة ومكلفة واستهلاكًا عاليًا للطاقة للخلط، فإن السيانيد بالترشيح يتميز بتكاليف رأسمالية أقل. المعدات اللازمة، مثل أحواض الاستخلاص أو مواد بناء الأكوام البسيطة، منخفضة التكلفة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكاليف التشغيل أقل أيضًا نظرًا لاستهلاكها طاقةً وعمالةً أقل للعمل اليومي.

3. الفوائد البيئية (نسبيا)من حيث الأثر البيئي، يمكن أن يكون للسيانيد الترشيحي بعض المزايا. على سبيل المثال، في عملية استخلاص الكومات، لا يتعرض الخام لطحن مكثف، مما يقلل من تكوّن الغبار الناعم. كما أن استخدام أحواض الاستخلاص المبطنة أو بطانات الكومات يساعد على منع تسرب محاليل السيانيد إلى البيئة. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن السيانيد لا يزال مادة شديدة السمية، ولا تزال الإدارة البيئية السليمة أمرًا بالغ الأهمية.

4. إجراءات بسيطة ومسهلهعملية السيانيد التسربي بسيطة نسبيًا وسهلة الفهم والتنفيذ. هذا يجعلها متاحة لعمليات التعدين الصغيرة ذات الخبرة التقنية المحدودة.

عيوب

1. معدل الترشيح البطيءمن أهم عيوب عملية السيانيد بالترشيح البطء النسبي في معدل الاستخلاص. فمقارنةً بعملية السيانيد بالتحريك، حيث يُخلط الخام باستمرار مع محلول السيانيد، تعتمد عملية السيانيد بالترشيح على الحركة البطيئة للمحلول عبر طبقة الخام. وهذا قد يؤدي إلى فترات استخلاص أطول، وهو ما قد لا يكون مناسبًا للعمليات التي تتطلب إنتاجية عالية أو سرعة في الإنجاز.

2. انخفاض انتعاش الذهب في بعض الحالاتقد يكون معدل استخلاص الذهب باستخدام السيانيد التسربي أقل منه في الطرق الأخرى، خاصةً للخامات ذات التركيب المعدني المعقد. إذا كان الذهب منتشرًا بدقة أو محصورًا داخل معادن أخرى، فقد لا يتمكن محلول السيانيد من الوصول إلى جميع جزيئات الذهب بفعالية، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات الاستخلاص.

3. سمية السيانيدالسيانيد مادة شديدة السمية، واستخدامه في عملية السيانيد الترشيحي يُشكل مخاطر بيئية وسلامة جسيمة. أي تسرب أو سوء التعامل مع المحاليل المحتوية على السيانيد قد يُسبب عواقب وخيمة على البيئة وصحة الإنسان. يجب اتباع إجراءات السلامة الصارمة واللوائح البيئية للحد من هذه المخاطر.

4. الحساسية لخصائص الخاميعتمد نجاح عملية السيانيد التسربي بشكل كبير على خصائص الخام. على سبيل المثال، قد تُسبب الخامات ذات المحتوى العالي من الطين مشاكل في نفاذية طبقة الخام، مما يؤدي إلى ضعف تدفق المحلول وعدم كفاءة الاستخلاص. بالإضافة إلى ذلك، قد تستهلك الخامات التي تحتوي على معادن معينة قد تتفاعل مع السيانيد، مثل المعادن المحتوية على النحاس، السيانيد وتُقلل من فعالية عملية الاستخلاص.

مقارنة مع طرق استخراج الذهب الأخرى

مقارنة مع التحريك السيانيد

1. كفاءة الاستخلاصتتميز عملية السيانيد بالتحريك بكفاءة استخلاص أعلى مقارنةً بعملية السيانيد بالترشيح. ففي هذه العملية، يضمن الخلط المستمر للخام ومحلول السيانيد تماسًا أفضل بينهما، مما يُؤدي إلى ذوبان أسرع للذهب. وهذا بدوره يُؤدي إلى تقصير أوقات الاستخلاص وزيادة معدلات استخلاص الذهب، خاصةً للخامات ذات المحتوى العالي من الذهب أو المعادن المعقدة.

2. المعدات والتكلفةتتطلب عملية السيانيد بالتحريك معدات أكثر تعقيدًا وتكلفة، بما في ذلك خزانات التحريك الكبيرة، ومحركات الخلط القوية، وأنظمة ضخ الملاط المتطورة. وهذا يؤدي إلى ارتفاع تكاليف رأس المال. في المقابل، تتطلب عملية السيانيد بالترشيح معدات أبسط، مثل أحواض الاستخلاص أو مواد بناء الأكوام الأساسية، مما يجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة من حيث رأس المال المستثمر. ومع ذلك، قد لا تكون تكاليف تشغيل عملية السيانيد بالتحريك أعلى بالضرورة، حيث أن أوقات الاستخلاص الأقصر قد تعوّض عن ارتفاع استهلاك الطاقة للخلط.

3. ملاءمة أنواع الخام:تُعدّ عملية السيانيد بالتحريك أكثر ملاءمةً للخامات التي تتطلب طحنًا دقيقًا ومعالجةً مكثفة، مثل خامات الذهب الغنية بالكبريتيد. أما عملية السيانيد بالترشيح، فهي أكثر ملاءمةً للخامات المؤكسدة منخفضة الجودة، والتي يُمكن معالجتها في حالة أكثر خشونة.

مقارنة مع طرق استخراج الذهب بدون السيانيد

1. تأثير بيئيغالبًا ما تُعتبر طرق استخلاص الذهب بدون السيانيد، مثل استخلاص الثيويوريا أو الاستخلاص الحيوي، أكثر مراعاةً للبيئة نظرًا لعدم استخدام السيانيد عالي السمية. ومع ذلك، فإن لهذه الطرق أيضًا تحديات بيئية خاصة بها. على سبيل المثال، قد يكون الثيويوريا ضارًا بالبيئة إذا لم يُدار بشكل صحيح، وقد يتطلب الاستخلاص الحيوي ظروفًا بيئية خاصة وأوقات معالجة أطول. على الرغم من استخدام السيانيد بالترشيح، إلا أنه يمكن إدارته بطريقة مسؤولة بيئيًا من خلال احتواء ومعالجة المحاليل المحتوية على السيانيد بشكل صحيح.

2. التكلفة والكفاءةقد تكون تكاليف الطرق غير المعتمدة على السيانيد أعلى من حيث الكواشف أو استهلاك الطاقة. على سبيل المثال، يُعدّ الثيويوريا أغلى من السيانيد، وقد يتطلب الاستخلاص الحيوي مزارع ميكروبية متخصصة وظروفًا بيئية مُحكمة، مما قد يزيد التكاليف. من حيث الكفاءة، تتميز عملية استخلاص الذهب بالسيانيد، بما في ذلك السيانيد بالترشيح، بمعدل أعلى مقارنةً ببعض الطرق غير المعتمدة على السيانيد، وخاصةً لخامات الذهب التقليدية.

خاتمة

يُعدّ السيانيد بالترشيح طريقةً مهمةً في صناعة استخلاص الذهب، وخاصةً لمعالجة خامات الذهب منخفضة الجودة والمؤكسدة. بساطته، وانخفاض تكلفته نسبيًا، وملاءمته لأنواع معينة من الخامات تجعله عمليةً قيّمة. ومع ذلك، فإنه لا يخلو من عيوبه، مثل بطء معدل الاستخلاص، وإمكانية انخفاض استخلاص الذهب، والمخاطر البيئية والسلامة المرتبطة باستخدام السيانيد. مع استمرار تطور صناعة التعدين، تُبذل جهودٌ لتحسين عملية السيانيد بالترشيح، وذلك من خلال تحسين توصيف الخام، وتحسين معايير العملية، وتطوير طرق أكثر فعالية وصديقة للبيئة لإدارة السيانيد. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال البحث جاريًا في طرق استخلاص الذهب البديلة التي يمكنها التغلب على قيود السيانيد. على الرغم من هذه التحديات، من المرجح أن يستمر السيانيد بالترشيح في لعب دورٍ مهم في إنتاج الذهب في المستقبل المنظور، وخاصةً في المناطق ذات موارد الذهب منخفضة الجودة الوفيرة.