استخراج طلا با سیانید: نگاهی عمیق به فرآیند سیانیداسیون با همزن

در حوزه استخراج طلا، سیانیداسیون بیش از یک قرن جایگاه برجسته‌ای داشته است. از زمان آغاز آن در سال ۱۸۸۷ برای استخراج سنگ‌های معدن طلا و نقره، این روش به طور مداوم تکامل یافته و به دلیل نرخ بازیابی بالا، سازگاری با انواع مختلف سنگ معدن و امکان‌سنجی برای تولید محلی، یکی از پرکاربردترین تکنیک‌ها باقی مانده است.

۱. درک سیانیداسیون در استخراج طلا

سیانیداسیون یک فرآیند شیمیایی است که از توانایی ... بهره می‌برد. سیانید یون‌ها با طلا کمپلکس‌های محلول تشکیل می‌دهند. در حضور اکسیژن و آب، یون‌های سیانید با اتم‌های طلا واکنش می‌دهند. این واکنش منجر به ایجاد یک ترکیب محلول می‌شود که در آن طلا با یون‌های سیانید پیوند برقرار می‌کند و به طلا اجازه می‌دهد در محلول حل شود. اگرچه این فرآیند برای استخراج طلا بسیار مؤثر است، اما نگرانی‌های زیست‌محیطی و ایمنی قابل توجهی را نیز به همراه دارد زیرا سیانید یک ماده سمی است.

۲. انواع روش‌های سیانیداسیون

روش‌های سیانیداسیون را می‌توان به طور کلی به دو دسته اصلی طبقه‌بندی کرد: سیانیداسیون همزن و سیانیداسیون نفوذی.

• تحریک، سیانیداسیوناین روش در درجه اول برای تصفیه کنسانتره‌های طلای فلوتاسیون یا در سناریوهای سیانیداسیون لجن استفاده می‌شود. این روش شامل مخلوط کردن شدید خمیر سنگ معدن با محلول سیانید است. با انجام این کار، ذرات حاوی طلا در سنگ معدن حداکثر تماس را با یون‌های سیانید برقرار می‌کنند و استخراج طلا را تسهیل می‌کنند.

• نفوذ سیانیداسیونسیانیداسیون نفوذی: این روش که برای سنگ‌های طلای کم‌عیار مناسب است، با اجازه دادن به محلول سیانید برای چکیدن در بستر سنگ معدن عمل می‌کند. این روش در مقایسه با سیانیداسیون همزن، انرژی کمتری مصرف می‌کند. با این حال، کاربرد آن محدود به سنگ‌هایی است که نفوذپذیری خوبی دارند و محلول سیانید را به راحتی در خود جریان می‌دهند.

۳. فرآیند استخراج طلا با سیانیداسیون و هم زدن

آشفتگی استخراج طلا با سیانیداسیون این فرآیند شامل دو زیر فرآیند اصلی است: فرآیند سیانیداسیون - جایگزینی روی و فرآیند دوغاب کربن سیانیداسیون فیلتر نشده.

۳.۱ سیانیداسیون - فرآیند جایگزینی روی (روش‌های CCD و CCF)

• آماده سازی مواد اولیه لیچینگمرحله اولیه شامل آماده‌سازی سنگ معدن برای فرآیند لیچینگ است. این مرحله اغلب شامل خرد کردن سنگ معدن به قطعات کوچکتر و سپس آسیاب کردن آن تا رسیدن به یک قوام ریز است. در برخی موارد، پیش‌فرآوری نیز انجام می‌شود تا ذرات طلای موجود در سنگ معدن بیشتر در دسترس قرار گیرند. هدف، ایجاد خمیری با اندازه ذرات بهینه است که باعث تعامل بهتر بین سنگ معدن و محلول سیانید می‌شود.

• هم زدن، سیانیداسیون، لیچینگخمیر آماده شده سنگ معدن سپس به مخازن همزن منتقل می‌شود، جایی که محلول سیانید اضافه می‌شود. این مخازن مجهز به همزن‌هایی هستند که خمیر و محلول سیانید را به خوبی مخلوط نگه می‌دارند. اکسیژن از طریق هوادهی یا با افزودن عوامل اکسیدکننده به مخازن وارد می‌شود. این اکسیژن به ایجاد واکنش شیمیایی که طلا را در محلول سیانید حل می‌کند، کمک می‌کند.

• شستشوی جریان مخالف برای جداسازی جامد-مایعپس از فرآیند لیچینگ، دوغاب حاصل شامل باقیمانده‌های جامد و یک فاز مایع به نام محلول باردار است که حاوی طلای محلول است. برای جداسازی این دو جزء، از یک سری غلیظ‌کننده یا فیلتر در یک سیستم شستشوی جریان مخالف استفاده می‌شود. روش‌هایی مانند تخلیه جریان مداوم با جریان شمارنده (CCD) یا فیلتراسیون جریان شمارنده مداوم (CCF) برای بازیابی هرچه بیشتر محلول حاوی طلا و در عین حال به حداقل رساندن مقدار طلای از دست رفته با باقیمانده‌های جامد به کار گرفته می‌شوند.

• خالص‌سازی مایع لیچینگ و اکسیداسیونمحلول باردار به‌دست‌آمده از مرحله جداسازی جامد-مایع ممکن است حاوی ناخالصی‌ها و اکسیژن محلول باشد. روش‌های تصفیه برای حذف جامدات معلق و سایر آلاینده‌هایی که می‌توانند فرآیند بازیابی طلا را مختل کنند، اجرا می‌شوند. اکسیداسیون‌زدایی نیز به همان اندازه مهم است زیرا اکسیژن می‌تواند باعث اکسیداسیون مجدد ترکیب طلا-سیانید شود و اثربخشی فرآیند جایگزینی روی را که در ادامه می‌آید، کاهش دهد.

• جایگزینی و اسیدشویی پودر روی (ابریشم)پودر روی یا ابریشم روی به محلول باردار خالص و اکسیدزدایی شده اضافه می‌شود. روی واکنش‌پذیرتر از طلا است، بنابراین طلا را از ترکیب تشکیل شده در طول فرآیند لیچینگ جابجا می‌کند. این منجر به تشکیل رسوب جامد حاوی طلا و روی می‌شود که معمولاً به عنوان گل طلا شناخته می‌شود. پس از واکنش جایگزینی، گل طلا معمولاً با یک محلول اسیدی تصفیه می‌شود تا هرگونه روی اضافی و سایر ناخالصی‌ها از بین برود.

• شمش‌های ذوبمرحله نهایی فرآیند سیانیداسیون - جایگزینی روی، ذوب کردن گل طلا برای تولید شمش طلای خالص است. گل طلا در دمای بالا در کوره ذوب می‌شود و از طریق یک سری مراحل تصفیه، ناخالصی‌های باقی مانده حذف می‌شوند و شمش طلای با خلوص بالا به دست می‌آید.

۳.۲ فرآیند دوغاب کربنی سیانیداسیون فیلتر نشده (روش‌های CIP و CIL)

• آماده سازی مواد شستشومشابه فرآیند سیانیداسیون - جایگزینی روی، اولین وظیفه آماده‌سازی سنگ معدن برای لیچینگ است. این امر مستلزم کاهش سنگ معدن به اندازه ذرات مناسب از طریق عملیات خردایش و آسیاب کردن است.

• شستشوی همزن و جذب کربن با جریان مخالفدر روش کربن در پالپ (CIP)، فرآیند لیچینگ سیانید ابتدا در یک سری مخازن همزن انجام می‌شود. پس از حل شدن طلا در محلول، کربن فعال به پالپ اضافه می‌شود. کربن فعال میل ترکیبی زیادی با ترکیب طلا-سیانید دارد و طلای محلول را روی سطح خود جذب می‌کند. در روش کربن در لیچینگ (CIL)، کربن فعال همزمان با محلول سیانید به مخزن لیچینگ اضافه می‌شود، بنابراین فرآیندهای لیچینگ و جذب همزمان رخ می‌دهند. در هر دو روش CIP و CIL، یک جریان متقابل از کربن و پالپ حفظ می‌شود تا مقدار طلای جذب شده توسط کربن به حداکثر برسد.

• دفع کربن بارگذاری شده با طلاپس از فرآیند جذب، کربن حاوی طلا باید از خمیر کاغذ جدا شود. سپس، طلا با استفاده از محلول داغ سیانید-سوزآور از کربن جدا می‌شود. این محلول پیوند بین ترکیب سیانید-طلا و کربن را می‌شکند و طلا را دوباره به محلول آزاد می‌کند.

• الکترولیز الکترووینینگمحلول غنی از طلا که از فرآیند واجذب به دست می‌آید، تحت عملیات الکترووینینگ قرار می‌گیرد. در طول این فرآیند، جریان الکتریکی از محلول عبور می‌کند. این امر باعث می‌شود یون‌های طلای موجود در محلول کاهش یافته و روی کاتد رسوب کنند و یک رسوب جامد از طلا تشکیل دهند که می‌تواند بیشتر تصفیه شود.

• شمش‌های ذوب: طلای به دست آمده از الکترووینینگ نسبتاً خالص است اما ممکن است هنوز حاوی مقداری ناخالصی باشد. برای خالص سازی بیشتر طلا و ریخته گری آن به صورت شمش با خلوص مطلوب، ذوب انجام می شود.

• بازسازی کربنکربن مصرف‌شده، پس از واجذب طلا، می‌تواند دوباره احیا و استفاده شود. این شامل قرار دادن کربن در معرض عملیات حرارتی با دمای بالا برای از بین بردن هرگونه ناخالصی جذب‌شده و بازیابی توانایی آن برای جذب طلا است.

۴. مقایسه فرآیندهای CIP و CIL

• مدت زمان فرآیندبه طور کلی، فرآیند CIP در مقایسه با CIL زمان بیشتری طول می‌کشد. دلیل این امر این است که در CIP، شستشو و جذب، عملیات جداگانه‌ای هستند. در CIL، از آنجایی که شستشو و جذب به طور همزمان اتفاق می‌افتند، کل فرآیند می‌تواند در زمان کوتاه‌تری تکمیل شود. با این حال، فرآیند CIL به کنترل پیچیده‌تری نیاز دارد زیرا هر دو فرآیند به طور همزمان رخ می‌دهند.

• مدیریت کربن و دوغابدر فرآیند CIL، حجم بیشتری از کربن در گردش است و غلظت کربن در دوغاب کمتر از CIP است. در نتیجه، حجم دوغابی که برای انتقال کربن باید در CIL منتقل شود معمولاً چندین برابر CIP (حدود چهار برابر) است. این موضوع بر اندازه تجهیزات و مصرف انرژی تأثیر می‌گذارد.

• انباشت فلز و عیار طلا در محلولدر فرآیند CIP، مقدار قابل توجهی فلز در سیستم باقی می‌ماند (پس‌ماند فلز) و این فلز به طور نسبتاً یکنواختی بین کربن فعال و محلول توزیع شده است. در CIL، بیشتر فلز روی کربن فعال جذب می‌شود. علاوه بر این، غلظت طلا در محلول در فرآیند CIL بیشتر از CIP است. دلیل این امر این است که در CIL، همزمان با لیچینگ طلا، به طور مداوم جذب نیز می‌شود که باعث جایگزینی طلای محلول در محلول می‌شود. از سوی دیگر، در CIP، این یک فرآیند جذب تک مرحله‌ای با جایگزینی محدود طلای محلول است.

5. ملاحظات زیست محیطی و ایمنی

با وجود کارایی، سیانیداسیون، به ویژه سیانیداسیون با همزن، خطرات زیست‌محیطی و ایمنی قابل توجهی را به همراه دارد. سیانید بسیار سمی است و هرگونه نشت یا جابجایی نادرست می‌تواند منجر به آلودگی شدید زیست‌محیطی شود و سلامت انسان را تهدید کند. برای مقابله با این خطرات، عملیات استخراج طلا از پروتکل‌های ایمنی سختگیرانه‌ای پیروی می‌کند. این پروتکل‌ها شامل ذخیره‌سازی و جابجایی صحیح سیانید، نصب سیستم‌های مهار برای جلوگیری از نشت و تصفیه فاضلاب حاوی سیانید است. علاوه بر این، تحقیقات مداوم با هدف توسعه عوامل شستشوی جایگزین و کم‌سمی‌تر برای جایگزینی سیانید در استخراج طلا انجام می‌شود.

6. نتیجه

سیانیداسیون همزن نقش حیاتی در صنعت مدرن استخراج طلا ایفا می‌کند و امکان استخراج با نرخ بالای طلا از انواع مختلف سنگ معدن را فراهم می‌کند. دو زیرفرآیند اصلی، سیانیداسیون - جایگزینی روی و دوغاب کربن سیانیداسیون فیلتر نشده، هر کدام مزایای خاص خود را دارند و بر اساس عواملی مانند خواص سنگ معدن، مقیاس عملیات و توجیه اقتصادی انتخاب می‌شوند. با این حال، این صنعت باید به مقابله با چالش‌های زیست‌محیطی و ایمنی مرتبط با استفاده از سیانید ادامه دهد تا آینده پایدار استخراج طلا را تضمین کند.