נתרן ציאניד לעומת חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה: ניתוח השוואתי

I. מבוא

בשדה של כריית זהב, הבחירה של חומר שטיפה ממלא תפקיד מרכזי בתהליך המיצוי. נתרן ציאניד היה זה מכבר האפשרות המועדפת להפקת זהב בשל יעילותו בהמסת זהב מעפרות. עם זאת, עם הדגש הגובר על הגנת הסביבה ופיתוח בר-קיימא, סוגים חדשים של חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה צצו כחלופות. מאמר זה נועד להשוות באופן מקיף סודיום ציאניד וחומרי שטיפה סביבתיים ממגוון היבטים, כולל הרכבם, מהירות שטיפה, צְרִיכָה, שיעור החלמה, השפעה סביבתית ודרישות תחבורה. בכך, אנו מקווים לספק תובנות חשובות לתעשיית כריית הזהב כדי לקבל החלטות מושכלות יותר בנוגע לבחירת חומרי שטיפה.

II. קומפוזיציה

2.1 נתרן ציאניד

נתרן ציאניד הוא תרכובת כימית עם הנוסחה NaCN. הוא מכיל 98% נתרן ציאניד טהור. כמלח חומצי חזק - בסיסי וחלש, יש לו מספר מאפיינים בולטים. מבחינה פיזיקלית, הוא מופיע כמוצקים גבישיים לבנים, הנוטים להתפרקות, כלומר הוא סופג בקלות לחות מהאוויר. יש לו גם ריח קלוש של שקד מריר. מבחינה כימית, הוא ריאקטיבי מאוד. הוא עובר הידרוליזה במים ליצירת מימן ציאניד (HCN) ונתרן הידרוקסיד, כאשר התמיסה היא בסיסית מאוד. נתרן ציאניד יכול להגיב עם מגוון מתכות, כגון ברזל, אבץ, ניקל, נחושת, קובלט, כסף וקדמיום, ליצירת ציאנידים מתכתיים תואמים. בנוכחות חמצן, הוא יכול להמיס ביעילות מתכות יקרות כמו זהב וכסף, וליצור מלחים מורכבים יציבים, המהווים את הבסיס לשימוש הנרחב שלו בתעשיית כריית הזהב להפקת זהב. עם זאת, הוא רעיל ביותר. אפילו כמות זעירה, כאשר היא נספגת במגע עם העור, שאיפה או בליעה, עלולה להיות קטלנית לבני אדם ולאורגניזמים אחרים.

2.2 חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה

חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה מגיעים בניסוחים שונים, והרכבם נועד להשיג מיצוי יעיל של זהב תוך מזעור ההשפעה הסביבתית. לדוגמה, חלק מחומרי השטיפה הנפוצים והידידותיים לסביבה מכילים ריכוזים גבוהים של גליצין ונתרן יודיד. גליצין, כחומצת האמינו הפשוטה ביותר, אינו רעיל לסביבה ולבני אדם. בתהליך השטיפה, הוא יכול ליצור קומפלקסים יציבים עם יוני זהב, מה שמקל על המסת זהב מעפרות. גם נתרן יודיד ממלא תפקיד משמעותי. יוני יודיד יכולים להשתתף בתגובות חמצון-חיזור ובתהליכי יצירת קומפלקסים, ובכך לשפר את יעילות השטיפה של זהב. רכיבים אלה פועלים בסינרגיה כדי לשפר את הביצועים הכוללים של חומר השטיפה. נוכחותם של רכיבים כאלה לא רק מאפשרת מיצוי יעיל של זהב, אלא גם מפחיתה את הנזק הפוטנציאלי לסביבה בהשוואה לנתרן ציאניד מסורתי. בנוסף, חלק מחומרי ההשטפה הידידותיים לסביבה עשויים להכיל תוספים או חומרי כלציה אחרים שנבחרו בקפידה כדי לייעל את תהליך ההשטפה, כגון חומרים שיכולים להתאים את ערך ה-pH של תמיסת ההשטפה, לשלוט במסיסות של יוני מתכת, או לשפר את הסלקטיביות של חומר ההשטפה כלפי זהב.

ג. קצב דליפה

3.1 ביצועי נתרן ציאניד

קצב השטיפה של נתרן ציאניד הוא יחסית איטי. בתהליך מיצוי זהב באמצעות נתרן ציאניד, התגובה בין נתרן ציאניד לזהב בעפרה מושפעת מגורמים רבים. לדוגמה, ההרכב הכימי המורכב של העפרה יכול לעכב את קצב התגובה. אם העפרה מכילה כמות משמעותית של מינרלים גופרתיים, כגון פיריט ( ), הגופרית יכולה להגיב עם חמצן באוויר ובמים ליצירת חומצה גופרתית וחומרים אחרים. סביבה חומצית זו יכולה להאיץ את ההידרוליזה של נתרן ציאניד, וליצור גז מימן ציאניד ( ), אשר לא רק גורם לאובדן נתרן ציאניד אלא גם מפחית את הריכוז האפקטיבי של חומר השטיפה בתמיסה, ובכך מאט את קצב השטיפה של הזהב. בנוסף, לגודל החלקיקים של העפרה יש גם השפעה ניכרת. לחלקיקי עפרה גדולים יותר יש יחס שטח פנים לנפח קטן יותר, כלומר שטח המגע בין נתרן ציאניד לזהב בעפרה מוגבל. כתוצאה מכך, קצב התגובה מצטמצם, ולוקח זמן רב יותר להשיג מידה מסוימת של מיצוי זהב. לדוגמה, בכמה מכרות זהב מסורתיים המשתמשים בשטיפת נתרן ציאניד, תהליך השטיפת עשוי להימשך מספר ימים עד שבועות, מה שלא רק מאריך את מחזור הייצור אלא גם מגדיל את עלויות הייצור.

3.2 ביצועי חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה

חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה בדרך כלל מציגים קצב שטיפה מהיר יותר בהשוואה לנתרן ציאניד. קחו לדוגמה כמה חומרי שטיפה המכילים גליצין ונתרן יודיד. גליצין יכול ליצור קומפלקסים יציבים יחסית עם יוני זהב דרך קבוצות האמינו והקרבוקסיל שלו. היווצרות קומפלקסים אלה היא תהליך מהיר יחסית. בנוכחות חמצן, גליצין יכול להגיב במהירות עם זהב בעפרה כדי להמיס אותו. גם נתרן יודיד ממלא תפקיד מכריע. יוני יודיד יכולים להשתתף בתגובות חמצון-חיזור, ולקדם את חמצון הזהב. השילוב של שני חומרים אלה יכול להאיץ משמעותית את תהליך השטיפה. מחקרים הראו שבניסויים רבים, בעת שימוש בחומרי שטיפה ידידותיים לסביבה כאלה, הזמן הנדרש להגיע לקצב מיצוי זהב גבוה קצר בהרבה מזה של נתרן ציאניד. לדוגמה, במקרים מסוימים, ניתן להפחית את זמן השטיפה בחצי או אפילו יותר. קצב שטיפה מהיר יותר זה לא רק משפר את יעילות הייצור אלא גם מאפשר לחברות כרייה להשיג מוצרי זהב מהר יותר, מה שמאיץ את מחזור מחזור ההון. בנוסף, חלק מחומרי ההדחה הידידותיים לסביבה נועדו להיות מותאמים יותר לסוגי עפרות שונים. הם יכולים להדחף ביעילות זהב מעפרות בעלות הרכב מורכב, תוך שמירה על קצב דחיפה גבוה יחסית, וזהו יתרון שאין לנתרן ציאניד.

IV. קצב צריכה

מבחינת קצב צריכה, נתרן ציאניד וחומרי שטיפה ידידותיים לסביבה דומים למדי.

4.1 צריכת נתרן ציאניד

בתהליך הפקת זהב באמצעות נתרן ציאניד, הצריכה מושפעת מגורמים רבים. ההרכב הכימי של העפרה הוא גורם מכריע. לדוגמה, אם העפרה מכילה כמות משמעותית של מתכות שיכולות להגיב עם נתרן ציאניד, כגון נחושת, אבץ וברזל, מתכות אלו יתחרו בזהב על נתרן ציאניד. יוני נחושת בעפרה יכולים להגיב עם נתרן ציאניד ליצירת קומפלקסים של נחושת ציאניד. משוואת התגובה היא . זה לא רק מוביל לצריכת נתרן ציאניד אלא גם מפחית את הריכוז האפקטיבי שלו לשטיפת זהב. במקרים מסוימים, כאשר לעפרה יש תכולה גבוהה של מתכות מפריעות כאלה, צריכת נתרן ציאניד יכולה לעלות משמעותית. בנוסף, נוכחותם של מינרלים מסוימים כמו סולפידים יכולה גם להשפיע על צריכת נתרן ציאניד. מינרלים גופרתיים יכולים להגיב עם חמצן באוויר ובמים ליצירת חומצה גופרתית וחומרים אחרים בסביבת השטיפת. סביבה חומצית זו יכולה להאיץ את ההידרוליזה של נתרן ציאניד, וליצור גז מימן ציאניד ( ), הגורם לאובדן נתרן ציאניד. עם זאת, בתנאי הפעלה רגילים ועבור עפרות בעלות הרכב יציב יחסית, קצב הצריכה של נתרן ציאניד נחקר היטב ומבוסס בתעשייה. לדוגמה, בפעילות כריית זהב טיפוסית עם סוג מסוים של עפרה, צריכת נתרן ציאניד עשויה להיות סביב ערך מסוים לטון עפרה מעובדת, המשמש כנקודת ייחוס עבור חברות כרייה לתכנון וניהול השימוש שלהן בריאגנטים.

4.2 צריכת חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה

חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה, למרות ההרכבים הכימיים השונים שלהם, בעלי קצב צריכה דומה לזה של נתרן ציאניד. קחו לדוגמה את חומרי השטיפה מבוססי גליצין ונתרן יודיד. גליצין, למרות שאינו רעיל ובעל מנגנון תגובה שונה בהשוואה לנתרן ציאניד, מגיב בצורה סטוכיומטרית עם זהב בעפרה. קבוצות הקרבוקסיל והאמינו של גליצין יכולות ליצור קומפלקסים עם יוני זהב. תהליך התגובה יציב יחסית, וכמות הגליצין הנדרשת להמסת כמות מסוימת של זהב נקבעת על ידי משוואת התגובה הכימית. נתרן יודיד משתתף גם הוא בתגובה, וצריכתו קשורה לתגובות חמצון-חיזור ולתהליכי יצירת קומפלקסים שהוא מעורב בהם. הצריכה הכוללת של חומר השטיפה הידידותי לסביבה היא סכום הצריכה של כל רכיב. ביישומים מעשיים וניסויים רבים, נמצא שכאשר מטפלים באותה כמות של עפרה עם תכולת זהב ומאפיינים דומים, כמות חומר השטיפה הידידותי לסביבה הנצרכת שווה לזו של נתרן ציאניד. דמיון זה בקצב הצריכה מועיל לחברות כרייה מכיוון שהוא מאפשר מעברים חלקים יחסית מבחינת תכנון הייצור והערכת עלויות כאשר שוקלים מעבר מנתרן ציאניד לחלופות ידידותיות לסביבה. משמעות הדבר היא שהן אינן צריכות לבצע שינויים דרסטיים באסטרטגיות הרכש והניהול של ריאגנטים עקב הבדלים גדולים בקצבי הצריכה.

V. שיעור התאוששות

5.1 שיעור התאוששות של נתרן ציאניד

שיעור ההפקה של נתרן ציאניד בהפקת זהב מבוסס היטב בתעשיית כריית הזהב באמצעות תרגול ומחקר ארוכי טווח. בתנאים אופטימליים ועבור סוגים ספציפיים של עפרות, נתרן ציאניד יכול להשיג שיעורי הפקה גבוהים יחסית של זהב. לדוגמה, במכרות זהב מסוימים המנוהלים היטב עם עפרות המתאימות יחסית לשטיפת נתרן ציאניד, שיעור ההפקה יכול להגיע עד 95% או אף גבוה יותר. עם זאת, בתרחישים רבים בעולם האמיתי, שיעור ההפקה בפועל עשוי להיות נמוך יותר. כפי שצוין קודם לכן, נוכחות מתכות אחרות בעפרה יכולה להשפיע באופן משמעותי על שיעור ההפקה. אם העפרה מכילה כמות גדולה של נחושת, אבץ או ברזל, מתכות אלו יגיבו עם נתרן ציאניד, יצרכו את חומר ההפקה ויפחיתו את הכמות הזמינה לשטיפת זהב. כתוצאה מכך, שיעור ההפקה של הזהב עלול לרדת. בנוסף, תנאי פעולה לא נכונים, כגון בקרת ערך pH שגויה, אספקת חמצן לא מספקת או מהירות ערבוב לא מתאימה במהלך תהליך ההפקה, יכולים גם הם להוביל לירידה בשיעור ההפקה. לדוגמה, אם ערך ה-pH של תמיסת ההשטפה נמוך מדי, ההידרוליזה של נתרן ציאניד תואץ, וכתוצאה מכך אובדן חומר ההשטפה והפחתה בריכוז האפקטיבי להמסת זהב, ובכך ישפיע על קצב ההתאוששות.

5.2 שיעור התאוששות של חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה

שיעור ההפקה של חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה דומה למדי לזה של נתרן ציאניד. חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה יכולים להשיג שיעור הפקה של כ-90-95% מזה של נתרן ציאניד. קחו כדוגמה את חומרי ההפקה מבוססי גליצין ונתרן יודיד. בניסויי מעבדה ובכמה ניסויי שדה, בעת טיפול בעפרות בעלות מאפיינים דומים, חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה אלה הראו יעילות גבוהה בהפקת זהב. למרות ששיעורי ההפקה שלהם נמוכים במקצת מאלה של נתרן ציאניד במקרים מסוימים, הם עדיין בטווח מקובל. לדוגמה, במכרה זהב מסוים שבו לעפרה יש הרכב פשוט יחסית, לאחר המעבר מנתרן ציאניד לחומר שטיפה ידידותי לסביבה, שיעור ההפקה של הזהב ירד מ-93% (עם נתרן ציאניד) ל-90% (עם חומר ההפקה הידידותי לסביבה), ירידה של 3 נקודות אחוז בלבד. הבדל קטן זה בקצב ההפקה מתקזז לעתים קרובות על ידי היתרונות הרבים של חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה, כגון ידידותיותם לסביבה, מהירות שטיפה מהירה יותר וקצב צריכה דומה. יתר על כן, עם מחקר ופיתוח מתמשכים, ביצועי חומרי השטיפה הידידותיים לסביבה משתפרים ללא הרף. מדענים עובדים על אופטימיזציה של הרכב חומרי השטיפה הללו, הוספת תוספים חדשים או התאמת יחסי הרכיבים הקיימים כדי להגדיל עוד יותר את שיעורי ההפקה של הזהב שלהם. כתוצאה מכך, הפער בשיעורי ההפקה בין חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה לבין נתרן ציאניד צפוי להצטמצם עוד יותר בעתיד.

ו. השפעה סביבתית

6.1 סכנות של נתרן ציאניד

נתרן ציאניד הוא רעיל ביותר ומהווה איום משמעותי על הסביבה. כאשר משתמשים בנתרן ציאניד בכריית זהב, הפסולת המתקבלת מכילה כמות מסוימת של נתרן ציאניד שיורי וחומרים מזיקים אחרים. אם לא מטופלים כראוי, פסולת זו עלולה להיות בעלת שורה של השפעות שליליות. לדוגמה, במקרים מסוימים שבהם פסולת נשפכת לגופי מים, נתרן ציאניד בפסולת יכול להתמוסס במים ולשחרר יוני ציאניד רעילים ביותר. יוני ציאניד אלה יכולים להגיב עם יוני מתכת במים וליצור קומפלקסים שונים של מתכת-ציאניד, המזיקים ביותר לאורגניזמים ימיים. אפילו בריכוזים נמוכים מאוד, ציאניד יכול לעכב את אנזימי הנשימה של דגים ובעלי חיים ימיים אחרים, ולהוביל למותם. הוא יכול גם לשבש את האיזון האקולוגי הרגיל של גוף המים, ולהשפיע על הצמיחה והרבייה של פלנקטון, צמחי מים ואורגניזמים אחרים ברמות הנמוכות יותר של שרשרת המזון, ובסופו של דבר לגרום לירידה משמעותית במגוון הביולוגי של המערכת האקולוגית הימית כולה.

בנוסף, אם השאריות המכילות נתרן ציאניד נותרות באוויר הפתוח, הן עלולות להישחק על ידי רוח וגשם. החומרים המכילים ציאניד בשאריות עלולים להיסחף על ידי גשמים לקרקע ולמי תהום סמוכים. דבר זה עלול לזהם את הקרקע, להפחית את פוריות הקרקע ולהשפיע על צמיחת הצמחים. ציאניד יכול גם לחדור למי התהום, ולהפוך את מי התהום ללא ראויים לצריכה אנושית ולהשקיה חקלאית. באזורים מסוימים שבהם ממוקמים מכרות זהב המשתמשים בנתרן ציאניד, ניטור סביבתי ארוך טווח הראה כי הקרקע ומי התהום באזורים הסמוכים זוהמו בדרגות שונות, עם רמות גבוהות של ציאניד ומתכות כבדות, דבר שיש לו השפעה שלילית ארוכת טווח על הסביבה האקולוגית המקומית ותנאי החיים האנושיים.

6.2 יתרונות של חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה

חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה, לעומת זאת, מציעים ידידותיות סביבתית מצוינת. לאחר תהליך הפקת הזהב באמצעות חומרים אלה, לפסולת המתקבלת יש השפעה נמוכה בהרבה על הסביבה. לדוגמה, חלק מחומרי השטיפה הידידותיים לסביבה אינם מכילים חומרים רעילים ביותר כמו נתרן ציאניד. כאשר הפסולת נשפכת או מעובדת עוד יותר, היא פחות נוטה לגרום לזיהום חמור לסביבה הסובבת. למעשה, במקרים מסוימים, הפסולת שטופלה בחומרי שטיפה ידידותיים לסביבה מסוימים יכולה לשמש לשיפור הקרקע. לדוגמה, בכמה פרויקטים ניסיוניים, הפסולת ממיצוי זהב באמצעות חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה נמצאה מתאימה לעיבוד קרקע לאחר טיפול מתאים. ניתן לערבב פסולת זו עם חומרים אחרים לשיפור הקרקע וליישם אותה על הקרקע. החומרים בפסולת יכולים לסייע בשיפור מבנה הקרקע, להגביר את נקבוביות הקרקע ולשפר את יכולת החזקת המים. כתוצאה מכך, ניתן להתאים את הקרקע לגידול צמחים, ולשתול עליה בהצלחה גידולים וצמחים שונים. זה לא רק מפחית את הנטל הסביבתי של סילוק פסולת, אלא גם מספק דרך חדשה לניצול מקיף של משאבי פסולת, תוך קידום פיתוח בר-קיימא של המערכת האקולוגית באזור הכרייה. זה מראה שחומרי שטיפה ידידותיים לסביבה יכולים להפחית ביעילות את טביעת הרגל הסביבתית של פעילויות כריית זהב ולתרום לדו-קיום הרמוני של כרייה וסביבה.

VII. אמצעי זהירות בתחבורה

7.1 נתרן ציאניד

הובלת נתרן ציאניד היא תהליך מוסדר וזהיר ביותר בשל רעילותו הקיצונית. נתרן ציאניד דורש ערוצי הובלה ימיים מסוכנים מיוחדים. חברות ספנות המטפלות בנתרן ציאניד חייבות להיות בעלות רישיונות ספציפיים ולעמוד בתקנות ימיות בינלאומיות מחמירות, כגון קוד הסחורות המסוכנות הימיות הבינלאומי (IMDG). קוד זה מפרט את האריזה, הטיפול והאחסון הנכונים של סחורות מסוכנות במהלך הובלה ימית כדי למנוע דליפה או תאונות אפשריות.

מבחינת אריזה, נתרן ציאניד חייב להיות באריזה אטומה. בדרך כלל הוא ארוז במיכלים אטומים לאוויר העשויים מחומרים שיכולים לעמוד באופיו הקורוזי והריאקטיבי של נתרן ציאניד. מיכלים אלה נועדו למנוע כל מגע עם אוויר, לחות או חומרים אחרים שעלולים לעורר תגובות מסוכנות. לדוגמה, ניתן לארוז אותו בחביות פלדה עם שקיות ניילון מרופדות כפולות כדי להבטיח הגנה מרבית. במהלך ההובלה, התהליך כולו מנוטר מקרוב, וננקטים אמצעי אבטחה מחמירים. צוות מיוחד אחראי על הטיפול והובלת נתרן ציאניד, ועליו להיות מאומנים היטב בהתמודדות עם מצבי חירום פוטנציאליים הקשורים לחומר רעיל ביותר זה.

7.2 חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה

לעומת זאת, חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה נהנים מנוחות רבה יותר בהובלה. ניתן להעביר אותם דרך ערוצי הובלה כימיים רגילים. משמעות הדבר היא שניתן להעביר אותם במשאיות רגילות, רכבות או ספינות המשמשות בדרך כלל להובלת כימיקלים שאינם מסוכנים ביותר. אין צורך בנתיבי משלוח מיוחדים ומוגבלים מאוד כמו במקרה של נתרן ציאניד.

אריזת חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה היא גם פשוטה יותר, בדרך כלל באמצעות אריזה סטנדרטית. לדוגמה, הם עשויים להיות ארוזים בחביות פלסטיק או בשקיות העומדות בדרישות הכלליות לאריזה כימית. אריזה סטנדרטית זו אינה רק חסכונית אלא גם מפשטת את תהליך ההובלה. מכיוון שחומרי שטיפה אלה פחות מסוכנים, חברות ההובלה אינן צריכות להשקיע בציוד מיוחד ביותר או בהכשרת כוח אדם לצורך הובלתן. זה הופך את שרשרת האספקה ​​של חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה לגמישה ונגישה יותר, מה שמפחית את עלויות ההובלה הכוללות ואת הקשיים הלוגיסטיים עבור חברות כרייה.

ח. סיכום

לסיכום, בעוד שציאניד נתרן היה מרכיב עיקרי ותיק בתעשיית כריית הזהב להפקת זהב, חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה מציעים אלטרנטיבה בת קיימא ויעילה יותר. לחומרי שטיפה ידידותיים לסביבה יש קצב שטיפה מהיר יותר, שיכול לשפר משמעותית את יעילות הייצור. שיעורי ההפקה שלהם, הדומים לציאניד נתרן, מבטיחים שכמות הזהב המופקת לא תיפגע באופן משמעותי. יתר על כן, ידידותם הסביבתית המעולה היא יתרון משמעותי, שכן הם יכולים להפחית את הנטל הסביבתי הכרוך בכריית זהב, במיוחד מבחינת סילוק פסולת. דרישות ההובלה הנוחות יותר של חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה תורמות גם לחיסכון בעלויות ולקלות לוגיסטית.

למרות שייתכנו אתגרים כגון עלויות התחלתיות גבוהות יותר במקרים מסוימים או הצורך באופטימיזציה נוספת עבור סוגי עפרות ספציפיים, בעזרת מחקר ופיתוח מתמשכים, סביר להניח שבעיות אלו יתגברו. ככל שההתמקדות העולמית בהגנה על הסביבה ופיתוח בר-קיימא גוברת, צפויים חומרי שטיפה ידידותיים לסביבה למלא תפקיד חשוב יותר ויותר בתעשיית כריית הזהב, ויהפכו בהדרגה לבחירה המרכזית להפקת זהב בעתיד.