השפעת שטיפה בטמפרטורה גבוהה על צריכת נתרן ציאניד

מבוא

בתהליך הפקת זהב , נתרן ציאניד נמצא בשימוש נרחב כחומר שטיפה בשל יכולתו ליצור קומפלקסים יציבים עם זהב. עם זאת, צריכת נתרן ציאניד היא גורם קריטי המשפיע על הכדאיות הכלכלית וההשפעה הסביבתית של פעולות כריית זהב. שטיפה בטמפרטורה גבוהה היא אחת השיטות המשמשות לשיפור יעילות השטיפה של זהב מעפרות. מאמר זה מתעמק בהשפעת השטיפה בטמפרטורה גבוהה על צריכת נתרן ציאניד.

תפקידו של נתרן ציאניד בשטיפה של זהב

נתרן ציאניד מגיב עם זהב בנוכחות חמצן ויוצר תרכובות מסיסות המאפשרות להפיק זהב מהעפרה. חישובים אלקטרוכימיים מראים כי תיאורטית, נדרשים 0.92 גרם של נתרן ציאניד כדי להמיס גרם אחד של זהב. עם זאת, בייצור תעשייתי בפועל, צריכת נתרן ציאניד גבוהה בהרבה מערך תיאורטי זה, לעתים קרובות פי 50-100 יותר. הבדל משמעותי זה נובע מגורמים שונים הקיימים בתרחישי כרייה בעולם האמיתי, כגון תגובות עם מינרלים אחרים בעפרה ותהליכים כימיים המתרחשים במהלך פעולת השטיפה.

תהליך שטיפה בטמפרטורה גבוהה

שטיפה בטמפרטורה גבוהה מתבצעת בטמפרטורות גבוהות, בדרך כלל מעל לטמפרטורת הסביבה הרגילה. המטרה העיקרית היא להגביר את פעילות היונים במערכת תמיסת השטיפה של העפרה. על ידי כך, היא מאיצה את התגובה בין חומר השטיפה, נתרן ציאניד, לזהב שבתוך העפרה. לדוגמה, במקרה של עפרות זהב עקשנות מסוימות, שטיפה בטמפרטורה גבוהה יכולה לפרק את המבנים המינרליים המורכבים העוטפים את הזהב, מה שהופך את הזהב לנגיש יותר ליוני הציאניד לצורך מיצוי.

השפעת דליפה בטמפרטורה גבוהה על צריכת נתרן ציאניד

1. עלייה בקצב התגובה

בטמפרטורות גבוהות יותר, האנרגיה הקינטית של מולקולות המגיבות עולה. כתוצאה מכך, התנגשויות תכופות ואנרגטיות יותר בין מולקולות נתרן ציאניד, מולקולות חמצן וחלקיקי זהב בעפרה. כתוצאה מכך, קצב המסת הזהב בתמיסת נתרן ציאניד מואץ. כאשר קצב התגובה מהיר יותר, ניתן להמיס יותר זהב ליחידת זמן. אם המטרה היא להפיק כמות מסוימת של זהב, שטיפה בטמפרטורה גבוהה עשויה לדרוש זמן שטיפה קצר יותר. תיאורטית, הדבר עשוי להפחית את הצריכה הכוללת של נתרן ציאניד מכיוון שתהליך השטיפה מסתיים מהר יותר, ולמזער את הזמן בו נתרן ציאניד נחשף לגורמים הגורמים לצריכתו.

2. הידרוליזה של ציאניד

ציאניד עובר תהליך כימי הנקרא הידרוליזה בתמיסה, ומידת ההידרוליזה מושפעת מהטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה עולה, ההידרוליזה של ציאניד הופכת בולטת יותר. ב-100 מעלות צלזיוס, מחצית מיוני הציאניד אובדים, וב-130 מעלות צלזיוס, 85% מהם אובדים. הידרוליזה זו מייצרת חומצה הידרוציאנית, אשר לא רק מובילה לאובדן נתרן ציאניד אלא גם מהווה סיכון סביבתי ובטיחותי חמור מכיוון שחומצה הידרוציאנית היא גז רעיל ביותר. בשטיפה בטמפרטורה גבוהה, אם הטמפרטורה אינה נשלטת כראוי, ההידרוליזה המוגברת של נתרן ציאניד יכולה להגביר משמעותית את צריכתו.

3. תגובה עם מינרלים קשורים

עפרות זהב רבות מכילות מינרלים אחרים, כגון פיריט, פירוטיט וגופרית נחושת. מינרלים קשורים אלה יכולים להגיב עם נתרן ציאניד. בטמפרטורות גבוהות יותר, קצב התגובה בין מינרלים אלה שאינם נושאי זהב לבין נתרן ציאניד עשוי לעלות. משמעות הדבר היא שיותר נתרן ציאניד ינוצל בתגובות עם מינרלים אלה, מה שיותיר פחות זמין לתגובה עם זהב. בנוסף, חלק מהתגובות הללו עשויות לייצר תוצרי לוואי שיכולים להפריע עוד יותר לתהליך שטיפת הזהב. לדוגמה, תרכובות המכילות גופרית הנוצרות יכולות לצפות את פני השטח של חלקיקי זהב, ולמנוע מיוני ציאניד להגיע ולהגיב עם הזהב.

4. מסיסות חמצן

חמצן הוא מרכיב מכריע בתגובת שטיפת הזהב-ציאניד, שכן הוא פועל כחומר מחמצן. עם זאת, מסיסות החמצן במים פוחתת ככל שהטמפרטורה עולה. ב-100 מעלות צלזיוס, אין חמצן מומס במים. בשטיפה בטמפרטורה גבוהה, אם הטמפרטורה מתקרבת לנקודת הרתיחה של מים, חוסר בחמצן מומס מספיק יכול להגביל את חמצון הזהב. כדי לפצות על מסיסות החמצן המופחתת, ייתכן שיהיה צורך באמצעים נוספים כמו הגדלת הלחץ החלקי של החמצן או שימוש בחומרי מחמצן חלופיים. אך אם אספקת החמצן נותרת לא מספקת, תגובת שטיפת הזהב תאט, וייתכן שייצרכו יותר נתרן ציאניד בניסיון להניע את התגובה קדימה.

מקרים לדוגמא

במכרה זהב מסוים, תהליך שטיפת הציאניד המסורתי בטמפרטורת החדר צרכה 2.5 ק"ג של נתרן ציאניד לטון עפרה. כאשר הוכנס תהליך שטיפת הזהב בטמפרטורה גבוהה, בתחילה, עקב תגובת שטיפת הזהב המואצת, זמן השטיפת קוצר מ-48 שעות ל-24 שעות. עם זאת, עקב בקרת טמפרטורה לא נכונה, כאשר טמפרטורת השטיפת הגיעה ל-80 מעלות צלזיוס, ההידרוליזה של נתרן ציאניד גדלה משמעותית. כתוצאה מכך, צריכת נתרן ציאניד עלתה למעשה ל-3.0 ק"ג לטון עפרה. לאחר אופטימיזציה של תהליך שטיפת הזהב בטמפרטורה גבוהה, כולל שליטה מדויקת בטמפרטורה סביב 60 מעלות צלזיוס והוספת מעכבים להפחתת הידרוליזה של ציאניד, צריכת נתרן ציאניד ירדה ל-2.0 ק"ג לטון עפרה תוך שמירה על קצב שטיפת זהב גבוה.

סיכום

לשטיפה בטמפרטורה גבוהה יש השפעה מורכבת על צריכת נתרן ציאניד בתהליך מיצוי הזהב. מצד אחד, היא יכולה להאיץ את תגובת שטיפת הזהב, ובכך להפחית את צריכת נתרן ציאניד כאשר התהליך מנוהל כראוי. מצד שני, טמפרטורות גבוהות עלולות לגרום להידרוליזה מוגברת של ציאניד, לתגובות אינטנסיביות יותר עם מינרלים נלווים ולירידה במסיסות החמצן, שכולם יכולים להוביל לצריכה גבוהה יותר של נתרן ציאניד. לכן, בעת יישום שטיפה בטמפרטורה גבוהה, חיוני לייעל את פרמטרי התהליך, כגון בקרת טמפרטורה מדויקת, אספקת חמצן מתאימה ושימוש בתוספים כדי לעכב הידרוליזה של ציאניד ותגובות לא רצויות עם מינרלים נלווים. גישה זו יכולה לסייע באיזון בין שיפור יעילות שטיפת הזהב לבין הפחתת צריכת נתרן ציאניד, ובכך לשפר את הביצועים הכלכליים והסביבתיים של פעולות כריית הזהב.