กระบวนการหลักของการกวนการชะล้างไซยาไนด์ในเหมืองทองคำ

บทนำ

การสกัดด้วยไซยาไนด์ ซึ่งใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมมาตั้งแต่ปี 1887 เป็นกระบวนการสกัด แร่ โดยใช้ สารละลาย ไซยาไนด์เป็นตัวทำละลายในการสกัดทองคำและเงินจากวัตถุดิบแร่ที่มีทองคำและเงินเป็นส่วนประกอบ การสกัดด้วยไซยาไนด์แบบกวนเป็นหนึ่งในวิธีการที่สำคัญในการสกัดด้วยไซยาไนด์ และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ทองคำ

หลักการของการกวน การสกัดไซยาไนด์

ไซยาไนด์ เช่นโซเดียมไซยาไนด์ (NaCN) เป็นสารเคมีสำคัญในกระบวนการไซยาไนเดชัน โซเดียมไซยาไนด์เป็นผลึกใสไม่มีสี มักมีสีเหลืองอมเทาเนื่องจากสิ่งเจือปน ละลายน้ำได้ดีมาก โดยมีความสามารถในการละลายในน้ำมากกว่า 20% เมื่อค่า pH ของสารละลายในน้ำเป็นกรดจนถึง pH = 7 ไซยาไนด์จะสลายตัวเกือบทั้งหมดกลายเป็นก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์ระเหย ซึ่งเป็นก๊าซไม่มีสีและเป็นพิษสูง ในสารละลาย ไฮโดรเจนไซยาไนด์เป็นกรดอ่อน แตกตัวเป็นไอออนได้ยาก และไม่มีผลต่อการชะล้างทองและเงิน เมื่อค่า pH เป็น 12 ไซยาไนด์ในสารละลายจะแตกตัวเป็นไอออนไซยาไนด์เกือบทั้งหมด ดังนั้น การดำเนินการไซยาไนเดชันจึงต้องทำในสภาวะที่เป็นด่าง

โดยทั่วไป การแยกทองคำด้วยไซยาไนด์ในสภาวะที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบนั้น เป็นกระบวนการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี ไซยาไนด์จะทำปฏิกิริยากับทองคำในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างโดยมีออกซิเจนเข้ามาเกี่ยวข้อง ทำให้เกิดสารเชิงซ้อนไซยาไนด์ของทองคำที่ละลายน้ำได้ ทำให้ทองคำละลายออกจากแร่ได้

กระบวนการของการกวน การสกัดไซยาไนด์

1. การเตรียมวัตถุดิบสำหรับการชะล้าง

• การบด : แร่ทองคำดิบที่ขุดได้จะถูกป้อนเข้าเครื่องบดก่อนเพื่อทำการบด กระบวนการบดแบ่งออกเป็น การบดหยาบ การบดปานกลาง และการบดละเอียด เครื่องบดกรามและเครื่องบดกรวยมักใช้สำหรับการบดหยาบและปานกลาง โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อบดแร่ชิ้นใหญ่ให้เป็นอนุภาคขนาดเล็ก โดยทั่วไปจะควบคุมขนาดอนุภาคให้อยู่ที่ไม่กี่เซนติเมตร ส่วนเครื่องบดค้อนส่วนใหญ่ใช้สำหรับการบดละเอียด

• การบด : แร่ที่บดแล้วจะเข้าสู่เครื่องบดลูกบอลเพื่อบดให้ละเอียดขึ้นจนได้ขนาดอนุภาคที่เหมาะสม โดยปกติแล้ว ขนาดอนุภาคของแร่ที่ต้องการคือ -200 เมช คิดเป็น 60% - 90% เพื่อให้แร่ทองคำแตกตัวอย่างสมบูรณ์ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องบดลูกบอลแบบตะแกรงจะใช้สำหรับการบดหยาบ และเครื่องบดลูกบอลแบบล้นจะใช้สำหรับการบดละเอียด

• การเตรียมสารละลาย : นำเนื้อแร่บดเข้าถังผสม เติมน้ำในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อปรับความเข้มข้นของเนื้อแร่ โดยทั่วไปจะควบคุมอยู่ที่ 30% - 50% ในขณะเดียวกันก็เติมสารปรับสภาพ เช่น ปูนขาว เพื่อปรับค่า pH ของเนื้อแร่ให้อยู่ในช่วง 10 - 11 เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างซึ่งเอื้อต่อการสกัดด้วยไซยาไนด์และยับยั้งการละลายของสิ่งเจือปนอื่นๆ

2. การกวน การสกัดไซยาไนด์

• การเติมสารละลายชะล้าง : เติมสารไซยาไนด์ เช่นโซเดียมไซยาไนด์ (NaCN) หรือโพแทสเซียมไซยาไนด์ (KCN) ลงในผงแร่ที่ปรับสภาพแล้ว ภายใต้สภาวะการกวนอย่างต่อเนื่อง ไซยาไนด์จะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับทองคำเพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อนทองคำไซยาไนด์ที่ละลายน้ำได้

• อุปกรณ์การชะล้าง : กระบวนการชะล้างมักดำเนินการในถังผสมแบบอนุกรมหลายถัง ถังผสมสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภทตามวิธีการผสมที่แตกต่างกัน ได้แก่ ถังผสมด้วยอากาศอัด ถังผสมด้วยกลไก และถังผสมแบบผสม

• สภาวะการชะล้าง : ความเข้มข้นของโซเดียมไซยาไนด์ในสารละลายแร่โดยทั่วไปอยู่ที่ 0.02% - 0.1% มีการเติมปูนขาวระหว่างการดำเนินการเพื่อปรับค่า pH ของสารละลายแร่ให้อยู่ที่ 9 - 12 มีการเติมอากาศเพื่อรักษาสัดส่วนที่ดีที่สุดระหว่างความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายและความเข้มข้นของโซเดียมไซยาไนด์ในสารละลายแร่ ระยะเวลาการชะล้างโดยทั่วไปคือ 24 - 48 ชั่วโมงเพื่อให้แน่ใจว่าทองคำละลายหมด

3. การแยกและการล้างของแข็งและของเหลว

• การแยกของแข็งออกจากของเหลว : หลังจากกระบวนการชะล้างแล้ว สารละลายแร่จะถูกแยกของแข็งออกจากของเหลวโดยใช้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องทำให้เข้มข้นและเครื่องกรอง เพื่อให้ได้สารละลายที่มีทองคำและกากที่เหลือจากการชะล้าง เครื่องทำให้เข้มข้นใช้หลักการตกตะกอนตามแรงโน้มถ่วง ทำให้อนุภาคของแข็งในสารละลายแร่ตกตะกอนลงสู่ด้านล่าง และส่วนที่เป็นของเหลวใสคือสารละลายที่มีทองคำ เครื่องกรองจะกรองของเหลวที่ไหลลงมาจากเครื่องทำให้เข้มข้นเพิ่มเติม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการแยกของแข็งออกจากของเหลว

• การล้าง : เพื่อให้ได้การแยกที่เพียงพอระหว่างสารละลายไซยาไนด์และกากที่เหลือจากการชะล้าง โดยทั่วไปจะใช้กระบวนการล้าง 3-5 ขั้นตอน ซึ่งประกอบด้วยการทำให้เข้มข้น การกรอง หรือการผสมผสานทั้งสองอย่าง นี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการชะล้างด้วยไซยาไนด์ วิธีที่ใช้กันทั่วไปคือวิธีการแยกตะกอนแบบไหลสวนทางอย่างต่อเนื่อง (วิธี CCD) เครื่องทำให้เข้มข้นที่ใช้ในวิธีนี้สามารถแบ่งออกเป็นแบบชั้นเดียวและแบบหลายชั้น โรงงานผลิตแร่ด้วยไซยาไนด์หลายแห่งในประเทศจีนใช้เครื่องทำให้เข้มข้นแบบ 2-3 ชั้นสำหรับการแยกของแข็งออกจากของเหลวและการล้างแบบไหลสวนทางอย่างต่อเนื่อง

4. การกู้คืนทองคำ

• วิธีการแทนที่ด้วยผงสังกะสี : เติมผงสังกะสีลงในสารละลายที่มีทองคำ สังกะสีจะทำปฏิกิริยากับสารประกอบไซยาไนด์ของทองคำในปฏิกิริยาการแทนที่ ลดทองคำให้กลายเป็นทองคำโลหะและตกตะกอน หลังจากกรองแล้วจะได้โคลนทองคำ และนำโคลนทองคำไปหลอมผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การหลอมเหลว เพื่อให้ได้ทองคำดิบ

• วิธีการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ : เติมถ่านกัมมันต์ลงในสารละลายที่มีทองคำอยู่ สารประกอบเชิงซ้อนของทองคำไซยาไนด์จะถูกดูดซับโดยถ่านกัมมันต์ จากนั้นจึงทำการแยกทองคำออกจากถ่านกัมมันต์ผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การคายประจุและการแยกด้วยไฟฟ้า วิธีนี้สามารถแบ่งออกเป็นสองวิธี คือ วิธีถ่านกัมมันต์ในเยื่อกระดาษ (CIP) และวิธีถ่านกัมมันต์ในสารละลาย (CIL)

• กระบวนการ CIP : ขั้นแรก จะทำการชะล้างด้วยไซยาไนด์ จากนั้นจึงเติมถ่านกัมมันต์ลงในสารละลายแร่เพื่อดูดซับทองคำ ในกระบวนการ CIP การชะล้างและการดูดซับเป็นสองขั้นตอนที่แยกจากกัน ในขั้นตอนการดูดซับ กระบวนการชะล้างได้เสร็จสิ้นไปแล้วโดยพื้นฐาน และขนาด ปริมาณ และสภาวะการทำงานของถังดูดซับจะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์การดูดซับ

• กระบวนการ CIL : เติมถ่านกัมมันต์ลงในถังชะล้าง และทำการชะล้างและดูดซับไปพร้อมกัน กล่าวคือ การชะล้างและการดูดซับเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ในกระบวนการ CIL การชะล้างและการดูดซับจะดำเนินการพร้อมกัน โดยทั่วไปแล้ว การชะล้างจะใช้เวลานานกว่าการดูดซับ ดังนั้น ขนาด การเติมอากาศ และปริมาณสารในถังจึงถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์การชะล้าง เนื่องจากอัตราการดูดซับเป็นฟังก์ชันของความเข้มข้นของทองคำที่ละลายในสารละลาย เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของทองคำที่ละลายในถังดูดซับส่วนหน้า และในขณะเดียวกันก็เพิ่มเวลาในการชะล้าง จึงมักมีการเพิ่มขั้นตอนการชะล้างเบื้องต้น 1-2 ขั้นตอนก่อนการชะล้างและการดูดซับ

5. การบำบัดกากแร่

กากแร่ที่เหลือจากการสกัดทองคำมักมีสารไซยาไนด์ตกค้างและสิ่งเจือปนอื่นๆ อยู่จำนวนหนึ่ง เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านการรักษาสิ่งแวดล้อม กากแร่เหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสม วิธีการบำบัดทั่วไป ได้แก่ วิธีการออกซิเดชันทางเคมี (เช่น วิธีการใช้ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในอากาศ) การย่อยสลายตามธรรมชาติ หรือวิธีการย่อยสลายทางชีวภาพ เพื่อลดความเข้มข้นของสารไซยาไนด์ตกค้างให้ต่ำกว่ามาตรฐานแห่งชาติและป้องกันมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม กากแร่ที่ผ่านการบำบัดแล้วสามารถกำจัดได้โดยการกองหรือวิธีการอื่นๆ ที่เหมาะสม

สรุป

การสกัดทองคำด้วยไซยาไนด์แบบกวนเป็นกระบวนการสำคัญในการสกัดทองคำจากแร่ทองคำ โดยผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเตรียมวัตถุดิบ การสกัดแบบกวน การแยกของแข็งออกจากของเหลว การกู้คืนทองคำ และการบำบัดกากแร่ ทำให้สามารถสกัดทองคำจากแร่ทองคำได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเป็นพิษของไซยาไนด์ ในกระบวนการสกัดทองคำด้วยไซยาไนด์แบบกวนจึงต้องให้ความสำคัญอย่างเข้มงวดต่อความปลอดภัยในการผลิตและการรักษาสิ่งแวดล้อม เพื่อให้มั่นใจถึงการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ทองคำ