เปิดเผยกระบวนการสกัดทองคำโดยใช้โซเดียมไซยาไนด์

I. การแนะนำ

ในยุคปัจจุบัน ขุดทอง อุตสาหกรรม, โซเดียมไซยาไนด์ มีบทบาทสำคัญ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการแยกทองคำแบบเก่า กระบวนการทำเหมืองทองคำเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันสามารถสกัดทองคำจากแร่หินที่มีปริมาณทองคำต่ำมาก บางครั้งอาจถึง 0.005% ซึ่งทองคำมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า โซเดียมไซยาไนด์เป็นสารเคมีหลักในกระบวนการสกัดที่ซับซ้อนนี้ ทำให้สามารถแยกทองคำออกจากแร่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ บทความนี้จะเจาะลึกรายละเอียดว่า โซเดียมไซยาไนด์ นำมาใช้ในงานทำเหมืองทองคำ

II. พื้นฐานของโซเดียมไซยาไนด์

ก. คุณสมบัติทางเคมี

โซเดียมไซยาไนด์มีสูตรเคมีว่า NaCN เป็นของแข็งผลึกสีขาว มีลักษณะเป็นเม็ดหรือผง และมีแนวโน้มที่จะเกิดการซีดจาง สารประกอบนี้มีกลิ่นอ่อนๆ คล้ายอัลมอนด์ขม ในแง่ของการละลาย ละลายได้ดีในน้ำ แต่ละลายได้เพียงเล็กน้อยในเอธานอล ทางเคมี โซเดียมไซยาไนด์ เป็นเบสที่แรงและเป็นเกลือกรดอ่อน สารละลายในน้ำจะไฮโดรไลซ์เพื่อผลิตกรดไฮโดรไซยานิก ทำให้สารละลายมีสภาพเป็นด่างอย่างรุนแรง โซเดียมไซยาไนด์มีพิษร้ายแรงมาก แม้แต่ปริมาณเล็กน้อย ไม่ว่าจะสัมผัสผิวหนัง สูดดม หรือกินเข้าไป ก็อาจทำให้เกิดพิษร้ายแรงและอาจถึงแก่ชีวิตได้ โซเดียมไซยาไนด์ออกฤทธิ์ร้ายแรงโดยปล่อยไอออนไซยาไนด์ (CN-) ซึ่งมีแรงยึดเกาะกับไอออนเหล็กมากกว่าออกซิเจน ซึ่งจะไปรบกวนกระบวนการออกซิเดชันปกติของเซลล์ ส่งผลให้เซลล์ขาดออกซิเจนในที่สุดและเนื้อเยื่อขาดออกซิเจน

ข. ความสำคัญด้านอุตสาหกรรม

นอกเหนือจากบทบาทในการทำเหมืองทองคำแล้ว โซเดียมไซยาไนด์ยังมีความสำคัญอย่างมากในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ ในอุตสาหกรรมการชุบด้วยไฟฟ้า โซเดียมไซยาไนด์ยังทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในการชุบทองแดง เงิน แคดเมียม และสังกะสี โซเดียมไซยาไนด์ช่วยลดการเกิดโพลาไรเซชันแบบอะโนด ทำให้ขั้วบวกละลายได้ตามปกติ ทำให้สารละลายชุบมีความเสถียร และเพิ่มการเกิดโพลาไรเซชันแบบแคโทดเพื่อให้ได้ชั้นชุบที่สม่ำเสมอและมีคุณภาพสูง ในทางโลหะวิทยา โซเดียมไซยาไนด์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการสกัดโลหะมีค่า เช่น ทองคำและเงิน นอกจากนี้ โซเดียมไซยาไนด์ยังเป็นวัตถุดิบพื้นฐานในอุตสาหกรรมเคมีสำหรับการผลิตไซยาไนด์อนินทรีย์ที่หลากหลายและสร้างกรดไฮโดรไซยาไนด์ นอกจากนี้ โซเดียมไซยาไนด์ยังมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์วัสดุอินทรีย์ เช่น แก้วอินทรีย์ วัสดุสังเคราะห์ต่างๆ ยางไนไตรล์ และโคพอลิเมอร์ไฟเบอร์สังเคราะห์ ในอุตสาหกรรมสีย้อม โซเดียมไซยาไนด์ใช้ในการผลิตไซยาไนด์คลอไรด์ ซึ่งเป็นสารตัวกลางที่จำเป็นสำหรับสีย้อมที่มีปฏิกิริยา และเป็นสารตั้งต้นสำหรับสารฟอกสี นอกจากนี้ อุตสาหกรรมยาใช้โซเดียมไซยาไนด์ในการสังเคราะห์สารประกอบ เช่น เมทิลเอสเทอร์ของกรดไซยาโนอะซิติกและไดเอทิลมาโลเนต โดยรวมแล้ว ความคล่องตัวและปฏิกิริยาของโซเดียมไซยาไนด์ทำให้เป็นสารเคมีที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการอุตสาหกรรมสมัยใหม่

III. กระบวนการขุดทองด้วยโซเดียมไซยาไนด์

ก. การเตรียมแร่

ขั้นตอนแรกในการใช้โซเดียมไซยาไนด์สำหรับ สกัดทองคำ กำลังเตรียมแร่ แร่ทองคำจำนวนมากจะถูกบดเป็นชิ้นเล็กๆ โดยใช้เครื่องบดสำหรับงานหนัก การบดขั้นต้นนี้จะลดขนาดแร่ให้มีขนาดที่จัดการได้ง่ายขึ้น โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 150-300 มิลลิเมตร จากนั้นแร่ที่บดแล้วจะเข้าสู่การบดขั้นที่สอง ซึ่งมักจะใช้เครื่องบดแบบกรวยหรือเครื่องบดแบบกระแทก ซึ่งจะทำให้ขนาดอนุภาคลดลงเหลือประมาณ 20-50 มิลลิเมตร หลังจากนั้น แร่จะถูกบดให้เป็นผงละเอียดผ่านเครื่องบดแบบลูกกลิ้งหรือเครื่องบดแบบแท่ง เพื่อให้แน่ใจว่าอนุภาคส่วนใหญ่จะมีขนาดเล็กกว่า 0.074 มิลลิเมตร การบดละเอียดนี้มีความสำคัญมาก เนื่องจากจะช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวของแร่อย่างมาก ช่วยให้สัมผัสและทำปฏิกิริยากับสารละลายไซยาไนด์ได้ดีขึ้นในกระบวนการสกัดในขั้นตอนต่อไป นอกจากนี้ แร่อาจเข้าสู่กระบวนการคัดกรองเพื่อแยกขนาดอนุภาคที่แตกต่างกัน ซึ่งช่วยให้ควบคุมการบำบัดทางเคมีได้แม่นยำยิ่งขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดให้สูงสุด

ข. กระบวนการชะล้าง

เมื่อเตรียมแร่อย่างละเอียดแล้ว แร่จะเข้าสู่ขั้นตอนการชะล้าง ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการสกัดทองคำด้วยโซเดียมไซยาไนด์ แร่ผงจะถูกผสมกับสารละลายไซยาไนด์ที่กำหนดสูตรอย่างพิถีพิถัน โดยปกติจะมีความเข้มข้นของโซเดียมไซยาไนด์ตั้งแต่ 0.05% ถึง 0.1% ในขั้นตอนนี้ จะเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยทองคำในแร่จะทำปฏิกิริยากับไอออนไซยาไนด์ (CN-) ในสภาวะที่มีออกซิเจน ปฏิกิริยาโดยรวมสามารถแสดงได้ด้วยสมการ: 4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH อะตอมของทองคำจะสร้างสารเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้กับไอออนไซยาไนด์ ทำให้เกิดโซเดียมไซยาไนด์ทองคำ (Na[Au(CN)₂]) ซึ่งจะละลายในสารละลาย กระบวนการชะล้างต้องควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างเข้มงวด ค่า pH ของสารละลายจะต้องคงที่ที่ประมาณ 10-11 เพื่อให้แน่ใจว่าไซยาไนด์จะเสถียรและป้องกันการเกิดก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์ที่เป็นพิษ อุณหภูมิก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน โดยปกติจะอยู่ในช่วง 20-30°C อุณหภูมิที่ต่ำเกินไปจะทำให้ปฏิกิริยาช้าลง ในขณะที่ความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้สารละลายระเหยอย่างรวดเร็วและเกิดการกัดกร่อนของอุปกรณ์ได้ ควรมีการกวนและการเติมอากาศในปริมาณที่เหมาะสมอย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าแร่และสารละลายไซยาไนด์จะผสมกันอย่างทั่วถึง ส่งเสริมการละลายทองคำอย่างมีประสิทธิภาพ

ค. ระยะตกตะกอน

หลังจากกระบวนการสกัดแล้ว ทองคำจะอยู่ในรูปของสารเชิงซ้อนไซยาไนด์ทองคำที่ละลายน้ำได้ในสารละลาย ในการกู้คืนทองคำ จะต้องดำเนินการขั้นตอนการตกตะกอน ซึ่งโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการเติมผงสังกะสีหรือคาร์บอนกัมมันต์ลงในสารละลาย เมื่อใช้ผงสังกะสี จะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ สังกะสีซึ่งมีปฏิกิริยามากกว่าทองคำจะแทนที่ทองคำจากสารเชิงซ้อนไซยาไนด์ทองคำ ปฏิกิริยาเคมีสามารถแสดงได้ดังนี้: 2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au จากนั้นอะตอมของทองคำจะถูกทำให้ลดลงเป็นรูปร่างโลหะและตกตะกอนออกจากสารละลาย หากใช้คาร์บอนกัมมันต์ พื้นที่ผิวสูงและคุณสมบัติการดูดซับของคาร์บอนกัมมันต์จะเข้ามามีบทบาท สารเชิงซ้อนไซยาไนด์ทองคำจะดูดซับบนพื้นผิวของคาร์บอนกัมมันต์ ซึ่งจะแยกทองคำออกจากสารละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ จากนั้นคาร์บอนกัมมันต์ที่บรรจุสารจะถูกประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อกู้คืนทองคำที่ดูดซับไว้ เมื่อการตกตะกอนเสร็จสิ้นแล้ว สารละลายที่ได้จะถูกกรองหรือปั่นเพื่อแยกตะกอนทองคำแข็งออกจากของเหลวที่เหลือ ซึ่งอาจมีไซยาไนด์ที่เหลืออยู่และสิ่งเจือปนอื่นๆ

D. กระบวนการปรับปรุง

ทองคำที่ได้จากขั้นตอนการตกตะกอนยังคงมีสิ่งเจือปนอยู่บ้างและจำเป็นต้องได้รับการกลั่นเพื่อให้ได้ความบริสุทธิ์สูงตามที่ต้องการในตลาด กระบวนการกลั่นโดยทั่วไปจะเริ่มต้นด้วยการหลอม โดยที่ตะกอนทองคำจะถูกให้ความร้อนในเตาเผาที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะทำให้ทองคำหลอมละลาย ทำให้สิ่งเจือปนที่มีความหนาแน่นมากกว่าจมลงไปที่ก้นภาชนะ และสามารถตักทองคำที่หลอมละลายออกหรือเทลงในแม่พิมพ์ได้ จากนั้นจึงอาจใช้กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสเพื่อทำให้บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น ในเซลล์อิเล็กโทรไลติก ทองคำที่ไม่บริสุทธิ์จะถูกทำให้เป็นขั้วบวก และแผ่นทองคำบริสุทธิ์บางๆ ทำหน้าที่เป็นขั้วลบ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเซลล์ ไอออนของทองคำจากขั้วบวกจะเคลื่อนที่ไปทางขั้วลบและสะสมเป็นทองคำบริสุทธิ์ โดยทิ้งสิ่งเจือปนที่เหลือไว้ที่ขั้วบวก ขั้นตอนการกลั่นเหล่านี้ทำให้ทองคำมีความบริสุทธิ์ถึง 99.99% ซึ่งตรงตามมาตรฐานสำหรับอุตสาหกรรม การทำเครื่องประดับ และการลงทุนต่างๆ

IV. การประยุกต์ใช้การพิจารณาความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม

ก. ความปลอดภัยของคนงาน

เนื่องจากโซเดียมไซยาไนด์มีพิษร้ายแรงมาก การรับรองความปลอดภัยของคนงานจึงมีความสำคัญสูงสุด คนงานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการขุดทองโดยใช้โซเดียมไซยาไนด์จะต้องได้รับการฝึกอบรมด้านความปลอดภัยอย่างครอบคลุม พวกเขาต้องมีความรู้ความชำนาญในการจัดการสารเคมี เข้าใจถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้น และทราบขั้นตอนฉุกเฉินที่ถูกต้อง อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE) เป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้ คนงานควรสวมถุงมือกันน้ำเพื่อป้องกันการสัมผัสผิวหนัง แว่นตาสำหรับป้องกันดวงตา และเครื่องช่วยหายใจเพื่อหลีกเลี่ยงการสูดดมก๊าซไซยาไนด์ที่อาจปล่อยออกมา นอกจากนี้ จะต้องมีมาตรการด้านความปลอดภัยที่เข้มงวด ตัวอย่างเช่น พื้นที่ทำงานควรมีการระบายอากาศที่ดีเพื่อลดความเข้มข้นของไซยาไนด์ในอากาศให้น้อยที่สุด นอกจากนี้ ควรห้ามคนงานรับประทานอาหาร ดื่ม หรือสูบบุหรี่ในบริเวณที่มีโซเดียมไซยาไนด์ เพื่อป้องกันการกลืนกินโดยไม่ได้ตั้งใจ ควรตรวจสุขภาพเป็นประจำเพื่อติดตามสุขภาพของคนงาน โดยเฉพาะผู้ที่สัมผัสสารเคมีโดยตรง เพื่อตรวจหาสัญญาณเริ่มต้นของการได้รับไซยาไนด์

ข. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

การใช้โซเดียมไซยาไนด์ในการทำเหมืองทองคำยังก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างมาก หลังจากกระบวนการสกัดทองคำ วัสดุเหลือใช้ที่เหลือซึ่งเรียกว่า กากไซยาไนด์, มีไซยาไนด์ตกค้างอยู่ หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม กากตะกอนเหล่านี้อาจก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อม ไซยาไนด์สามารถซึมลงในดินและน้ำใต้ดิน ปนเปื้อนแหล่งน้ำและทำร้ายสิ่งมีชีวิตในน้ำ ในน้ำผิวดิน ไซยาไนด์แม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถรบกวนสมดุลทางระบบนิเวศ ส่งผลให้ปลาตายและเกิดผลกระทบเชิงลบอื่นๆ ต่อความหลากหลายทางชีวภาพ เพื่อบรรเทาความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมเหล่านี้ บริษัทเหมืองแร่ต้องนำกลยุทธ์การจัดการสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมาใช้ วิธีหนึ่งคือการบำบัดกากตะกอนไซยาไนด์เพื่อลดปริมาณไซยาไนด์ให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการบำบัดทางเคมี เช่น วิธีการออกซิเดชันหรือการตกตะกอน เพื่อเปลี่ยนไซยาไนด์ที่เป็นพิษให้เป็นสารประกอบที่เป็นอันตรายน้อยลง มาตรการสำคัญอีกประการหนึ่งคือการกำจัดและกักเก็บกากตะกอนที่ผ่านการบำบัดอย่างเหมาะสม การวางวัสดุบุผิวหลุมฝังกลบหรือบ่อกากตะกอนให้แน่นหนาสามารถป้องกันการรั่วไหลของสารปนเปื้อนที่เหลืออยู่สู่สิ่งแวดล้อมได้ นอกจากนี้ การตรวจสอบสิ่งแวดล้อมโดยรอบอย่างต่อเนื่อง รวมถึงคุณภาพน้ำและสภาพดิน ถือเป็นสิ่งสำคัญในการตรวจพบความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นในระยะเริ่มต้นและดำเนินการแก้ไขโดยเร็ว

V. สรุป

โซเดียมไซยาไนด์เป็นสารเคมีที่สำคัญอย่างไม่ต้องสงสัยในการทำเหมืองทองคำสมัยใหม่ โดยช่วยให้สามารถสกัดทองคำจากแร่ที่มีปริมาณทองคำต่ำได้ โซเดียมไซยาไนด์ถือเป็นรากฐานสำคัญของการผลิตทองคำ อุตสาหกรรมเหมืองแร่ เป็นเวลาหลายทศวรรษที่อำนวยความสะดวกในการผลิตทองคำซึ่งเป็นเชื้อเพลิงให้กับอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่การผลิตเครื่องประดับไปจนถึงการใช้งานด้านเทคโนโลยีขั้นสูง อย่างไรก็ตาม การใช้งานทองคำต้องให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยและการปกป้องสิ่งแวดล้อม บริษัทเหมืองแร่ต้องลงทุนในอุปกรณ์ความปลอดภัยที่ทันสมัย ​​ให้การฝึกอบรมที่ครอบคลุมแก่คนงาน และนำมาตรการความปลอดภัยที่เข้มงวดมาใช้เพื่อปกป้องชีวิต ในเวลาเดียวกัน บริษัทเหล่านี้ยังมีภาระผูกพันทางศีลธรรมและกฎหมายในการจัดการผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม จัดการกากแร่ไซยาไนด์อย่างมีความรับผิดชอบ และตรวจสอบระบบนิเวศเพื่อป้องกันความเสียหายในระยะยาว เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้น การวิจัยทางเลือกที่ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าโซเดียมไซยาไนด์ควรดำเนินต่อไป อุตสาหกรรมเหมืองแร่ทองคำจะเติบโตอย่างยั่งยืนได้ในอนาคตก็ต่อเมื่อสามารถรักษาสมดุลระหว่างการสกัดทองคำที่มีประสิทธิภาพ ความปลอดภัยของคนงาน และการดูแลสิ่งแวดล้อมเท่านั้น