บทบาทของสารช่วยในการสกัดทองคำโซเดียมไซยาไนด์

บทนำ

การสกัดทองคำด้วยไซยาไนด์เป็นวิธีการหลักในการสกัดทองคำมานานแล้ว เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ก็มีข้อจำกัดอยู่บ้าง เช่น ต้องใช้เวลานานในการสกัด ใช้ ไซยาไนด์ ในปริมาณมาก และมีแร่ธาตุที่ทนต่อการละลายของทองคำอยู่ ซึ่งนี่คือจุดที่สารช่วยในการสกัดเข้ามามีบทบาท สารช่วยในการสกัดเป็นสารที่เติมลงในสารละลายไซยาไนด์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดทองคำ ทำให้การทำเหมืองทองคำมีประสิทธิภาพและคุ้มค่ามากขึ้น

สารช่วยชะล้างทำงานอย่างไร

การเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่

หน้าที่หลักอย่างหนึ่งของสารช่วยละลายหลายชนิดคือการเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในสารละลายไซยาไนด์ เพื่อให้ทองคำละลายในสารละลายไซยาไนด์ จำเป็นต้องมีออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์เพื่ออำนวยความสะดวกในการออกซิเดชันของทองคำและการรวมตัวกันในภายหลังกับไอออนไซยาไนด์ ในสภาวะปกติ ออกซิเจนที่ส่งมาจากอากาศมักจะไม่เพียงพอ ซึ่งจำกัดอัตราการละลายของทองคำ สารช่วยละลาย เช่น เปอร์ออกไซด์และเปอร์ซัลเฟตสามารถสลายและปล่อยออกซิเจน ทำให้มีออกซิเจนที่ละลายอยู่ในสารละลายเข้มข้นขึ้น ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สลายตัวเพื่อให้มีแหล่งออกซิเจนเพิ่มเติมสำหรับปฏิกิริยาระหว่างทองคำและไซยาไนด์

การสร้างเซลล์กัลวานิก (เกลือโลหะหนัก)

เกลือโลหะหนักบางชนิด เช่น เกลือตะกั่ว เกลือ ปรอทและเกลือบิสมัท สามารถทำหน้าที่เป็นตัวช่วยในการสกัดทองคำโดยการสร้างเซลล์ไฟฟ้าเคมีเฉพาะที่ เมื่อเติมลงในสารละลายไซยาไนด์ โลหะหนักเหล่านี้จะตกตะกอนบนพื้นผิวของอนุภาคทองคำ ทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างทองคำและโลหะหนักที่ตกตะกอน ซึ่งเร่งการละลายของทองคำ ทองคำทำหน้าที่เป็นขั้วบวกที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และบริเวณที่เคลือบด้วยโลหะหนักทำหน้าที่เป็นขั้วลบ กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าเช่นนี้ช่วยเร่งอัตราการสกัดทองคำได้อย่างมาก

การกำจัดคีเลชั่นและสิ่งเจือปน

สารช่วยชะล้างบางชนิดสามารถจับหรือกำจัดสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในแร่ซึ่งอาจรบกวนกระบวนการชะล้างด้วยไซยาไนด์ ในแร่ที่มีไอออนของโลหะ เช่น ทองแดง สังกะสี เหล็ก สิ่งเจือปนเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับไซยาไนด์ ดูดซับไซยาไนด์ และลดปริมาณที่สามารถละลายทองคำได้ สารคีเลตในสารช่วยชะล้างจะสร้างสารเชิงซ้อนที่เสถียรกับไอออนของสิ่งเจือปนเหล่านี้ ทำให้ไม่เกิดปฏิกิริยากับไซยาไนด์ ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดการใช้ไซยาไนด์เท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการชะล้างทองคำอีกด้วย

ประเภทของสารช่วยชะล้างและบทบาทเฉพาะของมัน

สารออกซิไดซ์

1.เปอร์ออกไซด์

• ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ : ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นหนึ่งในสารช่วยสกัดออกซิไดซ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด สามารถเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายในสารละลายไซยาไนด์ได้อย่างรวดเร็ว ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม การเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงในระบบสกัดด้วยไซยาไนด์สามารถช่วยลดระยะเวลาในการสกัดได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในเหมืองทองคำบางแห่ง ระยะเวลาในการสกัดสามารถลดลงได้ถึง 50% เมื่อใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารช่วยสกัด นอกจากนี้ยังช่วยลดการใช้ไซยาไนด์ เนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของทองคำที่เพิ่มขึ้นทำให้สามารถใช้ไซยาไนด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

• แคลเซียมเปอร์ออกไซด์ : แคลเซียมเปอร์ออกไซด์มีประโยชน์อย่างยิ่งในแร่ที่มีกำมะถันสูง มันสลายตัวช้ากว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ทำให้มีการปล่อยออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ยังสามารถลดการสลายตัวของไซยาไนด์โดยแร่ธาตุที่มีกำมะถันได้อีกด้วย ในแร่ทองคำที่มีกำมะถันสูง การใช้แคลเซียมเปอร์ออกไซด์เป็นตัวช่วยในการสกัดสามารถเพิ่มปริมาณทองคำได้ 10-15% เมื่อเทียบกับการสกัดด้วยไซยาไนด์แบบดั้งเดิม

• แบเรียมเปอร์ออกไซด์ : แบเรียมเปอร์ออกไซด์มีคุณสมบัติพิเศษในการปล่อยออกซิเจนอย่างช้าๆ และคงที่ ซึ่งช่วยให้ความเข้มข้นของออกซิเจนละลายในสารละลายอยู่ในระดับสูงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน อัตราการละลายของทองคำจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามปริมาณแบเรียมเปอร์ออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่การใช้ไซยาไนด์ยังคงค่อนข้างคงที่ นอกจากนี้ยังเตรียมและใช้งานได้ง่ายในทางปฏิบัติของการทำเหมือง

2.สารเปอร์ซัลเฟต

• เปอร์ซัลเฟตเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีฤทธิ์แรง เมื่อเติมลงในระบบการชะล้างด้วยไซยาไนด์ สารดังกล่าวจะสลายตัวและก่อตัวเป็นอนุมูลซัลเฟตที่มีปฏิกิริยาสูง อนุมูลเหล่านี้สามารถออกซิไดซ์ทองคำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าออกซิเจนในระดับโมเลกุล ส่งผลให้อัตราการชะล้างทองคำเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในบางกรณี อัตราการละลายของทองคำอาจเพิ่มขึ้นได้ถึง 8 เท่าเมื่อเทียบกับการชะล้างด้วยไซยาไนด์แบบธรรมดาโดยใช้อากาศเป็นแหล่งออกซิเจน

เกลือโลหะหนัก

1.เกลือตะกั่ว

• เกลือตะกั่วถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการชะล้างไซยาไนด์ ในแร่ที่มีแร่ซัลไฟด์ เช่น ไพไรต์และอาร์เซโนไพไรต์ แร่เหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับไซยาไนด์และออกซิเจน ดูดซับแร่เหล่านี้ และลดประสิทธิภาพการชะล้างทองคำ เกลือตะกั่วสามารถสร้างชั้นเฉื่อยบนพื้นผิวของแร่ซัลไฟด์ โดยยับยั้งปฏิกิริยาของแร่กับไซยาไนด์และออกซิเจน ในเวลาเดียวกัน ตะกั่วสามารถสร้างเซลล์กัลวานิกกับทองคำ ซึ่งส่งเสริมการละลายทองคำ ในโรงงานไซยาไนด์ของแคนาดา โดยการเติมเกลือตะกั่วและรักษาความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายอยู่ในปริมาณที่เหมาะสม ผลกระทบเชิงลบของแร่ซัลไฟด์ต่อการไซยาไนด์สามารถเอาชนะได้สำเร็จ ส่งผลให้การฟื้นตัวของทองคำเพิ่มขึ้น 10 - 15%

2.เกลือปรอทและบิสมัท

• เกลือปรอทและเกลือบิสมัทสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสกัดด้วยไซยาไนด์ได้เช่นกัน คล้ายกับเกลือตะกั่ว พวกมันสามารถสร้างเซลล์ไฟฟ้าเคมีกับทองคำ ทำให้เพิ่มอัตราการสกัดได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเป็นพิษของปรอทและต้นทุนที่ค่อนข้างสูงของบิสมัท การใช้งานจึงมีข้อจำกัดมากกว่าเมื่อเทียบกับเกลือตะกั่ว แต่ในบางกรณีเฉพาะที่แร่มีคุณสมบัติพิเศษ เกลือเหล่านี้ก็ยังสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นสารช่วยในการสกัดที่มีประสิทธิภาพ

สารคีเลตและอื่นๆ

1.กรดซิตริก

• กรดซิตริกสามารถใช้เป็นตัวช่วยในการสกัดทองคำด้วย ไซยาไนด์ ได้ ในแร่ที่มีไอออนโลหะ เช่น ทองแดง สังกะสี เหล็ก ไอออนเหล่านี้สามารถใช้ไซยาไนด์และออกซิเจน ทำให้ประสิทธิภาพในการสกัดทองคำลดลง กรดซิตริกสามารถจับกับไอออนโลหะเหล่านี้ได้ โดยสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่เสถียร ตัวอย่างเช่น มันจะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนทองแดง-ซิเตรต ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดการใช้ไซยาไนด์และออกซิเจนโดยไอออนสิ่งเจือปนเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังช่วยกระจายแร่ที่ไม่ต้องการ ทำให้สภาพแวดล้อมในการสกัดโดยรวมดีขึ้น ในการทดลองในห้องปฏิบัติการบางครั้ง การเติมกรดซิตริกลงในสารละลายสกัดด้วยไซยาไนด์ช่วยเพิ่มการกู้คืนทองคำได้ 5-10%

2.สารประกอบที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบ

• ในบางกรณี สารประกอบที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบสามารถใช้เป็นตัวช่วยในการชะล้างได้ โดยเฉพาะในแร่ที่มีแร่ทองแดงและทองคำ แอมโมเนียสามารถสร้างสารเชิงซ้อนกับไอออนของทองแดงได้ ทำให้การรบกวนของทองแดงในไซยาไนด์ที่ชะล้างทองคำลดลง การปรับอัตราส่วนแอมโมเนียและไซยาไนด์ในสารละลายชะล้างทำให้สามารถละลายทองคำได้อย่างเลือกสรรในขณะที่ลดการละลายของทองแดงให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อกระบวนการกู้คืนทองคำในภายหลัง

แอปพลิเคชันกรณี

1.ในเหมืองทองคำในออสเตรเลีย

• เหมืองแห่งนี้กำลังดำเนินการแปรรูปแร่ทองคำเกรดต่ำที่มีกำมะถันสูง โดยการใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และเกลือตะกั่วร่วมกันเป็นตัวช่วยในการชะล้าง ทำให้สามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ อัตราการชะล้างทองคำเพิ่มขึ้น 8 - 10% เมื่อเทียบกับการชะล้างด้วยไซยาไนด์แบบเดิม การเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะทำให้มีออกซิเจนเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ทองคำเกิดออกซิเดชันมากขึ้น ในขณะที่เกลือตะกั่วจะยับยั้งผลกระทบเชิงลบของแร่ซัลไฟด์ นอกจากนี้ การใช้ไซยาไนด์ยังลดลงประมาณ 20% ส่งผลให้ประหยัดต้นทุนได้อย่างมาก

2.เหมืองทองคำของจีนที่จัดการกับแร่ที่ซับซ้อน

• แร่ในเหมืองนี้มีทองแดงและเหล็กเจือปนในปริมาณสูง การใช้กรดซิตริกเป็นตัวช่วยในการชะล้างไซยาไนด์ทำให้สามารถสกัดทองคำได้เพิ่มขึ้นจาก 70% เป็น 78% กรดซิตริกจับกับไอออนของทองแดงและเหล็ก ทำให้การรบกวนของไอออนเหล่านี้ต่อปฏิกิริยาระหว่างทองคำกับไซยาไนด์ลดลง นอกจากนี้ เวลาในการชะล้างยังลดลงเล็กน้อย ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของการทำเหมืองดีขึ้นด้วย

ข้อควรพิจารณาในการเลือกและใช้สารช่วยสกัด

1.ลักษณะของแร่

• องค์ประกอบของแร่มีความสำคัญในการกำหนดสารช่วยชะล้างที่เหมาะสม สำหรับแร่ที่มีกำมะถันสูง สารออกซิไดซ์ เช่น แคลเซียมเปอร์ออกไซด์หรือแบเรียมเปอร์ออกไซด์ อาจเหมาะสมกว่า เนื่องจากไม่เพียงแต่ให้ออกซิเจนได้เท่านั้น แต่ยังช่วยลดผลกระทบเชิงลบของกำมะถันได้อีกด้วย ในแร่ที่มีไอออนโลหะเจือปนในระดับสูง ควรพิจารณาใช้สารคีเลต เช่น กรดซิตริกหรือสารประกอบที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบ

2.ความคุ้มทุน-ความมีประสิทธิภาพ

• จำเป็นต้องประเมินต้นทุนของสารช่วยชะล้าง รวมถึงราคาซื้อ การขนส่ง และการจัดเก็บ สารช่วยชะล้างบางชนิด เช่น เกลือบิสมัทบางชนิด อาจมีประสิทธิภาพแต่มีราคาค่อนข้างแพง ในกรณีดังกล่าว จำเป็นต้องหาจุดสมดุลระหว่างต้นทุนและการปรับปรุงการกู้คืนทองคำ นอกจากนี้ ควรคำนึงถึงการลดการใช้ไซยาไนด์และเวลาในการชะล้างอันเนื่องมาจากการใช้สารช่วยชะล้างในการวิเคราะห์ต้นทุน-ประสิทธิผลด้วย

3.ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

• เนื่องจากการสกัดด้วยไซยาไนด์ก่อให้เกิดความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมอยู่แล้วเนื่องจากความเป็นพิษของไซยาไนด์ การเลือกใช้สารช่วยในการสกัดจึงควรคำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้วย ตัวอย่างเช่น สารออกซิไดซ์บางชนิดอาจก่อให้เกิดผลพลอยได้ที่ต้องได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสม การใช้ เกลือ ปรอทแม้จะมีประสิทธิภาพในบางกรณี แต่ก็ถูกจำกัดอย่างมากเนื่องจากความเป็นพิษร้ายแรงและอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

สรุป

สารช่วยสกัดมีบทบาทสำคัญในการสกัดทองคำไซยาไนด์ สารเหล่านี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการสกัดได้อย่างมาก โดยเพิ่มการกู้คืนทองคำ ลดเวลาในการสกัด และลดการใช้ไซยาไนด์ โดยการทำความเข้าใจประเภทต่างๆ ของสารช่วยสกัด กลไกการทำงานของสารเหล่านี้ และวิธีการเลือกสารที่เหมาะสมที่สุดตามลักษณะของแร่ จะทำให้คนงานเหมืองทองคำสามารถปรับการดำเนินงานให้เหมาะสมที่สุดได้ เมื่อความต้องการทองคำยังคงเพิ่มขึ้น การใช้สารช่วยสกัดในการสกัดไซยาไนด์น่าจะแพร่หลายมากยิ่งขึ้น ส่งผลให้การทำเหมืองทองคำมีความยั่งยืนและมีประสิทธิภาพมากขึ้น