كيف يمكننا استعادة الذهب باستخدام سيانيد الصوديوم؟

المقدمة

يُعدّ استخلاص الذهب باستخدام سيانيد الصوديوم طريقة شائعة في صناعات التعدين والمعادن الثمينة. يتميز السيانيد بقدرته الفريدة على تكوين مركبات قابلة للذوبان مع الذهب، مما يسمح باستخلاص الذهب من مصادر متنوعة، مثل الخامات منخفضة الجودة، ومخلفات التعدين، وبعض النفايات الإلكترونية. مع ذلك، ونظرًا لسمية السيانيد العالية ، يجب إجراء هذه العملية بحذر شديد والتزام صارم بلوائح السلامة والبيئة.

مبدأ استعادة الذهب باستخدام سيانيد الصوديوم

يوجد الذهب في حالته الطبيعية غالبًا مختلطًا بمعادن أخرى في الخامات. عند إضافة سيانيد الصوديوم إلى خام الذهب، يحدث تفاعل كيميائي. في وجود الأكسجين والماء، يتفاعل الذهب مع السيانيد لتكوين مركب قابل للذوبان. يؤدي هذا التفاعل إلى إذابة الذهب بفعالية في محلول السيانيد، وفصله عن المعادن الأخرى غير القابلة للذوبان في الخام.

عملية خطوة بخطوة

تحضير الخام

1. التكسير والطحن : تتضمن الخطوة الأولى تقليل حجم الخام. تُكسّر قطع الخام الكبيرة أولاً إلى قطع أصغر باستخدام الكسارات. بعد ذلك، يُطحن الخام المكسور إلى مسحوق ناعم في المطاحن. يؤدي ذلك إلى زيادة مساحة سطح الخام، مما يُتيح تلامسًا أكثر فعالية بين جزيئات الذهب ومحلول السيانيد. على سبيل المثال، في منجم ذهب نموذجي، قد يُكسّر الخام إلى حجم أقل من 10 مم خلال مرحلة التكسير الأولية، ثم يُطحن إلى حجم جسيمات يكون فيه حوالي 80% من الجسيمات أقل من 75 ميكرومترًا في مرحلة الطحن.

2. المعالجة المسبقة (إن لزم الأمر) : إذا احتوى الخام على معادن كبريتيدية أو شوائب أخرى قد تعيق عملية استخلاص الذهب بالسيانيد ، تصبح المعالجة المسبقة ضرورية. على سبيل المثال، عندما يحتوي الخام على كميات كبيرة من البيريت، فإنه يستهلك الأكسجين والسيانيد، مما يقلل من كفاءة استخلاص الذهب. في مثل هذه الحالات، يمكن تحميص الخام أو أكسدته بيولوجيًا. يتضمن التحميص تسخين الخام في وجود الهواء لأكسدة المعادن الكبريتيدية، بينما تستخدم الأكسدة البيولوجية أنواعًا محددة من البكتيريا لأكسدة هذه المعادن عند درجة حرارة منخفضة بطريقة أكثر ملاءمة للبيئة.

الرشح

1. تحضير محلول السيانيد : يُحضّر محلول مخفف من سيانيد الصوديوم . يتراوح تركيز محلول السيانيد عادةً بين 0.05% و0.2% (وزن/حجم)، وذلك تبعًا لخصائص الخام ومحتوى الذهب فيه. يُضاف الجير غالبًا إلى محلول السيانيد لضبط درجة الحموضة إلى نطاق 10-11. تساعد هذه البيئة القلوية على منع تكوّن غاز سيانيد الهيدروجين السام، كما تُعزز ذوبان الذهب.

2. عملية الترشيح : يُخلط الخام المطحون مع محلول السيانيد في خزانات كبيرة أو باستخدام نظام ترشيح بالكومة. في الترشيح بالخزانات، يُحرّك خليط الخام والسيانيد، إما ميكانيكيًا أو عن طريق حقن الهواء، لضمان تلامس جيد بين جزيئات الذهب والسيانيد، مما يزيد من سرعة التفاعل. أما في الترشيح بالكومة، وهو الأنسب للخامات منخفضة الجودة، فيُكدّس الخام المسحوق على بطانة غير منفذة، ويُرش محلول السيانيد فوق الكومة. يتغلغل المحلول عبر الخام، مُذيبًا الذهب تدريجيًا. قد تستغرق عملية الترشيح من عدة ساعات إلى عدة أيام، اعتمادًا على عوامل مثل نوع الخام وحجم الجزيئات وظروف الترشيح.

فصل المواد الصلبة والسوائل

بعد عملية الاستخلاص، يتكون الملاط الناتج من نفايات صلبة (مخلفات) ومحلول يحتوي على مركب الذهب والسيانيد. يُعد فصل المكونات الصلبة والسائلة أمرًا بالغ الأهمية، ويمكن تحقيق ذلك بطرق مثل الترشيح أو الترسيب. في الترشيح، يُمرر الملاط عبر وسائط ترشيح، مثل أقمشة الترشيح أو مكابس الترشيح. تُحفظ المخلفات الصلبة على المرشح، بينما يمر المحلول الصافي، المعروف باسم المحلول الحامل، والذي يحتوي على الذهب المذاب. تتضمن عملية الترسيب السماح للجسيمات الصلبة بالاستقرار في قاع الخزان بفعل الجاذبية. بعد ذلك، يُمكن سكب السائل الطافي، المحلول الحامل، بعناية.

استعادة الذهب من الحل الحامل

1. ترسيب الزنك (عملية ميريل-كرو) : إحدى الطرق الشائعة لاستخلاص الذهب من المحلول الحامل للذهب هي ترسيب الزنك. يُضاف مسحوق الزنك أو برادة الزنك إلى المحلول. ولأن الزنك أكثر نشاطًا من الذهب، فإنه يحل محل الذهب في مركب سيانيد الذهب. ثم يترسب الذهب على شكل مادة صلبة، مصحوبًا ببعض الشوائب. بعد انتهاء التفاعل، يُرشح الراسب الصلب ويُعالج لاحقًا. ثم يُصهر الناتج الصلب المحتوي على الذهب للحصول على ذهب نقي.

2. الامتزاز بالكربون المنشط (الكربون في اللب/CIP والكربون في الترشيح/CIL) : في عملية CIP، يُضاف الكربون المنشط إلى المعلق بعد مرحلة الترشيح. يمتص الكربون المنشط، بفضل مساحة سطحه الكبيرة، مركب الذهب والسيانيد من المحلول. ثم يُفصل مركب الذهب والكربون عن المعلق بالغربلة. أما في عملية CIL، فيُضاف الكربون المنشط أثناء عملية الترشيح نفسها. يُزال الكربون المحمل بالذهب لاحقًا من النظام. يمكن استخلاص الذهب من الكربون باستخدام محلول سيانيد مركز أو عوامل استخلاص أخرى. بعد الاستخلاص، يمكن استعادة الذهب من محلول الاستخلاص بطرق مثل الاستخلاص الكهربائي أو الترسيب الإضافي.

تنقية

الذهب المُحصّل بعد الترسيب أو الامتزاز عادةً ما يكون غير نقي، إذ يحتوي على شوائب كغيره من المعادن واللافلزات. للحصول على ذهب عالي النقاء (عادةً 99.9% أو أكثر)، تُستخدم عمليات التكرير. إحدى طرق التكرير الشائعة هي التكرير الكهربائي. في هذه العملية، يُوضع الذهب غير النقي كأنود في خلية كهربائية، ويُستخدم كاثود من الذهب الخالص. يُستخدم إلكتروليت مناسب، مثل محلول كلوريد الذهب. عند مرور تيار كهربائي عبر الخلية، يذوب الذهب الموجود في الأنود ويترسب على الكاثود. تبقى الشوائب إما في الإلكتروليت أو تُشكّل رواسب في قاع الخلية.

اعتبارات السلامة والبيئة

1. سمية السيانيد : سيانيد الصوديوم مادة شديدة السمية. قد يكون استنشاقه أو ابتلاعه أو ملامسته للجلد قاتلاً. يجب إجراء جميع العمليات التي تتضمن السيانيد في أماكن جيدة التهوية، ويجب على العاملين ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة، بما في ذلك أجهزة التنفس والقفازات والملابس الواقية. ينبغي وضع خطط استجابة طارئة في حالة انسكاب السيانيد أو التعرض له.

2. الأثر البيئي : قد يكون السيانيد ضارًا بالبيئة إذا لم تتم إدارته بشكل سليم. قد تحتوي مخلفات عملية استخلاص الذهب على بقايا من السيانيد. يجب تخزين هذه المخلفات في خزانات آمنة لمنع تسرب السيانيد إلى البيئة. يمكن استخدام طرق معالجة، مثل الأكسدة الكيميائية أو التحلل البيولوجي، لتحليل السيانيد في المخلفات قبل تصريفها أو التخلص منها. بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ الرصد الدقيق لمصادر المياه القريبة من عمليات استخلاص الذهب أمرًا ضروريًا لضمان عدم حدوث أي تلوث بالسيانيد.

خاتمة

يُعد استخدام سيانيد الصوديوم لاستخلاص الذهب عملية معقدة لكنها فعالة. تتضمن عدة خطوات، بدءًا من تحضير الخام وصولًا إلى استخلاص الذهب وتكريره. ورغم أنها توفر طريقة عالية الكفاءة لاستخراج الذهب من مصادر متنوعة، إلا أنها تتطلب إدارة دقيقة للمخاطر المتعلقة بالسلامة والبيئة. باتباع الإجراءات السليمة، واستخدام التكنولوجيا المناسبة، والامتثال للوائح، يمكن لقطاع استخلاص الذهب أن يواصل العمل بطريقة مستدامة ومسؤولة.