عمليات السيانيد والكربون في اللب (CIP) لاستخراج الذهب

يُعدّ استخلاص الذهب باستخدام السيانيد تقنية شائعة في مناجم الذهب نظرًا لقدرتها العالية على التكيف مع مختلف أنواع الخامات، وإمكانية إنتاج الذهب في الموقع، ومعدلات استخلاص عالية. مع ذلك، ونظرًا لاعتبارات التقييم البيئي، تلجأ المناجم إما إلى معالجة مياه الصرف الصحي قبل أو بعد دخولها إلى الخزان لتحقيق هدف انعدام التصريف، أو استخدام عوامل ترشيح منخفضة السيانيد أو خالية منه لحماية البيئة الإقليمية. تُقدّم هذه المقالة شرحًا لعمليات استخلاص الذهب باستخدام السيانيد وعملية الكربون في اللب. لا يقتصر الهدف على فهم آليات استخلاص الذهب فحسب، بل يشمل أيضًا القضاء على التلوث والتوجه نحو إنشاء مناجم صديقة للبيئة.

السيانيد لاستخراج الذهب

وتشمل العوامل التشغيلية تركيزات السيانيد والأكسجين، ودرجة الحرارة، وحجم وشكل جزيئات الذهب في الخام، وتركيز اللب، ومحتوى المخاط، والفيلم السطحي لجزيئات الذهب، ووقت الاستخلاص.

عندما يكون تركيز السيانيد منخفضًا، تكون ذوبانية الأكسجين عالية نسبيًا، ويعتمد معدل ذوبان الذهب على تركيز السيانيد . أما عندما يكون تركيز السيانيد مرتفعًا، فيتحدد معدل ذوبان الذهب بتركيز الأكسجين فقط. يتراوح تركيز السيانيد عادةً بين 0.03% و0.05%. يُحسّن إضافة بعض المؤكسدات أو عوامل المساعدة على الاستخلاص، أو إدخال الأكسجين مباشرةً، من فعالية الاستخلاص بشكل ملحوظ.

على سبيل المثال، استبدل مصنعٌ لإنتاج الكربون في اللب الهواء بغازٍ غنيٍّ بالأكسجين (بنسبة أكسجين تزيد عن 90%)، وحقنه في خزان الاستخلاص. ونتيجةً لذلك، ارتفع معدل الاستخلاص بنسبة 0.89%. أضاف جهاز تركيز أسيتات الرصاص بنسبة 98% بمعدل 0.1 كجم لكل طن من الخام إلى خزان الاستخلاص الأول. ونتيجةً لذلك، انخفضت نسبة الذهب في مخلفات التعدين من 0.218 جم/طن إلى 0.209 جم/طن.

يزداد معدل ذوبان الذهب في محلول السيانيد مع ارتفاع درجة الحرارة. عادةً، تُحافظ درجة الحرارة على ما بين 10 و20 درجة مئوية. عند انخفاض درجة الحرارة عن 1.34 درجة مئوية، يتبلور المحلول. لذلك، غالبًا ما يستخدم مُكثِّفو الغازات الشماليون في فصل الشتاء موقد اللحام لحرق الأنابيب المسدودة. عند ارتفاع درجة الحرارة عن 34.7 درجة مئوية، يتحول المحلول إلى حالة سائلة، وغالبًا ما يتسرب الغاز. لتثبيت التفاعل وتقليل الخسائر الكيميائية، تُضاف عادةً كمية مناسبة من القلوي، المعروف باسم القلوي الواقي، لتعزيز التفاعل في اتجاه التحلل المائي الضعيف.

الذهب ذو الحبيبات الدقيقة يتميز بمساحة سطح مكشوفة كبيرة بعد الطحن، ويذوب بسهولة بالسيانيد. إضافةً إلى ذلك، تذوب جزيئات الذهب على شكل رقائق وكرات صغيرة، بالإضافة إلى جزيئات ذات مسام داخلية، بسهولة نسبية. عندما يكون تركيز اللب منخفضًا، تكون اللزوجة منخفضة، ومعدلات انتشار أيونات السيانيد والأكسجين في المحلول إلى سطح جزيئات الذهب عالية. ونتيجةً لذلك، يذوب الذهب بسرعة، ويكون معدل الاستخلاص مرتفعًا. ومع ذلك، فإن التركيز المنخفض سيزيد من حجم اللب، مما يؤدي إلى متطلبات أكبر للمعدات واستهلاك أعلى للكاشف. يتراوح تركيز اللب المناسب بين 40% و50%. عندما يحتوي الخام على كمية كبيرة من المخاط وله خصائص معقدة، يجب التحكم في التركيز عند 20% و30%.

تشكل الشوائب أغشية مختلفة على سطح جزيئات الذهب، مما يؤثر على ترشيح الذهب. تتفاعل المعادن المرتبطة مع الأكسجين والسيانيد والقلويات، مما يعيق ترشيح الذهب. مع زيادة وقت الترشيح، يرتفع معدل الترشيح إلى حد معين، ولكن بعد ذلك ينخفض ​​المعدل. وذلك لأن حجم وحجم جزيئات الذهب يتناقصان، وتتوسع المسافة بين السيانيد والأكسجين المذاب ومجمعات الذهب، ويشكل تراكم الشوائب غشاءً ضارًا بالترشيح. كما يؤثر "انحشار" المحرك في خزان الترشيح، الناتج عن التركيز العالي، وانخفاض الدقة، وانخفاض حجم الهواء، والخلوص الهيكلي بين الدافع السفلي وقاع الخزان، على ترشيح الذهب. بعد انحشار الخزانات في ورشة السيانيد، قام العمال بتدوير الآلة يدويًا واستخدموا مدافع مائية عالية الضغط ومدافع هوائية وقضبان فولاذية طويلة لفتح خطوط الأنابيب المسدودة. في النهاية، وُجد أن الخلوص بين المروحة السفلية وقاع الخزان كان أربعة أضعاف القيمة الطبيعية. حُلّت المشكلة بعد التعديل.

عملية الكربون في اللب (CIP) لاستخراج الذهب

تشمل العوامل التشغيلية امتزاز الكربون المنشط ، وإزالة الامتزاز والتحليل الكهربائي، وتجديد الكربون.

قبل استخدام الكربون الجديد، من الضروري "تدوير الحواف وإزالة الشوائب" من خلال الطحن المسبق. عند شراء الكربون، يجب التأكد من قدرته على الامتصاص ومتانته. يجب أن تتراوح كثافة التعبئة بين 0.50 و0.55 كجم/لتر، وأن يكون حجم الجسيمات منتظمًا ومتجانسًا، وعادةً ما يكون من 6 إلى 12 شبكة أو 6 إلى 16 شبكة. يجب ألا يتجاوز محتوى الرماد ومحتوى الجسيمات صغيرة الحجم 3%. في مصنع الكربون في اللب، أدى ارتفاع نسبة الكربون المسحوق إلى ارتفاع درجة الذهب في سائل الذيل بأكثر من 16 ضعفًا عن المعدل الطبيعي، مما أدى إلى فقدان الذهب. ونتيجةً لذلك، كان لا بد من استبدال الكربون بالكامل.

تزداد كثافة الكربون في خزانات الامتزاز تدريجيًا. وبالنظر إلى شيخوخة الكربون، يُعدّ الاستخراج المتكرر مفيدًا لاستعادة الذهب. غيّر مصنع الكربون في اللب دورة استخراج الكربون من ثلاثة أيام إلى يوم بعد يوم، وزاد الإنتاج بمقدار الربع. عندما يفيض الخزان وينفد الكربون، من المحتم فقدان الذهب. ويعود ذلك أساسًا إلى انسداد شاشة احتجاز الكربون. يجب إزالة الحطام مسبقًا بعد المصنف والهيدروسيكلون. تُستخدم شاشة أسطوانية أفقية كشاشة احتجاز الكربون. ويمكن أيضًا حل المشكلة عن طريق تقليل تركيز اللب أو كثافة الكربون السفلي وزيادة حجم الهواء في مجرى الهواء بجانب الشاشة.

يُعد تسرب الكربون من خزان الامتزاز الأخير أمرًا غير مرغوب فيه للغاية. يُعدّ وجود مصفاة أمان بقطر 40 شبكة على خزان خلط المخلفات نقطة تفتيش أساسية. يجب فحصها وصيانتها بانتظام لضمان سلامتها. لتقليل تآكل الكربون، يُستخدم التحريك منخفض السرعة بشكل شائع.

تُجرى عملية الإزالة والتحليل الكهربائي في محلول من هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 1% وسيانيد الصوديوم تحت ضغط يتراوح بين 0.35 و0.39 ميجا باسكال، حيث تتم الإزالة عند درجة حرارة تتراوح بين 135 و160 درجة مئوية، وهي أعلى من درجة غليان المحلول. ويكون تركيز الذهب في الكربون النقي أقل من 50 غ/طن. وتُستخدم حاليًا عمليات الإزالة والتحليل الكهربائي الخالية من السيانيد على نطاق واسع.

لتجديد الكربون، يُنقع عادةً في حمض النيتريك المخفف بنسبة 3% إلى 5% أو حمض الهيدروكلوريك لمدة ساعة ونصف إلى ساعة واحدة. يجب على العمال تقليبه بشكل متقطع. بعد إخراجه من الخزان، يُنقع في الماء لإزالة محلول استخلاص الحمض. ثم يُنقع في هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 0.5% لمعادلة الحمض المتبقي. وأخيرًا، يُغسل بكمية من الماء تعادل ضعفي أو ثلاثة أضعاف حجم طبقة الكربون.