تقنية جديدة لاستخراج الذهب: الأكسدة بالضغط - عملية السيانيد

1. مقدمة

لطالما حظي الذهب بقيمة عظيمة في مختلف المجالات، من صناعة المجوهرات إلى الإلكترونيات والتمويل. ويُعدّ استخلاص الذهب من خاماته بكفاءة واقتصادية جانبًا بالغ الأهمية في صناعة تعدين الذهب. وقد شاع استخدام عملية السيانيد التقليدية ، التي تستخدم السيانيد كعامل استخلاص لإذابة الذهب من الخام، نظرًا لارتفاع معدل الاستخلاص وانتقائيته الجيدة. إلا أنها تعاني من بعض القيود، لا سيما عند التعامل مع خامات الذهب المقاومة . وتُعرف هذه الخامات بأنها تلك التي غالبًا ما يرتبط فيها الذهب بمعادن الكبريتيد، ولا تستطيع طريقة السيانيد التقليدية استخلاص الذهب منها بفعالية. وقد أدى ذلك إلى تطوير تقنيات جديدة، من أبرزها عملية الأكسدة بالضغط والسيانيد.

2. مبدأ عملية الأكسدة بالضغط - السيانيد

2.1 أكسدة الضغط

الخطوة الأولى في هذه العملية الجديدة هي الأكسدة بالضغط. في خامات الذهب المقاومة للحرارة، عادةً ما يكون الذهب مُغلّفًا بمعادن كبريتيد مثل البيريت والأرسينوبيريت. في الظروف العادية، لا يستطيع السيانيد الوصول إلى الذهب بفعالية. تُجرى الأكسدة بالضغط في جهاز تعقيم حراري (أوتوكلاف) عند درجات حرارة وضغوط مرتفعة (عادةً ما بين ١٢٠ و٢٢٠ درجة مئوية). في هذه البيئة عالية الحرارة والضغط، تتأكسد معادن الكبريتيد. تُفكك عملية الأكسدة هذه معادن الكبريتيد، مُطلقةً الذهب المُغلّف، مما يُسهّل الوصول إليه في خطوة السيانيد اللاحقة.

2.2 السيانيد

بعد الأكسدة بالضغط، يُعالَج خليط الخام بعملية السيانيد. تتفاعل أيونات السيانيد مع الذهب في وجود الأكسجين. يُشكِّل الذهب مُركَّبًا قابلًا للذوبان مع أيونات السيانيد، والذي يُمكن فصله عن مُكوِّنات الخام المتبقية بطرق مثل فصل المواد الصلبة عن السائلة.

3. تدفق العملية

3.1 تحضير الخام

المرحلة الأولى هي تحضير الخام. يُسحق خام الذهب المقاوم للحرارة الخام ويُطحن إلى حجم جسيمات دقيقة. هذا يزيد من مساحة سطح الخام، مما يُفيد في كلٍّ من عمليتي الأكسدة بالضغط والسيانيد. الهدف هو الوصول إلى حجم جسيمات يسمح بتفاعلات كيميائية فعّالة مع الحفاظ على سهولة التحكم في خطوات المعالجة اللاحقة.

3.2 مرحلة أكسدة الضغط

يُغذّى الخام المطحون ناعمًا بعد ذلك في جهاز التعقيم بالبخار (الأوتوكلاف). يُضاف الأكسجين إلى الجهاز، وتُضبط درجة الحرارة والضغط إلى المستويات المناسبة. يختلف زمن بقاء الخام في جهاز التعقيم بالبخار باختلاف طبيعة الخام، ولكنه عادةً ما يكون عدة ساعات. خلال هذه الفترة، تتأكسد معادن الكبريتيد في الخام. بعد اكتمال عملية الأكسدة تحت الضغط، يُفرّغ الملاط من جهاز التعقيم بالبخار.

3.3 مرحلة السيانيد

يُبرّد معلق الخام المؤكسد ثم يُنقل إلى خزان السيانيد. يُضاف محلول السيانيد، وعادةً ما يكون سيانيد الصوديوم ، إلى الخزان. يُحرّك المعلق لضمان تلامس جيد بين محلول السيانيد وجزيئات الخام. يتفاعل الذهب الموجود في الخام مع أيونات السيانيد لتكوين المركب القابل للذوبان. تستغرق عملية السيانيد عادةً عدة ساعات للوصول إلى معدل استخلاص عالٍ للذهب.

3.4 استعادة الذهب

بعد عملية السيانيد، تتمثل الخطوة التالية في استخلاص الذهب من محلول السيانيد. إحدى الطرق الشائعة هي عملية الكربون في اللب (CIP) أو الكربون في الترشيح (CIL). يُضاف الكربون المنشط إلى محلول السيانيد، فيمتص مركب الذهب-السيانيد على سطح الكربون المنشط . ثم يُفصل الكربون المحمل بالذهب عن المحلول. طريقة أخرى هي ترسيب الزنك، حيث يُضاف مسحوق الزنك إلى محلول السيانيد. يحل الزنك محل الذهب من المركب، مكونًا ذهبًا معدنيًا، يمكن ترشيحه وتنقيته لاحقًا.

3.5 معالجة المخلفات

المادة المتبقية بعد استخلاص الذهب هي المخلفات. ولأن هذه المخلفات قد تحتوي على بعض السيانيد ومواد ضارة أخرى، فإن معالجتها بشكل صحيح ضرورية. عادةً ما تخضع المخلفات لعمليات إزالة السموم لتفكيك السيانيد المتبقي. ويمكن تحقيق ذلك بطرق مثل الأكسدة الكيميائية أو المعالجة البيولوجية. بعد إزالة السموم، يمكن التخلص من المخلفات بأمان.

4. مزايا عملية الأكسدة بالضغط - السيانيد

4.1 معدل استرداد الذهب المرتفع

بالنسبة لخامات الذهب المقاومة للحرارة، يمكن لعملية الأكسدة بالضغط والسيانيد تحقيق معدلات استرداد ذهب أعلى بكثير مقارنةً بالسيانيد التقليدي. في بعض الحالات، قد يصل معدل استرداد الذهب إلى أكثر من 90%، بينما قد لا يحقق السيانيد التقليدي سوى 30-60% لنفس الخامات المقاومة للحرارة. ويرجع ذلك إلى أن خطوة الأكسدة بالضغط تُحرر الذهب بفعالية من معادن الكبريتيد، مما يسمح للسيانيد بالتفاعل معه بكفاءة أكبر.

4.2 القدرة على التكيف مع خامات مختلفة

يمكن لهذه العملية معالجة مجموعة واسعة من خامات الذهب المقاومة للحرارة، سواءً كانت تحتوي على مستويات عالية من معادن الكبريتيد أو مكونات معقدة أخرى. وتوفر هذه العملية مرونةً في اختيار الخامات لشركات التعدين، إذ لا تقتصر على معالجة الخامات سهلة المعالجة فقط.

4.3 التكلفة والفعالية على المدى الطويل

على الرغم من أن الاستثمار الأولي في بناء مصنع أكسدة الضغط - السيانيد مرتفع نسبيًا نظرًا للحاجة إلى معدات متخصصة مثل أجهزة التعقيم، إلا أنه على المدى الطويل يمكن أن يكون فعالًا من حيث التكلفة. فارتفاع معدل استخلاص الذهب يعني إمكانية إنتاج المزيد من الذهب من نفس كمية الخام، مما يزيد الإيرادات. كما أن استقرار العملية نسبيًا يقلل من خطر خسائر الإنتاج الناتجة عن عدم كفاءة الاستخراج.

5. التحديات والحلول

5.1 الاستثمار الرأسمالي المرتفع

يتطلب إنشاء مصنع أكسدة الضغط والسيانيد استثمارًا رأسماليًا كبيرًا. وتُعدّ أجهزة التعقيم، الضرورية لعملية أكسدة الضغط، مكلفةً في الشراء والتركيب. ولمواجهة هذا التحدي، يُمكن لشركات التعدين النظر في خيارات المشاريع المشتركة أو التمويل طويل الأجل. كما يُمكنها إجراء دراسات جدوى مُفصّلة قبل الاستثمار لضمان الجدوى الاقتصادية للمشروع.

5.2 المخاوف البيئية والسلامة

السيانيد مادة شديدة السمية، وأي تسرب أو التخلص غير السليم منها قد يُسبب مشاكل بيئية وسلامة خطيرة. في عملية الأكسدة بالضغط - المعالجة بالسيانيد، يجب تطبيق إجراءات سلامة صارمة. يشمل ذلك استخدام معدات مانعة للتسرب، وأنظمة مغلقة لتوزيع محلول السيانيد، ومراقبة مستويات السيانيد في البيئة بانتظام. لمعالجة مخلفات التعدين، يجب استخدام تقنيات إزالة سموم متطورة لضمان عدم تسبب مخلفات التعدين المُصرّفة في أي خطر على البيئة.

5.3 التعقيد الفني

يتطلب تشغيل عملية الأكسدة بالضغط - المعالجة بالسيانيد خبرة فنية عالية. يجب تدريب العمال تدريبًا جيدًا على تشغيل جهاز التعقيم، والتحكم في درجة الحرارة والضغط، وضمان إضافة الكواشف بشكل صحيح في عملية المعالجة بالسيانيد. يمكن لشركات التعدين الاستثمار في برامج تدريبية لموظفيها أو توظيف فنيين ذوي خبرة. كما يمكنها إقامة شراكات مع مؤسسات بحثية لمواكبة أحدث التطورات التكنولوجية وضمان سير العملية بسلاسة.

6. اختتام

تُعدّ عملية الأكسدة بالضغط والسيانيد تقدمًا هامًا في مجال استخلاص الذهب، وخاصةً خامات الذهب المقاومة للحرارة. فهي تُوفّر معدلات استرداد عالية للذهب، وقابلية للتكيف مع خامات مختلفة، وفعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل. ومع ذلك، وكما هو الحال مع أي تقنية أخرى، تواجه هذه العملية تحدياتٍ مثل ارتفاع رأس المال المستثمر، والمخاوف البيئية والسلامة، والتعقيد التقني. ومن خلال مواجهة هذه التحديات من خلال التخطيط السليم، والاستثمار في السلامة والتدريب، والابتكار التكنولوجي المستمر، يُمكن لعملية الأكسدة بالضغط والسيانيد أن تلعب دورًا متزايد الأهمية في التنمية المستدامة لصناعة تعدين الذهب.