دور مساعدات الاستخلاص في استخلاص الذهب من سيانيد الصوديوم

المقدمة

لطالما كانت عملية استخلاص الذهب بالسيانيد طريقةً سائدةً نظرًا لكفاءتها العالية وتكلفتها المنخفضة نسبيًا. مع ذلك، لا تخلو هذه العملية من التحديات، كالحاجة إلى فترات استخلاص طويلة، واستهلاك كميات كبيرة من السيانيد ، ووجود معادن مقاومة قد تعيق ذوبان الذهب. وهنا يأتي دور المواد المساعدة في الاستخلاص . تُضاف هذه المواد إلى محلول الاستخلاص بالسيانيد لتعزيز استخلاص الذهب، مما يوفر نهجًا أكثر كفاءةً وفعاليةً من حيث التكلفة في تعدين الذهب.

كيف تعمل مساعدات الاستخلاص

زيادة الأكسجين المذاب

من الوظائف الأساسية للعديد من مساعدات الاستخلاص زيادة محتوى الأكسجين المذاب في محلول السيانيد. لكي يذوب الذهب في محاليل السيانيد، يلزم الأكسجين كعامل مؤكسد لتسهيل أكسدة الذهب واندماجه لاحقًا مع أيونات السيانيد. في الظروف العادية، غالبًا ما يكون الأكسجين المُزوَّد من الهواء غير كافٍ، مما يحد من معدل ذوبان الذهب. يمكن لمُساعدات الاستخلاص، مثل البيروكسيدات وفوق الكبريتات، أن تتحلل وتُطلق الأكسجين، مما يضمن تركيزًا أعلى من الأكسجين المذاب في المادة السائلة. على سبيل المثال، يتحلل بيروكسيد الهيدروجين لتوفير مصدر إضافي للأكسجين لتفاعل الذهب مع السيانيد.

تكوين الخلايا الجلفانية (أملاح المعادن الثقيلة)

يمكن لبعض أملاح المعادن الثقيلة، مثل أملاح الرصاص والزئبق والبزموت، أن تعمل كعوامل مساعدة في عملية استخلاص الذهب عن طريق تكوين خلايا جلفانية موضعية. عند إضافتها إلى معلق السيانيد، تترسب هذه المعادن الثقيلة على سطح جزيئات الذهب، مما يُحدث فرقًا في الجهد بين الذهب والمعادن الثقيلة المترسبة، الأمر الذي يُسرّع من ذوبان الذهب. يعمل الذهب كقطب موجب (أنود) حيث تحدث عملية الأكسدة، بينما تعمل المنطقة المغطاة بالمعادن الثقيلة كقطب سالب (كاثود). تُسرّع هذه العملية الكهروكيميائية بشكل ملحوظ معدل استخلاص الذهب.

الاستخلاب وإزالة الشوائب

يمكن لبعض مُساعدات الاستخلاص أن ترتبط بالشوائب الموجودة في الخام أو تُزيلها، والتي قد تُعيق عملية استخلاص السيانيد. في الخامات التي تحتوي على أيونات معدنية مثل النحاس والزنك والحديد، يمكن أن تتفاعل هذه الشوائب مع السيانيد، مما يؤدي إلى استهلاكه وتقليل الكمية المتاحة لإذابة الذهب. تُشكل عوامل الاستخلاص في مُساعدات الاستخلاص مُركبات مستقرة مع أيونات الشوائب هذه، مما يُبقيها بعيدةً ويمنع تفاعلها مع السيانيد. هذا لا يُقلل من استهلاك السيانيد فحسب، بل يُحسّن أيضًا من الكفاءة الكلية لعملية استخلاص الذهب.

أنواع مساعدات الاستخلاص وأدوارها المحددة

عامل مؤكسد

1. بيروكسيدات

• بيروكسيد الهيدروجين : يُعد بيروكسيد الهيدروجين من أكثر المواد المؤكسدة شيوعًا في عمليات استخلاص الذهب. فهو يزيد بسرعة من نسبة الأكسجين المذاب في محلول السيانيد. في التطبيقات الصناعية، يُمكن أن تُقلل إضافة بيروكسيد الهيدروجين إلى نظام استخلاص الذهب بالسيانيد مدة الاستخلاص بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، في بعض مناجم الذهب، يُمكن تقليل مدة الاستخلاص بنسبة تصل إلى 50% عند استخدام بيروكسيد الهيدروجين كمادة مساعدة. كما يُساعد أيضًا في تقليل استهلاك السيانيد، حيث يُتيح تعزيز أكسدة الذهب استخدامًا أكثر كفاءة للسيانيد.

• بيروكسيد الكالسيوم : يُعد بيروكسيد الكالسيوم مفيدًا بشكل خاص في الخامات ذات المحتوى العالي من الكبريت. فهو يتحلل ببطء أكثر من بيروكسيد الهيدروجين، مما يوفر إطلاقًا مستدامًا للأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه الحد من التحلل التحفيزي للسيانيد بواسطة المعادن المحتوية على الكبريت. في خامات الذهب عالية الكبريت، يمكن أن يؤدي استخدام بيروكسيد الكالسيوم كعامل مساعد في عملية الترشيح إلى زيادة استخلاص الذهب بنسبة 10-15% مقارنةً بالترشيح التقليدي بالسيانيد.

• بيروكسيد الباريوم : يتميز بيروكسيد الباريوم بخاصية فريدة تتمثل في إطلاق الأكسجين ببطء وثبات. وهذا يضمن تركيزًا عاليًا وثابتًا للأكسجين المذاب في المادة المعلقة لفترة طويلة. يزداد معدل ذوبان الذهب خطيًا مع زيادة كمية بيروكسيد الباريوم المضافة، بينما يبقى استهلاك السيانيد ثابتًا نسبيًا. كما أنه سهل التحضير والتطبيق في عمليات التعدين العملية.

2.بيركبريتات

• البيرسلفات عوامل مؤكسدة قوية. عند إضافتها إلى نظام استخلاص السيانيد، تتحلل لتكوين جذور كبريتات شديدة التفاعل. هذه الجذور قادرة على أكسدة الذهب بفعالية أكبر من الأكسجين الجزيئي، مما يؤدي إلى زيادة ملحوظة في معدل استخلاص الذهب. في بعض الحالات، يمكن زيادة معدل ذوبان الذهب إلى ثمانية أضعاف مقارنةً باستخلاص السيانيد التقليدي باستخدام الهواء كمصدر للأكسجين.

أملاح المعادن الثقيلة

1. أملاح الرصاص

• تُستخدم أملاح الرصاص على نطاق واسع في استخلاص السيانيد. في الخامات التي تحتوي على معادن كبريتيدية، مثل البيريت والأرسينوبيريت، يمكن أن تتفاعل هذه المعادن مع السيانيد والأكسجين، مما يؤدي إلى استهلاكها وتقليل كفاءة استخلاص الذهب. يمكن لأملاح الرصاص أن تُشكل طبقة مُخمِّدة على سطح معادن الكبريتيد، مما يُعيق تفاعلها مع السيانيد والأكسجين. في الوقت نفسه، يمكن للرصاص أن يُشكل خلية جلفانية مع الذهب، مما يُعزز ذوبانه. في مصنع كندي للسيانيد، تم التغلب بنجاح على الآثار السلبية لمعادن الكبريتيد على عملية الاستخلاص بالسيانيد، وذلك بإضافة أملاح الرصاص والحفاظ على تركيز مناسب من الأكسجين المذاب، مما أدى إلى زيادة في استخلاص الذهب بنسبة 10-15%.

2. أملاح الزئبق والبزموت

• يمكن لأملاح الزئبق وأملاح البزموت أن تعمل كمسرعات في عملية استخلاص الذهب بالسيانيد. وكما هو الحال مع أملاح الرصاص، يمكنها تكوين خلايا جلفانية مع الذهب، مما يعزز معدل الاستخلاص. مع ذلك، ونظرًا لسمية الزئبق وارتفاع تكلفة البزموت نسبيًا، فإن استخداماتها محدودة مقارنةً بأملاح الرصاص. ولكن في بعض الحالات الخاصة التي يتميز فيها الخام بخصائص فريدة، يمكن اعتبار هذه الأملاح عوامل مساعدة فعالة في عملية الاستخلاص.

عوامل التخلب وغيرها

1. حامض الستريك

• يمكن استخدام حمض الستريك كعامل مساعد في استخلاص الذهب بالسيانيد . في الخامات التي تحتوي على أيونات معدنية مثل النحاس والزنك والحديد، تستهلك هذه الأيونات السيانيد والأكسجين، مما يقلل من كفاءة استخلاص الذهب. يرتبط حمض الستريك بهذه الأيونات المعدنية مكونًا مركبات مستقرة، مثل مركب سترات النحاس. لا يقلل هذا المركب من استهلاك السيانيد والأكسجين بواسطة هذه الشوائب فحسب، بل يساعد أيضًا في تشتيت المعادن المصاحبة، مما يحسن بيئة الاستخلاص بشكل عام. في بعض التجارب المخبرية، أدت إضافة حمض الستريك إلى محلول الاستخلاص بالسيانيد إلى زيادة استخلاص الذهب بنسبة 5-10%.

2. المركبات القائمة على الأمونيا

• في بعض الحالات، يمكن استخدام المركبات القائمة على الأمونيا كمساعدات في الاستخلاص، وخاصةً في الخامات التي تحتوي على معادن النحاس والذهب. يمكن للأمونيا تكوين معقدات مع أيونات النحاس، مما يقلل من تداخل النحاس في استخلاص الذهب بالسيانيد. ومن خلال تعديل نسبة الأمونيا إلى السيانيد في محلول الاستخلاص، يمكن إذابة الذهب انتقائيًا مع تقليل ذوبان النحاس، مما يفيد في عمليات استخلاص الذهب اللاحقة.

حالات التطبيق

1.في منجم ذهب في أستراليا

• كان المنجم يُعالج خام ذهب منخفض الجودة وعالي الكبريت. باستخدام مزيج من بيروكسيد الهيدروجين وأملاح الرصاص كمساعدات في الاستخلاص، تم تحقيق تحسينات كبيرة. ازداد معدل استخلاص الذهب بنسبة 8-10% مقارنةً باستخلاص السيانيد التقليدي. وفّرت إضافة بيروكسيد الهيدروجين كمية إضافية من الأكسجين، مما عزز أكسدة الذهب، بينما منعت أملاح الرصاص التأثير السلبي لمعادن الكبريتيد. كما انخفض استهلاك السيانيد بنسبة تقارب 20%، مما أدى إلى وفورات كبيرة في التكاليف.

2. منجم ذهب صيني يتعامل مع خامات معقدة

• احتوى خام هذا المنجم على مستويات عالية من شوائب النحاس والحديد. باستخدام حمض الستريك كعامل مساعد في عملية الاستخلاص بالسيانيد، ارتفعت نسبة استخلاص الذهب من 70% إلى 78%. ارتبط حمض الستريك بأيونات النحاس والحديد، مما قلل من تداخلها في تفاعل الذهب مع السيانيد. كما انخفض زمن الاستخلاص بشكل طفيف، مما حسّن الإنتاجية الإجمالية لعملية التعدين.

اعتبارات اختيار واستخدام مساعدات الاستخلاص

1. خصائص الخام

• يُعدّ تركيب الخام أمرًا بالغ الأهمية في تحديد مُساعد الاستخلاص المُناسب. بالنسبة للخامات عالية الكبريت، قد تكون عوامل الأكسدة مثل بيروكسيد الكالسيوم أو بيروكسيد الباريوم أكثر ملاءمةً، إذ لا تقتصر فعاليتها على توفير الأكسجين فحسب، بل تُقلّل أيضًا من التأثير السلبي للكبريت. أما بالنسبة للخامات ذات المستويات العالية من أيونات المعادن الشوائب، فينبغي النظر في استخدام عوامل استخلاب مثل حمض الستريك أو المركبات القائمة على الأمونيا.

2. فعالية التكلفة

• يجب تقييم تكلفة مساعد الاستخلاص، بما في ذلك سعر الشراء والنقل والتخزين. قد تكون بعض مساعدات الاستخلاص، مثل بعض أملاح البزموت، فعّالة ولكنها باهظة الثمن نسبيًا. في مثل هذه الحالات، يجب تحقيق توازن بين التكلفة وتحسين استخلاص الذهب. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا مراعاة انخفاض استهلاك السيانيد ووقت الاستخلاص الناتج عن استخدام مساعدات الاستخلاص في تحليل التكلفة والفعالية.

3. التأثير البيئي

• نظراً للمخاوف البيئية الناجمة عن سمية السيانيد، ينبغي مراعاة الأثر البيئي عند اختيار مواد المساعدة في عملية الاستخلاص. فعلى سبيل المثال، قد تُنتج بعض المؤكسدات نواتج ثانوية تتطلب معالجة خاصة. أما استخدام أملاح الزئبق ، فرغم فعاليتها في بعض الحالات، إلا أنه مقيد بشدة نظراً لسميتها الشديدة ومخاطرها البيئية.

خاتمة

تلعب مساعدات الاستخلاص دورًا حيويًا في استخلاص الذهب بالسيانيد. فهي تُحسّن كفاءة عملية الاستخلاص بشكل ملحوظ من خلال زيادة استخلاص الذهب، وتقليل وقت الاستخلاص، وتقليل استهلاك السيانيد. ومن خلال فهم أنواع مساعدات الاستخلاص المختلفة، وآليات عملها، وكيفية اختيار الأنسب منها بناءً على خصائص الخام، يمكن لمُعدّني الذهب تحسين عملياتهم. ومع استمرار تزايد الطلب على الذهب، من المرجح أن يزداد استخدام مساعدات الاستخلاص في استخلاص السيانيد انتشارًا، مما يُسهم في ممارسات تعدين ذهب أكثر استدامة وكفاءة.