عملية سيانيد الوحل الكاملة لخامات الذهب المنتشرة

1. مقدمة

مع التطور المستمر لصناعة تعدين الذهب، تتناقص موارد خام الذهب سهلة المعالجة تدريجيًا. لذلك، من الأهمية بمكان دراسة عمليات استخلاص وصهر خامات الذهب المقاومة للحرارة، مثل خامات الذهب من النوع المنتشر من الزرنيخ - عروق الأنتيمون. تتميز هذه الخامات بتركيبة متكاملة.

علم الميراكولوجيا، حيث يرتبط الزرنيخبيريت والستيبنيت ارتباطًا وثيقًا بمعادن العروق المعدنية في صورة منتشرة، مما يجعل استخلاص الذهب صعبًا. تُعد عملية السيانيد باستخدام المخاط بالكامل طريقة شائعة لاستخلاص الذهب، ولكن بالنسبة لهذا النوع من الخام، غالبًا ما تواجه مشاكل مثل انخفاض معدل استخلاص الذهب وارتفاع استهلاك الكواشف. يمكن أن يؤدي تحسين هذه العملية إلى تحسين معدل استغلال الموارد والفوائد الاقتصادية لمناجم الذهب بشكل فعال.

2. خصائص خامات الذهب من النوع المنتشر من الزرنيخ - عرق الأنتيمون

2.1 التركيب المعدني

في خامات الذهب من النوع المنتشر من الزرنيخ والأنتيمون، يُعدّ الزرنيخ والستيبنيت المعدنين الرئيسيين اللذين يؤثران في استخلاص الذهب. تتميز جزيئات الذهب الطبيعية في الخام بأحجام جسيمات غير متساوية للغاية. وتتوزع بشكل رئيسي في الشقوق والفراغات بين حبيبات البيريت والزرنيخ، أو تكون مغلفة بهما. وفي بعض الأحيان، يتواجد الذهب مع الستيبنيت، ويكون جزء منه مدمجًا في معادن العروق المعدنية مثل الليمونيت أو الكوارتز. ويوجد جزء من البيريت في الخام على شكل انتشارات دقيقة الحبيبات في معادن العروق المعدنية، وله علاقة تكافلية وثيقة مع الزرنيخ والماركاسيت. ويتميز الزرنيخ عمومًا بحجم جسيمات دقيق نسبيًا، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالبيريت. ويتكون هيكل الخام بشكل رئيسي من عروق معدنية منتشرة، حيث يتداخل معظم الستيبنيت والزرنيخ مع معادن العروق المعدنية بطريقة منتشرة.

2.2 العناصر الضارة

يُعدّ وجود الزرنيخ (As) والأنتيمون (Sb) في الخام عاملاً غير مواتٍ للغاية لعملية استخلاص الذهب بالسيانيد. إذ تتفاعل هذه العناصر مع السيانيد والأكسجين خلال هذه العملية، مستهلكةً كمية كبيرة من المواد الكيميائية ومُقلّلةً من معدل استخلاص الذهب. فعلى سبيل المثال، يُمكن للزرنيخ أن يُشكّل مركباتٍ مختلفةً تحتوي عليه في محلول السيانيد، والتي لا تستهلك السيانيد فحسب، بل قد تُشكّل أيضاً طبقاتٍ واقيةً على سطح جزيئات الذهب، مما يُعيق التلامس بين الذهب وأيونات السيانيد.

3. المشاكل الموجودة في عملية سيانيد الوحل بالكامل

3.1 معدل استخلاص الذهب منخفض

غالبًا ما تؤدي المعالجة المباشرة بالسيانيد الطيني لخامات الذهب من النوع المنتشر من الزرنيخ والأنتيمون إلى انخفاض معدل استخلاص الذهب. ونظرًا لتركيبه المعدني المعقد ووجود عناصر ضارة فيه، يصعب إذابة الذهب تمامًا بالسيانيد. وفي بعض الخامات، لا تتجاوز نسبة الاستخلاص بالسيانيد الطيني حوالي 47.62%.

3.2 استهلاك عالي من الكواشف

تتطلب عملية السيانيد كمية كبيرة من السيانيد كعامل استخلاص. ومع ذلك، في وجود الزرنيخ والأنتيمون وعناصر ضارة أخرى، يزداد استهلاك السيانيد بشكل ملحوظ. إضافةً إلى ذلك، قد يتفاعل وجود بعض معادن الكبريتيد في الخام مع السيانيد، مما يزيد من استهلاك الكواشف. على سبيل المثال، قد يؤدي تفاعل معادن الكبريتيد مع السيانيد إلى تكوين معقدات سيانو متنوعة، مما يقلل من تركيز السيانيد الحر في الملاط ويؤخر استخلاص الذهب.

4. استراتيجيات التحسين لعملية سيانيد الوحل بالكامل

4.1 طرق المعالجة المسبقة

4.1.1 المعالجة المسبقة للاستخلاص القلوي

يمكن استخدام هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) كعامل استخلاص قلوي لإزالة بعض العناصر الضارة بفعالية. ومن خلال تجارب العوامل المتعامدة، ثبت أنه في بعض الخامات، عندما تكون دقة طحن المعدن -200 شبكة (أي 85%)، وتركيز الاستخلاص القلوي 60 كجم/طن، ومدة الاستخلاص القلوي 32 ساعة، ودرجة حرارة الاستخلاص القلوي 26 درجة مئوية، يمكن تحسين تأثير السيانيد اللاحق. ويمكن للاستخلاص القلوي إذابة بعض المعادن المحتوية على الزرنيخ والأنتيمون إلى حد ما، مما يقلل من تأثيرها السلبي على عملية الاستخلاص بالسيانيد.

4.1.2 المعالجة المسبقة بالأحماض

يمكن أن تكون المعالجة المسبقة بالأحماض، مثل استخدام حمض النيتريك (HNO₃) وحمض الهيدروكلوريك (HCl)، فعّالة أيضًا. إذ تُقلل هذه المعالجة من استهلاك السيانيد. فعلى سبيل المثال، بعد المعالجة المسبقة، ينخفض ​​استهلاك السيانيد بمقدار 340-210 ملغم/لتر على التوالي، وترتفع معدلات استخلاص الذهب المقابلة إلى 98.87% و95.11% على التوالي. كما تُذيب المعالجة المسبقة بالأحماض بعض معادن الكربونات وجزءًا من معادن الكبريتيد في الخام، مما يُقلل من تأثير هذه المعادن على عملية السيانيد.

4.1.3 المعالجة المسبقة للتحميص

يمكن تحقيق نتائج جيدة أيضًا بتحميص الخام عند درجة حرارة تتراوح بين 600 و1000 درجة مئوية لمدة تتراوح بين نصف ساعة وساعتين قبل المعالجة بالسيانيد. تُظهر نتائج المعالجة بالسيانيد على العينات المحمصة انخفاضًا كبيرًا في استهلاك السيانيد بمقدار 1150 ملغم/لتر، وزيادة في معدل استخلاص الذهب بنسبة 5.2%. بالإضافة إلى ذلك، انخفضت محتويات الزرنيخ والأنتيمون والكادميوم والزئبق في العينة المحمصة (المحمصة عند 1000 درجة مئوية لمدة ساعتين) بشكل ملحوظ. يُمكن للتحميص تحويل المعادن الكبريتية إلى أكاسيد معدنية، مما يجعل الذهب أكثر سهولة في الاستخلاص بالسيانيد.

4.2 تحسين ظروف السيانيد

4.2.1 تركيز السيانيد

بالنسبة للخامات ذات الخصائص المختلفة، يجب تحديد تركيز السيانيد المناسب. بالنسبة للنوع الأول من عينة الخام التي تحتوي على 10.5 جزء في المليون من الذهب مع نسبة عالية من الزرنيخ والأنتيمون، يكون التركيز الأمثل للسيانيد 4000 ملغم/لتر، أما بالنسبة للنوع الثاني من عينة الخام التي تحتوي على نسبة منخفضة من الذهب (2.5 جزء في المليون) ونسبة عالية من الفضة (160 جزء في المليون)، فيكون التركيز الأمثل للسيانيد 2500 ملغم/لتر. ويمكن لضبط تركيز السيانيد وفقًا لخصائص الخام ضمان كفاءة استخلاص الذهب مع تقليل نفايات الكواشف.

4.2.2 قيمة الرقم الهيدروجيني

تؤثر قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) لمحلول السيانيد بشكل كبير على عملية الاستخلاص. بالنسبة للعينة الأولى، يكون الرقم الهيدروجيني الأمثل 11.1، وللعينة الثانية 10.5. يضمن الحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني المناسبة استقرار محلول السيانيد، ويعزز التفاعل بين الذهب وأيونات السيانيد.

4.2.3 وقت السيانيد

يجب أيضًا تحسين زمن السيانيد. لكلا نوعي العينات المذكورين أعلاه، يكون زمن السيانيد المناسب 24 ساعة. قد لا يؤدي إطالة زمن السيانيد بالضرورة إلى زيادة كبيرة في معدل استخلاص الذهب، ولكنه سيزيد من تكاليف الإنتاج. لذلك، يُعد تحديد زمن السيانيد المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتحسين كفاءة الإنتاج.

4.2.4 استخدام العوامل المؤكسدة

يمكن تحسين حركية استخلاص الذهب باستخدام عوامل مؤكسدة مثل H₂O₂ (0.015 مولار)، أو الهواء (0.15 لتر/دقيقة)، أو خليط من H₂O₂ والهواء. ومن بين هذه العوامل، يُعد حقن الهواء له التأثير الإيجابي الأبرز على حركية الاستخلاص. إذ يمكن لعوامل الأكسدة تحويل بعض المواد المختزلة في الخام إلى أشكال مؤكسدة، مما يُعزز إذابة الذهب.

5. دراسات الحالة

في منجم ذهب في مقاطعة قانسو، جرى تحسين عملية معالجة خام الذهب المنتشر ذي العروق الزرنيخية والأنتيمونية بالسيانيد باستخدام الطين. ومن خلال المعالجة المسبقة بالترشيح القلوي باستخدام هيدروكسيد الصوديوم، وتحسين نعومة الطحن، وتركيز الترشيح القلوي، والمدة، ودرجة الحرارة، ثم إجراء عملية السيانيد بتركيز مناسب من سيانيد الصوديوم ومدة مناسبة، ارتفع معدل استخلاص السيانيد من 47.62% إلى 85.04%. وفي حالة أخرى، في رواسب ذهب ذات تركيبة خام معقدة، وبعد المعالجة المسبقة بالحمض والتحميص، ثم تعديل ظروف السيانيد ، تحسن معدل استخلاص الذهب بشكل ملحوظ، وانخفض استهلاك السيانيد بشكل فعال.

6. اختتام

يُعد تحسين عملية السيانيد الطيني الكامل لخامات الذهب المنتشرة من نوع الزرنيخ والأنتيمون طريقةً فعّالة لتحسين كفاءة استخلاص الذهب وخفض تكاليف الإنتاج. باختيار طرق المعالجة المسبقة المناسبة، مثل الاستخلاص القلوي، والمعالجة المسبقة الحمضية، والمعالجة المسبقة بالتحميص، وتحسين ظروف الاستخلاص بالسيانيد، بما في ذلك تركيز السيانيد، وقيمة الرقم الهيدروجيني، ومدة الاستخلاص بالسيانيد، واستخدام عوامل مؤكسدة، يُمكن تحقيق تحسينات ملحوظة في معدل استخلاص الذهب واستهلاك الكواشف. ينبغي على مناجم الذهب المختلفة اختيار استراتيجيات التحسين وفقًا لخصائص خاماتها لتحقيق أفضل الفوائد الاقتصادية والبيئية.