ما هي عمليات إزالة سيانيد الصوديوم من مخلفات الذهب؟

المقدمة

في صناعة تعدين الذهب، يُستخدم السيانيد على نطاق واسع في عملية الاستخلاص لفعاليته في إذابة الذهب من الخامات. مع ذلك، يُشكل وجود السيانيد في مخلفات التعدين مخاطر بيئية وأمنية جسيمة. لذا، يُعد تطوير وتطبيق عمليات فعّالة لإزالة السيانيد أمرًا بالغ الأهمية. تستعرض هذه المقالة مختلف عمليات إزالة السيانيد المُستخدمة في معالجة مخلفات تعدين الذهب ، بهدف توفير فهم شامل للتقنيات المتاحة.

طريقة الكلورة القلوية

مبدأ

تُعدّ طريقة الكلورة القلوية من أكثر الطرق شيوعًا لإزالة السيانيد. في هذه الطريقة، تُضاف المؤكسدات القائمة على الكلور إلى مخلفات التعدين في وسط قلوي. يتفاعل الكلور مع أيونات السيانيد (CN-) لتكوين نواتج أقل سمية. يحدث التفاعل على مرحلتين رئيسيتين: في المرحلة الأولى، يتأكسد السيانيد إلى سيانات (CNO-)، وفي المرحلة الثانية، يتحلل السيانات إلى غاز النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى غير ضارة.

المزايا

• كفاءة عالية : يمكنها تقليل التركيزات العالية من السيانيد في مخلفات الذهب بشكل فعال لتلبية حدود التصريف التنظيمية.

• قابل للتطبيق على نطاق واسع : مناسب لمجموعة واسعة من المخلفات ذات تركيزات وتراكيب مختلفة من السيانيد.

• تكنولوجيا راسخة : العملية مفهومة جيداً، وهناك خبرة صناعية واسعة في تطبيقها.

عيوب

• المواد المسببة للتآكل : يمكن أن تكون المؤكسدات القائمة على الكلور مسببة للتآكل للمعدات، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة وتقصير عمر المعدات.

• المنتجات الثانوية السامة : أثناء التفاعل، هناك خطر من توليد منتجات ثانوية سامة مثل غاز الكلور إذا لم يتم التحكم في العملية بشكل صحيح.

• استهلاك المواد الكيميائية المرتفع : يتطلب كمية كبيرة نسبياً من المؤكسدات القائمة على الكلور، مما قد يزيد من تكاليف التشغيل.

دراسة الحالة

استخدم منجم ذهب في الهند طريقة الكلورة القلوية لمعالجة مخلفاته المحتوية على السيانيد. وبالتحكم الدقيق في درجة حموضة خليط المخلفات عند حوالي 10-11، وإضافة كمية مناسبة من مسحوق التبييض (مؤكسد شائع قائم على الكلور)، انخفض إجمالي محتوى السيانيد في المخلفات من تركيز أولي قدره 200 ملغم/لتر إلى أقل من 0.1 ملغم/لتر بعد المعالجة. وقد استوفت المخلفات المعالجة معايير التصريف البيئي المحلية.

عملية INCO (ثاني أكسيد الكبريت - عملية الهواء)

مبدأ

تُعد عملية INCO، المعروفة أيضًا باسم عملية ثاني أكسيد الكبريت - الهواء، تقنيةً مهمةً أخرى لإزالة السيانيد. في هذه العملية، يُضاف ثاني أكسيد الكبريت والهواء إلى خليط المخلفات بوجود محفز نحاسي. يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت إلى كبريتات، ويساعد الأكسجين الموجود في الهواء على أكسدة السيانيد. يُسرّع محفز النحاس من معدل التفاعل، محولًا السيانيد إلى ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين ومواد أخرى.

المزايا

• انخفاض استهلاك المواد الكيميائية : بالمقارنة مع بعض الطرق الأخرى، فإنها تتطلب مدخلات كيميائية أقل لأنها تستخدم الهواء كمصدر للمؤكسد.

• انخفاض المنتجات الثانوية السامة : ينتج عنه عدد أقل من المنتجات الثانوية السامة مقارنة بالكلورة القلوية، مما يجعله خيارًا أكثر ملاءمة للبيئة.

• فعال من حيث التكلفة : يمكن أن يكون فعالاً من حيث التكلفة للعمليات واسعة النطاق نظرًا للتكلفة المنخفضة نسبيًا لثاني أكسيد الكبريت والهواء.

عيوب

• متطلبات المحفز : يُضيف استخدام محفز نحاسي تعقيداً إلى العملية. يجب صيانة المحفز ومراقبته بعناية، وقد يؤثر فقدانه أو تعطيله على كفاءة العملية.

• حساسية الرقم الهيدروجيني : تتأثر هذه العملية بدرجة حموضة مخلفات التعدين. يجب الحفاظ على ظروف الرقم الهيدروجيني المثلى لإزالة السيانيد بكفاءة، وعادةً ما تكون في نطاق 8-9.

• معدل تفاعل أبطأ : معدل التفاعل أبطأ نسبياً مقارنة ببعض عمليات الأكسدة الأخرى، والتي قد تتطلب أوعية تفاعل أكبر وأوقات إقامة أطول.

دراسة الحالة

قامت إحدى عمليات تعدين الذهب واسعة النطاق بتطبيق عملية INCO. من خلال تركيب نظام تفاعل مخصص لإدخال ثاني أكسيد الكبريت والهواء، والتحكم الدقيق في جرعة محفز النحاس، تمكنوا من خفض تركيز السيانيد في مخلفاتهم من 150 ملغم/لتر إلى أقل من 50 ملغم/لتر. وقد استوفى هذا المستوى متطلبات مستوى السيانيد القابل للتفكك الحمضي الضعيف (WAD) المقبولة في الصناعة للتخلص من مخلفات التعدين.

طرق المعالجة البيولوجية

مبدأ

تتضمن المعالجة البيولوجية لمخلفات الذهب المحتوية على السيانيد استخدام كائنات دقيقة كالبكتيريا والفطريات. تستطيع هذه الكائنات استقلاب السيانيد كمصدر للنيتروجين أو الكربون. على سبيل المثال، تستطيع بعض البكتيريا تحويل السيانيد إلى أمونيا من خلال تفاعلات إنزيمية. وتتمثل العملية الكلية في سلسلة معقدة من التفاعلات الكيميائية الحيوية، حيث تقوم الكائنات الدقيقة بتحليل جزيء السيانيد في ظل ظروف بيئية محددة، مثل درجة الحرارة المناسبة، ودرجة الحموضة (pH)، وتوافر العناصر الغذائية.

المزايا

• صديق للبيئة : المعالجة البيولوجية هي خيار أكثر استدامة لأنها لا تُدخل مواد كيميائية ضارة إضافية إلى البيئة.

• منخفضة التكلفة : بمجرد إنشاء المزرعة الميكروبية، يمكن أن تكون تكاليف التشغيل منخفضة نسبيًا حيث يمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تتكاثر ذاتيًا وتستخدم العناصر الغذائية الطبيعية.

• المعالجة الانتقائية : يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة أن تستهدف السيانيد بشكل انتقائي، تاركة المعادن القيمة الأخرى في المخلفات دون إزعاج.

عيوب

• عملية بطيئة : تتميز العمليات البيولوجية عموماً بمعدلات تفاعل أبطأ مقارنةً بطرق الأكسدة الكيميائية. وقد يتطلب ذلك مفاعلات حيوية واسعة النطاق وفترات معالجة طويلة.

• الحساسية للظروف البيئية : الكائنات الدقيقة شديدة الحساسية للتغيرات في درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، ووجود مواد سامة أخرى في مخلفات التعدين. حتى التغيرات الطفيفة يمكن أن تعطل النشاط الميكروبي وتقلل من فعالية إزالة السيانيد.

• تعقيد بدء التشغيل : قد يكون إنشاء مزرعة ميكروبية مستقرة وفعالة لتحليل السيانيد أمرًا صعبًا. ويتطلب ذلك اختيارًا دقيقًا وتأقلمًا للكائنات الحية الدقيقة المناسبة.

دراسة الحالة

أجرى منجم ذهب تجربةً على نظام معالجة بيولوجية. استخدموا مفاعلًا حيويًا مصممًا خصيصًا، مملوءًا بمجموعة من البكتيريا المحللة للسيانيد. بعد تشغيل طويل الأمد وتحسين مستمر للظروف البيئية في المفاعل الحيوي، تمكنوا من خفض تركيز السيانيد في المخلفات من 80 ملغم/لتر إلى حوالي 10 ملغم/لتر. مع ذلك، تطلبت هذه العملية عدة أشهر من بدء التشغيل والتعديل لتحقيق أداء مستقر.

عملية غسل المخلفات وتجريد البركة (WPS)

مبدأ

تتكون عملية WPS من خطوتين رئيسيتين: غسل مخلفات التعدين، ونزع السيانيد في البركة أو الخزان. في خطوة الغسل، تُستخدم مكثفات عالية السرعة تعمل بتيار معاكس لغسل مخلفات التعدين. يساعد هذا على إزالة كمية كبيرة من المحلول المحتوي على السيانيد من المخلفات. ثم يُعرَّض فائض المكثف، الذي يحتوي على السيانيد، لعملية نزع في البركة أو الخزان. في عملية النزع، يُعرَّض المحلول الغني بالسيانيد للهواء أو عوامل نزع أخرى. يُنزع السيانيد، على شكل غاز سيانيد الهيدروجين، من المحلول، ويمكن استعادته أو معالجته بشكل إضافي. يمكن إعادة تدوير الماء المنزوع إلى مرحلة الغسل، مما يساعد على إدارة توازن الماء.

المزايا

• استعادة الموارد : تسمح هذه العملية باستعادة السيانيد، والذي يمكن إعادة تدويره مرة أخرى إلى عملية الترشيح، مما يقلل من إجمالي استهلاك السيانيد في المنجم.

• إدارة المياه : من خلال إعادة تدوير المياه المستخرجة، يساعد ذلك في إدارة توازن المياه في عملية التعدين، مما يقلل الحاجة إلى سحب المياه العذبة ويقلل من تصريف مياه الصرف الصحي.

• الاستفادة من البنية التحتية الحالية : يمكن لعملية WPS في كثير من الأحيان الاستفادة من البنية التحتية الحالية للمصنع مثل المكثفات وأحواض مياه المعالجة، مما يقلل الحاجة إلى استثمارات رأسمالية كبيرة.

عيوب

• التعقيد في التشغيل : تتضمن العملية خطوات متعددة وتتطلب تحكمًا دقيقًا في المعايير مثل كفاءة الغسيل ومعدل التجريد ونسب إعادة تدوير المياه.

• كفاءة استخلاص السيانيد : يمكن أن تتأثر كفاءة استخلاص السيانيد بعوامل مثل تركيز السيانيد الأولي في المخلفات، وجودة عمليات الغسل والتجريد، ووجود مواد أخرى متداخلة.

• مخاوف تتعلق بالرائحة والسلامة : قد تُطلق عملية التجريد غاز سيانيد الهيدروجين، وهو غاز ذو رائحة نفاذة وسام للغاية. لذا، يجب اتخاذ تدابير السلامة المناسبة لمنع تسرب الغاز وضمان سلامة العمال.

دراسة الحالة

طبقت شركة لتعدين الذهب عملية WPS. ومن خلال تحديث مُكثِّفاتها الحالية لتحسين عملية الغسيل، وإنشاء بركة مغطاة لنزع السيانيد، تمكنت الشركة من تحقيق معدل استرداد للسيانيد يصل إلى 70%. وأُعيد تدوير السيانيد المُستعاد بنجاح إلى دائرة الاستخلاص، مما قلل تكاليف شراء السيانيد بشكل كبير.

خاتمة

تُعد إزالة السيانيد من مخلفات الذهب أمرًا بالغ الأهمية لحماية البيئة وممارسات التعدين المستدامة. ولكلٍّ من عمليات إزالة السيانيد التي تمت مناقشتها، بما في ذلك الكلورة القلوية، وعملية INCO، والمعالجة البيولوجية، وعملية WPS، مزاياها وعيوبها الفريدة. ويعتمد اختيار العملية الأنسب على عوامل مختلفة، مثل تركيز السيانيد الأولي في المخلفات، وتركيبها، والبنية التحتية المتاحة، وتحليل التكلفة والفائدة. وفي كثير من الحالات، قد يلزم الجمع بين هذه العمليات لتحقيق إزالة السيانيد بأقصى قدر من الكفاءة والفعالية من حيث التكلفة. ومع استمرار قطاع التعدين في مواجهة التدقيق البيئي المتزايد، سيكون البحث والتطوير المستمر في تقنيات إزالة السيانيد أمرًا ضروريًا لضمان مستقبل أنظف وأكثر استدامة.