פרמטרים מרכזיים בתהליך שטיפת ציאניד: כיצד הם משפיעים על שחזור הזהב

בתעשיית הכרייה, ה- ציאנידתהליך שטיפה נותרה אחת השיטות הנפוצות ביותר להפקת זהב מעפרות. תהליך זה מבוסס על יכולתם של יוני ציאניד ליצור קומפלקסים מסיסים עם זהב, מה שמאפשר את הפרדתו ממטריצת העפרה. עם זאת, יעילות תהליך זה, ובמיוחד הפקת הזהב, תלויה במידה רבה במספר פרמטרים מרכזיים. הבנת פרמטרים אלה והשפעתם על שחזור זהב חיוני לאופטימיזציה של תהליך שטיפת הציאניד ולהבטחת כדאיות כלכלית.

ריכוז ציאניד

ריכוז הציאניד בתמיסת ההשטפה הוא פרמטר בסיסי המשפיע באופן משמעותי על הפקת הזהב. ריכוז גבוה יותר ריכוז ציאניד בדרך כלל מוביל לקצב המסה מהיר יותר של זהב. הסיבה לכך היא שריכוז ציאניד מוגבר מספק יותר יוני ציאניד זמינים להגיב עם זהב, מה שמניע את התגובה הכימית קדימה. לדוגמה, במערכת שטיפת ציאניד טיפוסית, הגדלת ריכוז הציאניד מ-0.05% ל-0.1% יכולה לגרום לעלייה ניכרת בקצב המסת הזהב. עם זאת, קיים ריכוז ציאניד אופטימלי שמעבר לו עליות נוספות אינן משפרות באופן פרופורציונלי את הפקת הזהב. ריכוז ציאניד מוגזם יכול להוביל למספר בעיות. ראשית, הוא יכול לגרום להיווצרות של תגובות לוואי לא רצויות. לדוגמה, מתכות אחרות הקיימות בעפרה, כגון נחושת, אבץ וברזל, עשויות גם הן להגיב עם ציאניד, לצרוך ציאניד ולהפחית את זמינותו להפקת זהב. שנית, ריכוזי ציאניד גבוהים מגדילים את עלות התהליך עקב הצורך בריאגנט ציאניד נוסף. בנוסף, הוא מהווה סיכונים סביבתיים מכיוון שציאניד הוא חומר רעיל ביותר, וריכוזים גבוהים יותר דורשים אמצעי בטיחות וניהול סביבתי מחמירים יותר.

ערך חומציות

ל-pH של תמיסת השטיפה תפקיד חיוני בתהליך השטיפה של ציאניד. ה-pH האופטימלי לציאנידציה של זהב נע בדרך כלל בין 9.5 ל-11. בטווח pH בסיסי זה, ציאניד קיים בעיקר בצורה של יוני ציאניד חופשיים (CN-), שהם המינים הריאקטיביים ביותר להמסת זהב. שמירה על pH מתאים היא קריטית מכיוון שבתנאים חומציים, יכול להיווצר גז מימן ציאניד (HCN). HCN הוא נדיף ורעיל ביותר, לא רק מהווה סכנה בטיחותית משמעותית לעובדים אלא גם מפחית את כמות הציאניד הזמינה להפקת זהב. מצד שני, אם ה-pH גבוה מדי, המסיסות של הידרוקסידים מתכתיים מסוימים עשויה לעלות, מה שיכול להוביל להיווצרות משקעים שיכולים לצפות את חלקיקי הזהב, להפריע למגע בין ציאניד לזהב ובכך להפחית את קצב השבת הזהב. לדוגמה, בעפרות המכילות כמויות משמעותיות של ברזל, בערכי pH גבוהים, משקעי ברזל הידרוקסיד עשויים להיווצר ולקפל חלקיקי זהב, מה שהופך אותם לבלתי נגישים לציאניד.

זמן שטיפה

משך זמן השטיפה הוא פרמטר קריטי נוסף המשפיע ישירות על מיחזור הזהב. באופן כללי, ככל שזמן השטיפה עולה, יותר זהב מומס ומוחזר. בתחילה, קצב המסת הזהב מהיר יחסית, שכן ציאניד טרי מגיב עם משטחי זהב חשופים. עם זאת, עם הזמן, קצב מיצוי הזהב יורד בהדרגה. הסיבה לכך היא שככל שהתגובה מתקדמת, חלקיקי הזהב הופכים קטנים יותר, ושטח הפנים הזמין לתגובה פוחת. כמו כן, ריכוז הציאניד בתמיסה פוחת ככל שהוא נצרך בתגובה, והצטברות תוצרי התגובה יכולה להאט את קצב התגובה. לדוגמה, במעגל שטיפה של ציאניד מתוכנן היטב, ייתכן שיחלפו 24-48 שעות כדי להשיג רמה גבוהה של מיחזור זהב. אך אם זמן השטיפה קצר מדי, כמות משמעותית של זהב עלולה להישאר ללא מיצוי. לעומת זאת, הארכת זמן השטיפה מעבר לנקודה האופטימלית עשויה לא להביא לעלייה משמעותית בהפקת הזהב, אך תגדיל את עלויות התפעול, כגון צריכת אנרגיה עבור ערבוב ושאיבה, ועשויה גם להוביל לפירוק תמיסת הציאניד עקב חשיפה ממושכת יותר לאוויר ולגורמים סביבתיים אחרים.

טֶמפֶּרָטוּרָה

טמפרטורת תהליך ההדחה משפיעה גם על קצב הפקת הזהב. העלאת הטמפרטורה בדרך כלל מאיצה את התגובה הכימית בין ציאניד לזהב, מה שמוביל לקצב גבוה יותר של המסת זהב. טמפרטורות גבוהות יותר מגבירות את האנרגיה הקינטית של מולקולות המגיבים, ומאפשרות להן להתנגש בתדירות גבוהה יותר ועם אנרגיה רבה יותר, ובכך מקדמות את התגובה. עם זאת, גם להשפעת הטמפרטורה יש מגבלות. בפועל, הטמפרטורה נשמרת בדרך כלל בטווח מתון, בדרך כלל סביב 20-30 מעלות צלזיוס. הסיבה לכך היא שהעלאת הטמפרטורה דורשת באופן משמעותי קלט אנרגיה נוסף, מה שמגדיל את עלויות התפעול. יתר על כן, בטמפרטורות גבוהות יותר, נדיפות הציאניד עולה, מה שמוביל לאובדן ציאניד גדול יותר באמצעות אידוי. בנוסף, טמפרטורות גבוהות יכולות לשפר את הריאקטיביות של רכיבים אחרים בעפרה, וכתוצאה מכך לתגובות לוואי רבות יותר הצורכות ציאניד ומפחיתות את יעילות הפקת הזהב. לדוגמה, בעפרות מסוימות המכילות מינרלים גופרתיים, טמפרטורות גבוהות יותר יכולות לגרום לחמצון של גופרית, אשר לא רק צורך חמצן וציאניד אלא גם עלול לייצר חומצה גופרתית, שיכולה להוריד את רמת החומציות של תמיסת ההדחה ולשבש את תהליך הציאנידציה.

זמינות חמצן

חמצן הוא מרכיב חיוני בשטיפת ציאניד של זהב. התגובה בין זהב, ציאניד וחמצן יכולה להיות מיוצגת על ידי המשוואה הכימית הבאה: 4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH. אספקת חמצן מספקת היא קריטית להנעת תגובה זו. בתהליך השטיפת, ניתן להכניס חמצן באמצעות אוורור, בין אם על ידי הזרקת אוויר או חמצן טהור לתוך תמיסת השטיפת. קצב העברת החמצן לאתר התגובה משפיע על קצב המסת הזהב. אם אספקת החמצן אינה מספקת, התגובה תהיה מוגבלת וקצב שחזור הזהב יקטן. עם זאת, אספקת חמצן מוגזמת יכולה גם היא להוביל לבעיות. לדוגמה, במקרים מסוימים, עודף חמצן יכול לגרום לחמצון ציאניד לציאנט (CNO⁻) או לתרכובות אחרות בעלות מצב חמצון גבוה יותר, מה שמפחית את כמות הציאניד הזמינה להפקת זהב. בנוסף, בעפרות המכילות סוגים מסוימים של מינרלים גופרתיים, עודף חמצן יכול לגרום לחמצון יתר של סולפידים, אשר עלול לייצר חומצה גופרתית ותוצרי לוואי אחרים שעלולים להפריע לתהליך הציאנידציה.

לסיכום, תהליך שטיפת הציאניד להפקת זהב הוא מערכת מורכבת המושפעת מפרמטרים מרכזיים מרובים. ריכוז הציאניד, ערך ה-pH, זמן השטיפת הזהב, הטמפרטורה וזמינות החמצן - כולם פועלים יחד כדי לקבוע את יעילות הפקת הזהב. מפעילי הכרייה צריכים לייעל בקפידה את הפרמטרים הללו בהתבסס על מאפייני העפרה המעובדת. על ידי שליטה מדויקת בגורמים אלה, ניתן למקסם את הפקת הזהב תוך מזעור עלויות והשפעות סביבתיות, תוך הבטחת קיימות ארוכת טווח של פעולות כריית הזהב.