זכייה ישירה באלקטרו של זהב מתמיסת ציאניד

מבוא

ציאנידציה הייתה זה מכבר השיטה העיקרית להפקת זהב מעפרות. לאחר תהליך שטיפת הציאניד , הזהב נוכח בתמיסת הציאניד , המכונה תמיסת שטיפת מזון. באופן מסורתי, שיטות כמו ספיחת פחמן (כגון תהליך Carbon-in-Column - CIC) וצמנטציה של אבץ (תהליך Merrill Crowe) שימשו להפקת זהב מתמיסה זו. עם זאת, עיבוד אלקטרוני ישיר מתמיסות ציאניד צץ כחלופה מבטיחה, המציעה מספר יתרונות מבחינת יעילות, עלות והשפעה סביבתית.

עקרון הניצול החשמלי הישיר

עיבוד אלקטרוכימי ישיר הוא תהליך אלקטרוכימי. בהקשר של מיצוי זהב מתמיסות ציאניד, כאשר זרם חשמלי עובר דרך תמיסת הציאניד המכילה זהב בצורת קומפלקסים של אורוקיאניד ( Au(CN)_2^- ), מתרחשות התגובות הבאות באלקטרודות:

• בקתודה : Au(CN)_2^- + e^- \rightarrow Au + 2CN^-

יוני זהב בקומפלקס האורווציאניד צוברים אלקטרון ומשקעים כמתכתי זהב על פני הקתודה.

• באנודה : בהתאם לתנאים, חמצון מים או חמצון של מינים אחרים בתמיסה עשוי להתרחש. לדוגמה, 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-

יתרונות של עיבוד אלקטרוני ישיר

1. פשטות : בהשוואה לתהליכים מרובי שלבים כמו ספיחה של פחמן ולאחריה אלוציה ואלקטרו-ווינינג (במקרה של CIC), אלקטרו-ווינינג ישיר מפחית את מספר פעולות היחידה. זה מפשט את זרימת התהליך הכוללת, ומקל על התפעול והתחזוקה.

2. עלות-תועלת : עם פחות שלבי תהליך, קיים פוטנציאל לעלויות הון ותפעול נמוכות יותר. אין צורך להשקיע במתקני התחדשות פחמן בקנה מידה גדול (כמו בתהליך CIC) או לרכוש כמויות גדולות של אבקת אבץ (כמו בתהליך מריל קרואו).

3. מוצר בעל טוהר גבוה : אלקטרודפוזיציה ישירה של זהב יכולה לגרום לשקיעת זהב בעל טוהר גבוה על הקתודה. זה יכול להפחית את הצורך בתהליכי זיקוק נרחבים במורד הזרם, ולחסוך עוד יותר בעלויות.

4. יתרונות סביבתיים : על ידי ביטול השימוש באבץ בתהליך מריל קרואו, יש פחות ייצור של פסולת המכילה אבץ. בנוסף, פישוט התהליך עשוי להוביל להפחתה בשימוש הכולל בכימיקלים וביצירת פסולת.

שיקולי תהליך

1. ריכוז תמיסה : ריכוז הזהב בתמיסת הציאניד הוא גורם מכריע. בעוד שניתן ליישם עיבוד אלקטרואלקטרי ישיר על תמיסות עם מגוון רחב של ריכוזי זהב, ריכוזים גבוהים יותר בדרך כלל מביאים לקצבי שיקוע מהירים יותר. עם זאת, ריכוזי זהב גבוהים מאוד עשויים לדרוש עיצובים מיוחדים של אלקטרודות כדי להבטיח שיקוע אחיד.

2. חומרי אלקטרודה : בחירת חומרי האלקטרודה חשובה. צמר נירוסטה משמש לעתים קרובות כחומר הקתודה בשל שטח הפנים הגדול שלו, המאפשר שקיעת זהב יעילה. עבור האנודה, עדיפים חומרים עמידים בפני קורוזיה בתמיסת הציאניד, כגון אנודות יציבות ממדית (DSA).

3. pH וטמפרטורה : יש לשלוט בקפידה על רמת ה-pH של תמיסת הציאניד. בדרך כלל נשמר pH בסיסי מעט כדי למנוע את פירוק הציאניד. טמפרטורת התמיסה יכולה גם להשפיע על קצב הפירוק האלקטרוכימי, כאשר טמפרטורות גבוהות יותר בדרך כלל מגבירות את קצב התגובה אך גם עלולות להגביר את הסיכון לפירוק ציאניד.

זרימת תהליך

1. הכנת תמיסה : תמיסת הציאניד ההרה שנוצרה משטיפה בערימה או מתהליכי ציאנידציה אחרים עוברת תחילה טיפול מקדים. טיפול זה עשוי לכלול סינון להסרת מוצקים מרחפים, מכיוון שאלה עלולים להפריע לתהליך העיבוד האלקטרואלקטרי ולגרום לקצרים בין האלקטרודות.

2. תא עיבוד אלקטרואלקטרי : התמיסה שטופלה מראש מוזנת לתא העיבוד האלקטרואלקטרי. התא מצויד באנודה ובקתודה. כאשר מופעל זרם חשמלי, זהב מתחיל להצטבר על הקתודה.

3. שחזור זהב : לאחר שכמות מספקת של זהב הופקדה על הקתודה, הקתודה מוסרת מהתא. ניתן להסיר את הזהב מהקתודה באופן מכני או כימי, בהתאם לאופי חומר הקתודה. הזהב המרוסק עובר לאחר מכן זיקוק נוסף לקבלת זהב בעל טוהר גבוה.

אתגרים וציפיות עתידיות

1. ניהול ציאניד : למרות שעיבוד ציאניד חשמלי ישיר מציע יתרונות, השימוש בציאניד בתהליך הפקת הזהב הכולל עדיין מהווה סיכונים סביבתיים ובטיחותיים. מחקר עתידי עשוי להתמקד בשילוב עיבוד ציאניד חשמלי ישיר עם שיטות שטיפה חלופיות ופחות רעילות.

2. צריכת אנרגיה : תהליך העיבוד האלקטרואלקטרי דורש כמות משמעותית של אנרגיה חשמלית. פיתוח חומרי אלקטרודה ותכנוני תאים יעילים יותר מבחינה אנרגטית הוא תחום של מחקר פעיל.

3. מדרגיות : כמו בכל טכנולוגיה מתפתחת, יש לבצע אופטימיזציה קפדנית של הרחבת תהליך העיבוד האלקטרוני הישיר מתהליכי ייצור בקנה מידה מעבדתי לתהליכי ייצור בקנה מידה תעשייתי, על מנת להבטיח ביצועים עקביים וחסכון בעלות.

כריית זהב באמצעות אלקטרו-כרייה ישירה מתמיסות ציאניד מייצגת התקדמות טכנולוגית משמעותית בתעשיית כריית הזהב. עם מחקר ופיתוח נוספים כדי להתמודד עם האתגרים הקיימים, יש לה פוטנציאל להפוך לשיטה דומיננטית להפקת זהב בעתיד הקרוב.