בקרת ערך pH של תמיסת נתרן ציאניד בשטיפה של ערמות למיצוי זהב

1. מבוא

שטיפת ערמות עומדת כטכניקה רווחת להפקת זהב מעפרות בדרגה נמוכה. בתהליך זה, סודיום ציאניד תמיסה משמשת לעתים קרובות כחומר השטיפה. בין הגורמים הרבים המשפיעים על היעילות והבטיחות של שטיפת ערמות, שליטה על ערך ה-pH של תמיסת נתרן ציאניד הוא בעל חשיבות עליונה.

2. עקרונות כימיים בבסיס בקרת ערך pH

2.1 תגובת פירוק זהב

כשמשתמש סודיום ציאניד פתרון להטיפת זהב, מתרחשת תגובה כימית ספציפית. בתנאים בסיסיים, תגובה זו יעילה יותר. במהלך התגובה, ציאניד יונים בתמיסה מקיימים אינטראקציה עם זהב. אינטראקציה זו מביאה ליצירת קומפלקסים של זהב מסיס - ציאניד, המאפשר מיצוי זהב מהעפרה.

2.2 יציבות ציאניד ו-pH

ציאניד קיים במצב שיווי משקל בתוך התמיסה. ציאניד יכול להגיב עם יוני מימן הנמצאים בתמיסה. כאשר התמיסה חומצית יותר (ערכי pH נמוכים יותר), תגובה זו מובילה ליצירת מימן ציאניד, גז רעיל ביותר. זה לא רק גורם לאובדן ציאניד, להגברת צריכת חומר השטיפה, אלא גם מהווה איום רציני על בריאותם ובטיחות העובדים בשל הרעילות של מימן ציאניד. לכן, שמירה על ערך pH אלקליין מתאים היא חיונית. זה עוזר למזער את היווצרות גז מימן ציאניד ומבטיח את יציבות הציאניד בתמיסה לשטיפה יעילה של זהב.

3. טווח ערכי pH אופטימלי

בדרך כלל, בהקשר של שטיפת ערמות למיצוי זהב באמצעות סודיום ציאניד פתרון, טווח ערכי ה-pH האופטימלי נחשב בדרך כלל בין 10 ל-11.5.

pH 3.1 מתחת לטווח האופטימלי

אם ערך ה-pH של תמיסת הנתרן ציאניד יורד מתחת ל-10. יכולות להתרחש מספר השלכות שליליות. ראשית, קצב התמוססות הזהב ירד משמעותית. התגובה בין יוני זהב לציאניד הופכת פחות טובה, מה שמוביל ליעילות מיצוי נמוכה יותר של זהב מהעפרה. שנית, כאמור, היווצרות גז מימן ציאניד תגבר. הדבר מסוכן ביותר לעובדים באזור הכרייה ויש לו גם השפעה שלילית על הסביבה. בנוסף, בערכי pH נמוכים יותר, זיהומים מסוימים בעפרה עשויים להתמוסס בקלות רבה יותר, להפריע להיווצרות קומפלקסים של זהב-ציאניד ולהפחית עוד יותר את קצב שטיפת הזהב.

pH 3.2 מעל הטווח האופטימלי

למרות שהתגובה בין יוני זהב וציאניד מועדפת בתנאים אלקליים, אם ערך ה-pH גבוה מדי (מעל 11.5), יכולות להיווצר גם בעיות. אלקליניות יתר עלולה לגרום למשקעים של הידרוקסידי מתכת מסוימים. לדוגמה, יוני מתכת כמו ברזל, אלומיניום וסידן הנמצאים בעפרה יכולים ליצור הידרוקסידים בלתי מסיסים. הידרוקסידים הבלתי מסיסים הללו יכולים לצפות את פני השטח של חלקיקי העפר. שכבת ציפוי זו יכולה לעכב את המגע בין תמיסת הנתרן ציאניד למינרלים הנושאים זהב, ובכך להפחית את קצב שטיפת הזהב. יתרה מכך, ערכי pH גבוהים יותר עשויים לחייב הוספת חומרים בסיסיים יותר, מה שמגדיל את עלות התהליך.

4. שיטות להתאמת ערך pH

4.1 ליים (סידן הידרוקסיד)

סיד הוא אחד הריאגנטים הנפוצים ביותר להתאמת ערך ה-pH של תמיסת נתרן ציאניד בשטיפת ערימות. כאשר מוסיפים סיד לתמיסה, הוא מגיב עם מים. תגובה זו משחררת יוני הידרוקסיד, אשר מעלים את ערך ה-pH של התמיסה, מה שהופך אותה לבסיסית יותר. סיד הוא זול יחסית וזמין בקלות, מה שהופך אותו לבחירה פופולרית עבור פעולות שטיפת ערימות בקנה מידה גדול. עם זאת, בעת שימוש בסיד, יש לשים לב למינון שלו. תוספת מוגזמת של סיד עלולה להוביל לבעיות כגון היווצרות אבנית בצנרת ובציוד. הסיבה לכך היא שהסידן בסיד יכול להגיב עם... פחמןיוני אכול בתמיסה ליצירת סידן פחמתי.

4.2 סודה (נתרן הידרוקסיד)

נתרן הידרוקסיד הוא חומר יעיל נוסף להתאמה של pH. כאשר מוסיפים לתמיסת נתרן ציאניד, הוא מתפרק במים. ניתוק זה משחרר יוני הידרוקסיד, שיכולים להעלות במהירות את ערך ה-pH של התמיסה. בהשוואה לסיד, לנתרן הידרוקסיד יש אפקט התאמה של pH מהיר ומדויק יותר. הוא משמש לעתים קרובות במצבים שבהם נדרשת התאמה מהירה ומדויקת של ערך ה-pH, כגון בניסויים מעבדתיים בקנה מידה או כמה פעולות שטיפת ערמות בקנה מידה קטן. עם זאת, נתרן הידרוקסיד יקר יחסית לסיד, מה שעלול להגביל את היישום שלו בייצור תעשייתי בקנה מידה גדול.

5. ניטור ובקרה של ערך pH

חיישני pH 5.1

כדי להבטיח שערך ה-pH של תמיסת הנתרן ציאניד בתהליך שטיפת הערימה יישאר בטווח האופטימלי, חיישני pH משמשים בדרך כלל לניטור בזמן אמת. חיישני pH הם מכשירים שיכולים לזהות את ריכוז יוני המימן בתמיסה. הם ממירים את הריכוז הזה לאות חשמלי מתאים, אשר מוצג לאחר מכן כערך pH. חיישנים אלו ממוקמים בדרך כלל במקומות מרכזיים במערכת שטיפת הערימה, כגון במיכלי האחסון של תמיסת השטיפה, בצינורות לאספקת תמיסת השטיפה לערימה וביציאה של הערימה לאחר תהליך השטיפה. על ידי ניטור רציף של ערך ה-pH, המפעילים יכולים לזהות במהירות כל חריגה מהטווח האופטימלי ולנקוט באמצעי תיקון מתאימים.

5.2 מערכות בקרה אוטומטיות

בפעולות שטיפת ערמות מודרניות, מערכות בקרה אוטומטיות משולבות לרוב עם חיישני pH כדי להשיג בקרת ערך pH מדויקת ויעילה יותר. ניתן לתכנת מערכות בקרה אוטומטיות אלו כך שיתאימו באופן אוטומטי את המינון של חומרי התאמת ה-pH (כגון סיד או סודה) בהתבסס על נתוני ערכי ה-pH בזמן אמת שזוהו על ידי החיישנים. לדוגמה, אם ערך ה-pH של התמיסה יורד מתחת לגבול התחתון שנקבע, מערכת הבקרה האוטומטית תגדיל את קצב הזרימה של תמיסת הסיד או תמיסת הנתרן הידרוקסיד המתווספת לתמיסת השטיפה כדי להעלות את ערך ה-pH. לעומת זאת, אם ערך ה-pH חורג מהגבול העליון, המערכת תפחית את מינון ה-pH - סוכן. שיטת בקרה אוטומטית זו לא רק משפרת את הדיוק של בקרת ערכי ה-pH אלא גם מפחיתה את עוצמת העבודה של העובדים ומבטיחה את היציבות והרציפות של תהליך שטיפת הערימה.

6. סיכום

בשטיף ערמות למיצוי זהב באמצעות תמיסת נתרן ציאניד, יש חשיבות חיונית לשליטה קפדנית על ערך ה-pH של התמיסה. טווח ערכי ה-pH האופטימלי בין 10 ל-11.5 מבטיח פירוק זהב יעיל, ממזער את צריכת הציאניד ומבטיח את בטיחות העובדים והסביבה. על ידי שימוש בחומרים מתאימים ל-pH - כוונון כמו סיד וסודה, והטמעת ניטור בזמן אמת ובקרה אוטומטית באמצעות חיישני pH ומערכות בקרה אוטומטיות, חברות כרייה יכולות לייעל את תהליך שטיפת הערימה, לשפר את שיעורי שחזור הזהב ולהפחית עלויות תפעול. ככל שהביקוש לזהב ממשיך לגדול, מחקר מתמשך ושיפור בטכנולוגיית בקרת ערכי ה-pH ישחק תפקיד מכריע בפיתוח בר-קיימא של תעשיית כריית הזהב.