מחקר על שטיפת ערימות של עפרת זהב מחומצנת באיכות נמוכה ובעלת חרסית גבוהה

1. מבוא

בתחום כריית הזהב, ניצול עפרות זהב מחומצנות באיכות נמוכה ובחומר חרסית גבוה הפך לחשוב יותר ויותר עקב דלדול משאבי הזהב הגבוה. עפרות מסוג זה מאופיינות בתכולת זהב נמוכה ותכולת מינרלים חרסית גבוהה, המציבות אתגרים משמעותיים לשיטות ההשבחה המסורתיות. שטיפת ערימה התפתחה כגישה חסכונית ומעשית לטיפול בעפרות כאלה, המאפשרת הפקת זהב מכמויות גדולות של חומרים ברמה נמוכה. מאמר זה מציג מחקר מקיף על שטיפת ערימה של עפרות זהב מחומצנות באיכות נמוכה ובחומר חרסית גבוהה, במטרה לייעל את תהליך השטיפה ולשפר את שיעורי הפקת הזהב.

2. מאפיינים של עפרת זהב מחומצנת באיכות נמוכה ובעלת חרסית גבוהה

עפרות זהב מחומצנות באיכות נמוכה בדרך כלל בעלות רמת זהב נמוכה מ-2 גרם/טון, מה שמקשה על הפקתן הכלכלית. תכולת החימר הגבוהה בעפרות אלו עלולה לגרום לבעיות כגון חדירות ירודה, אגלומרציה וצריכה גבוהה של ריאגנטים לשטיפה. מינרלי חרס, כגון קאוליניט, מונטמורילוניט ואיליט, יכולים לספוג יוני זהב ולהפריע לתהליך השטיפה. בנוסף, גודל החלקיקים הדק של מינרלי חרס יכול להוביל להיווצרות שכבה צפופה בערימת העפרות, מה שמפחית את המגע בין תמיסת השטיפה למינרלים הנושאים זהב.

3. מתודולוגיה ניסויית

3.1 דגימה ואפיון עפרות

דגימה מייצגת של עפרת זהב מחומצנת באיכות נמוכה וברמת חרסית גבוהה נאספה מאתר כרייה. דגימת העפרה נותחה לצורך קביעת הרכבה הכימי, מינרלוגיה ותכונותיה הפיזיקליות. פלואורסצנציה בקרני רנטגן (XRF) שימשה לקביעת הרכב היסודות, בעוד שדיפרקציית קרני רנטגן (XRD) שימשה לזיהוי פאזות המינרלים. ניתוח גודל החלקיקים נערך באמצעות מסננת כדי להבין את התפלגות הגודל של חלקיקי העפרה.

3.2 ניסויי שטיפת עמודות

ניסויי שטיפת עמודות בוצעו כדי לדמות את תהליך שטיפת הערימה. דגימת העפרה נמחצה ונורתה לגדלים שונים של חלקיקים. עמודות בקוטר 10 ס"מ וגובה 100 ס"מ מולאו בדגימות העפרה. סדרת ניסויים תוכננה כדי לחקור את השפעותיהם של פרמטרים שונים, כולל גודל חלקיקי העפרה, מינון תחמוצת הסידן (CaO), ריכוז נתרן ציאניד (NaCN) בתמיסת השטיפת וזמן השטיפת הזהב, על קצב שטיפת הזהב.

3.3 אופטימיזציה של פרמטרי תהליך

פרמטרי התהליך עברו אופטימיזציה באמצעות סדרה של ניסויים חד-גורמיים. גודל חלקיקי העפרה שונה מ-20 מ"מ- ל-5 מ"מ-, ומינון ה-CaO הותאם מ-1% ל-5% ממסת העפרה. ריכוז ה-NaCN בתמיסת ההשטיפה שונה מ-0.05% ל-0.2%, וזמן ההשטיפה הוארך מ-10 ימים ל-30 יום. קצב שטיפת הזהב נוטר במרווחי זמן קבועים על ידי ניתוח תכולת הזהב בתמיסה באמצעות ספקטרומטריית בליעה אטומית (AAS).

4. תוצאות ודיון

4.1 השפעת גודל חלקיקי העפרה

התוצאות הראו כי הפחתת גודל חלקיקי העפרה שיפרה משמעותית את קצב שטיפת הזהב. כאשר גודל חלקיקי העפרה היה -5 מ"מ, קצב שטיפת הזהב הגיע ל-85% לאחר 20 ימי שטיפת זהב, בעוד שעבור גודל חלקיקים של -20 מ"מ, קצב השטיפה היה רק ​​60%. גודל החלקיקים הקטן יותר הגדיל את שטח הפנים של העפרה, מה שהקל על המגע בין תמיסת השטיפת למינרלים המכילים זהב. עם זאת, גדלי חלקיקים עדינים במיוחד יכולים גם להוביל לבעיות כגון חדירות ירודה והפרעה מוגברת של מינרלי חרס.

4.2 השפעת מינון CaO

הוספת CaO לערימת העפרות יכולה לשפר את חדירות העפרה ולהתאים את ערך ה-pH של תמיסת ההשטפה. נמצא כי מינון ה-CaO האופטימלי הוא 3% ממסת העפרה. במינון זה, קצב שטיפת הזהב היה מקסימלי. מינון CaO נמוך יותר הביא להתאמת pH לא מספקת ולחדירות ירודה, בעוד שמינון גבוה יותר עלול לגרום לצריכה מוגזמת של ריאגנטים להשטפה ולבעיות סביבתיות פוטנציאליות.

4.3 השפעת ריכוז NaCN

לריכוז ה-NaCN בתמיסת השטיפה הייתה השפעה משמעותית על קצב שטיפת הזהב. ככל שריכוז ה-NaCN עלה מ-0.05% ל-0.15%, קצב שטיפת הזהב עלה מ-70% ל-90%. עם זאת, עלייה נוספת של ריכוז ה-NaCN ל-0.2% לא הובילה לשיפור משמעותי בקצב השטיפה וגם הגדילה את העלות והסיכונים הסביבתיים הכרוכים בשימוש בציאניד.

4.4 זמן שטיפה

קצב שטיפת הזהב עלה עם הארכת זמן השטיפה. לאחר 25 ימי שטיפה, קצב שטיפת הזהב הגיע לרמה נמוכה, דבר המצביע על כך שרוב הזהב הניתן להפקה הומס. הארכת זמן השטיפה מעבר לנקודה זו לא הביאה לעלייה משמעותית בקצב השטיפה, אך הגדילה את העלות הכוללת של התהליך.

5. סיכום

מחקר זה הראה כי שטיפת ערימות היא שיטה בת קיימא לטיפול בעפרות זהב מחומצנות באיכות נמוכה ובעלות ריכוז חרסית גבוה. על ידי אופטימיזציה של פרמטרי התהליך, כולל גודל חלקיקי העפרה, מינון CaO, ריכוז NaCN וזמן השטיפה, ניתן היה להשיג קצב שטיפת זהב גבוה של עד 90%. התנאים האופטימליים נקבעו כדלקמן: גודל חלקיקי עפרה של -5 מ"מ, מינון CaO של 3%, ריכוז NaCN של 0.15% בתמיסת השטיפה וזמן שטיפה של 25 ימים. ממצאים אלה מספקים תובנות חשובות ליישום תעשייתי של שטיפת ערימות בהפקת זהב מעפרות זהב מחומצנות באיכות נמוכה ובעלות ריכוז חרסית גבוה, ותורמים לפיתוח בר-קיימא של תעשיית כריית הזהב.