การสกัดทองคำด้วยไซยาไนด์: การเจาะลึกกระบวนการไซยาไนด์แบบกวน

ในแวดวงการสกัดทองคำ การไซยาไนด์ถือเป็นเรื่องสำคัญมาเป็นเวลากว่าศตวรรษแล้ว นับตั้งแต่เริ่มใช้วิธีการนี้ในการสกัดแร่ทองคำและแร่เงินในปี พ.ศ. 1887 วิธีการนี้ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จนกลายเป็นหนึ่งในเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากมีอัตราการสกัดสูง สามารถนำไปปรับใช้กับแร่ประเภทต่างๆ ได้ และสามารถนำไปผลิตได้ในพื้นที่

1. ทำความเข้าใจไซยาไนด์ในการสกัดทองคำ

ไซยาไนด์เป็นกระบวนการทางเคมีที่ใช้ประโยชน์จากความสามารถของ ไซยาไนด์ ไอออนจะสร้างสารเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้กับทองคำ ในสภาวะที่มีออกซิเจนและน้ำ ไอออนไซยาไนด์จะทำปฏิกิริยากับอะตอมของทองคำ ปฏิกิริยานี้ส่งผลให้เกิดสารประกอบที่ละลายน้ำได้ โดยทองคำจะจับกับไอออนไซยาไนด์ ทำให้ทองคำละลายในสารละลายได้ แม้ว่ากระบวนการนี้จะมีประสิทธิภาพสูงในการสกัดทองคำ แต่ก็ก่อให้เกิดข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยอย่างมาก เนื่องจากไซยาไนด์เป็นสารพิษ

2. ประเภทของวิธีการไซยาไนด์

วิธีการไซยาไนด์สามารถแบ่งออกได้อย่างกว้างๆ เป็นสองประเภทหลักๆ คือ การกวน การไซยาไนด์ และการซึมผ่าน

• การกวนไซยาไนด์:วิธีนี้ใช้เป็นหลักในการบำบัดแร่ทองคำที่แยกด้วยการแยกด้วยฟองอากาศหรือในสถานการณ์ไซยาไนด์แบบเมือกทั้งหมด โดยต้องผสมเยื่อแร่กับสารละลายไซยาไนด์อย่างแรง วิธีนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอนุภาคที่มีทองคำอยู่ในแร่จะสัมผัสกับไอออนไซยาไนด์ได้สูงสุด จึงทำให้สกัดทองคำได้สะดวกขึ้น

• การซึมผ่านไซยาไนด์:เหมาะสำหรับแร่ทองคำคุณภาพต่ำ การไซยาไนด์แบบซึมผ่านจะทำงานโดยปล่อยให้สารละลายไซยาไนด์ไหลผ่านชั้นแร่ วิธีนี้ใช้พลังงานน้อยกว่าการไซยาไนด์แบบกวน อย่างไรก็ตาม การใช้งานจะจำกัดเฉพาะแร่ที่มีการซึมผ่านได้ดี ทำให้สารละลายไซยาไนด์ไหลผ่านได้ง่าย

3. การกวน การไซยาไนด์ กระบวนการสกัดทองคำ

ความปั่นป่วน การสกัดทองคำด้วยไซยาไนด์ กระบวนการนี้ประกอบด้วยกระบวนการย่อยหลักสองกระบวนการ ได้แก่ กระบวนการไซยาไนด์-การแทนที่สังกะสี และกระบวนการไซยาไนด์คาร์บอนที่ไม่มีการกรอง

3.1 กระบวนการไซยาไนด์ทดแทนสังกะสี (วิธี CCD และ CCF)

• การเตรียมวัตถุดิบสำหรับการสกัด:ขั้นตอนเริ่มต้นคือการเตรียมแร่ให้พร้อมสำหรับขั้นตอนการสกัด ซึ่งมักจะรวมถึงการบดแร่ให้เป็นชิ้นเล็กๆ แล้วบดให้ละเอียด ในบางกรณี อาจทำการบำบัดเบื้องต้นเพื่อให้เข้าถึงอนุภาคทองคำในแร่ได้ง่ายขึ้น เป้าหมายคือการสร้างเยื่อที่มีขนาดอนุภาคเหมาะสมที่สุด ซึ่งส่งเสริมปฏิสัมพันธ์ที่ดีขึ้นระหว่างแร่และสารละลายไซยาไนด์

• การกวน การไซยาไนด์ การชะล้าง:จากนั้นเยื่อแร่ที่เตรียมไว้จะถูกถ่ายโอนไปยังถังกวนซึ่งจะเติมสารละลายไซยาไนด์ลงไป ถังเหล่านี้มีเครื่องกวนที่ช่วยให้เยื่อแร่และสารละลายไซยาไนด์ผสมกันได้ดี ออกซิเจนจะถูกใส่เข้าไปในถังโดยเติมอากาศหรือเติมสารออกซิไดซ์ ออกซิเจนนี้จะช่วยกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีที่ละลายทองคำในสารละลายไซยาไนด์

• การซักแบบทวนกระแสเพื่อแยกของแข็งออกจากของเหลว:หลังจากกระบวนการสกัดแล้ว สารละลายที่ได้จะประกอบด้วยสารตกค้างที่เป็นของแข็งและเฟสของเหลวที่เรียกว่าสารละลายที่มีทองคำละลายอยู่ เพื่อแยกส่วนประกอบทั้งสองนี้ออกจากกัน จะใช้สารเพิ่มความข้นหรือตัวกรองหลายชุดในการตั้งค่าการล้างแบบทวนกระแส วิธีการต่างๆ เช่น การดีแคนต์แบบต่อเนื่องแบบทวนกระแส (CCD) หรือการกรองแบบต่อเนื่องแบบทวนกระแส (CCF) จะถูกนำมาใช้เพื่อกู้คืนสารละลายที่มีทองคำมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่ลดปริมาณทองคำที่สูญเสียไปพร้อมกับสารตกค้างที่เป็นของแข็งให้น้อยที่สุด

• การทำให้บริสุทธิ์ของของเหลวที่สกัดและการกำจัดออกซิเดชัน:สารละลายที่ได้จากขั้นตอนการแยกของแข็งและของเหลวอาจมีสิ่งเจือปนและออกซิเจนที่ละลายอยู่ ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์จะถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดของแข็งแขวนลอยและสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ที่อาจขัดขวางกระบวนการกู้คืนทองคำในภายหลัง การกำจัดออกซิเดชันมีความสำคัญเท่าเทียมกัน เนื่องจากออกซิเจนสามารถทำให้เกิดการออกซิเดชันซ้ำของสารประกอบทองคำ-ไซยาไนด์ ทำให้ประสิทธิภาพของกระบวนการแทนที่สังกะสีที่ตามมาลดลง

• การทดแทนผงสังกะสี (ไหม) และการดอง:ผงสังกะสีหรือผ้าไหมสังกะสีจะถูกเติมลงในสารละลายบริสุทธิ์และกำจัดออกซิไดซ์ สังกะสีมีปฏิกิริยามากกว่าทองคำ จึงสามารถแทนที่ทองคำจากสารประกอบที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสกัด ส่งผลให้เกิดตะกอนแข็งที่มีทองคำและสังกะสี ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าโคลนทองคำ หลังจากปฏิกิริยาการแทนที่ โคลนทองคำมักจะได้รับการบำบัดด้วยสารละลายกรดเพื่อกำจัดสังกะสีส่วนเกินและสิ่งเจือปนอื่นๆ

• การหลอมแท่งโลหะขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการไซยาไนด์-การแทนที่สังกะสีคือการถลุงโคลนทองคำเพื่อผลิตแท่งทองคำบริสุทธิ์ โคลนทองคำจะถูกหลอมที่อุณหภูมิสูงในเตาเผา และผ่านขั้นตอนการกลั่นหลายขั้นตอน สิ่งเจือปนที่เหลือจะถูกกำจัดออก ทำให้ได้แท่งทองคำที่มีความบริสุทธิ์สูง

3.2 กระบวนการไซยาไนด์คาร์บอนแบบไม่มีการกรอง (วิธี CIP และ CIL)

• การเตรียมวัสดุสำหรับการชะล้าง:คล้ายกับกระบวนการไซยาไนด์ - การแทนที่สังกะสี งานแรกคือการเตรียมแร่สำหรับการชะล้าง ซึ่งต้องลดขนาดแร่ให้เหลือขนาดอนุภาคที่เหมาะสมผ่านกระบวนการบดและบดละเอียด

• การชะล้างด้วยการกวนและการดูดซับคาร์บอนแบบสวนทาง:ในวิธี Carbon - in - Pulp (CIP) กระบวนการสกัดไซยาไนด์จะเกิดขึ้นก่อนในถังกวนหลายถัง เมื่อทองละลายในสารละลายแล้ว ก็จะเติมคาร์บอนกัมมันต์ลงในเยื่อกระดาษ คาร์บอนกัมมันต์มีความสัมพันธ์ที่ดีกับสารประกอบทอง - ไซยาไนด์ และดูดซับทองที่ละลายอยู่บนพื้นผิวของสารประกอบ ในวิธี Carbon - in - Leach (CIL) คาร์บอนกัมมันต์จะถูกเติมลงในถังสกัดพร้อมกันกับสารละลายไซยาไนด์ ดังนั้น กระบวนการสกัดและการดูดซับจะเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ในทั้ง CIP และ CIL คาร์บอนและเยื่อกระดาษจะไหลสวนทางกันเพื่อเพิ่มปริมาณทองที่คาร์บอนดูดซับให้ได้มากที่สุด

• การดูดซับคาร์บอนที่บรรจุทองคำ:หลังจากกระบวนการดูดซับ คาร์บอนที่มีทองอยู่จะต้องถูกแยกออกจากเยื่อกระดาษ จากนั้นจึงนำทองออกจากคาร์บอนโดยใช้สารละลายโซดาไฟ-ไซยาไนด์ร้อน สารละลายนี้จะทำลายพันธะระหว่างสารประกอบทองคำ-ไซยาไนด์และคาร์บอน ทำให้ทองกลับคืนสู่สารละลาย

• การอิเล็กโทรวิน การอิเล็กโทรไลซิส:สารละลายที่มีทองคำจำนวนมากซึ่งได้จากกระบวนการแยกตัวจะผ่านกระบวนการอิเล็กโตรวิน ระหว่างกระบวนการนี้ กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสารละลาย ซึ่งจะทำให้ไอออนของทองคำในสารละลายลดลงและตกตะกอนบนแคโทด ทำให้เกิดแหล่งสะสมของทองคำที่สามารถทำให้บริสุทธิ์ต่อไปได้

• การหลอมแท่งโลหะ:ทองที่ได้จากการชุบทองด้วยไฟฟ้ามีความบริสุทธิ์ค่อนข้างมากแต่ก็อาจมีสิ่งเจือปนอยู่บ้าง การหลอมทองจะดำเนินการเพื่อทำให้ทองบริสุทธิ์ยิ่งขึ้นและหล่อเป็นแท่งที่มีความบริสุทธิ์ตามต้องการ

• การฟื้นฟูคาร์บอน:คาร์บอนที่ใช้แล้วหลังจากทองคำถูกแยกออกแล้ว สามารถนำกลับมาใช้ใหม่และนำกลับมาใช้ได้ใหม่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการนำคาร์บอนไปผ่านกระบวนการบำบัดที่อุณหภูมิสูงเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกที่ถูกดูดซับและฟื้นคืนความสามารถในการดูดซับทองคำ

4. การเปรียบเทียบกระบวนการ CIP และ CIL

• ระยะเวลาของกระบวนการโดยทั่วไป กระบวนการ CIP ใช้เวลานานกว่าโดยรวมเมื่อเทียบกับ CIL เนื่องจากใน CIP การชะล้างและการดูดซับเป็นการดำเนินการแยกจากกัน ใน CIL เนื่องจากการชะล้างและการดูดซับเกิดขึ้นพร้อมๆ กัน จึงทำให้กระบวนการทั้งหมดเสร็จสิ้นในเวลาที่สั้นลง อย่างไรก็ตาม กระบวนการ CIL ต้องมีการควบคุมที่ซับซ้อนกว่า เนื่องจากทั้งสองกระบวนการเกิดขึ้นพร้อมๆ กัน

• การจัดการคาร์บอนและสารละลาย:ในกระบวนการ CIL จะมีปริมาณคาร์บอนที่หมุนเวียนมากกว่า และความเข้มข้นของคาร์บอนในสารละลายจะต่ำกว่าใน CIP ดังนั้น ปริมาตรของสารละลายที่ต้องเคลื่อนย้ายเพื่อถ่ายโอนคาร์บอนใน CIL มักจะมากกว่า CIP หลายเท่า (ประมาณสี่เท่า) ซึ่งส่งผลกระทบต่อขนาดของอุปกรณ์และการใช้พลังงาน

• แบ็กล็อกโลหะและเกรดทองในโซลูชัน:ในกระบวนการ CIP จะมีโลหะจำนวนมากที่ยังคงอยู่ในระบบ (ปริมาณโลหะตกค้าง) และโลหะนี้จะกระจายอย่างเท่าเทียมกันระหว่างคาร์บอนกัมมันต์และสารละลาย ใน CIL โลหะส่วนใหญ่จะถูกดูดซับบนคาร์บอนกัมมันต์ นอกจากนี้ ความเข้มข้นของทองในสารละลายในกระบวนการ CIL จะสูงกว่าใน CIP เนื่องจากในกระบวนการ CIL ขณะที่ทองคำถูกชะล้าง ทองคำก็จะถูกดูดซับอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ซึ่งจะเติมเต็มทองคำที่ละลายอยู่ในสารละลาย ใน CIP ในทางกลับกัน เป็นกระบวนการดูดซับแบบขั้นตอนเดียวที่มีการเติมเต็มทองคำที่ละลายอยู่ในสารละลายในปริมาณจำกัด

5. ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย

แม้จะมีประสิทธิภาพ แต่การไซยาไนด์ โดยเฉพาะการไซยาไนด์แบบกวน ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยอย่างมาก ไซยาไนด์เป็นพิษร้ายแรง และการรั่วไหลหรือการจัดการที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรงและเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ เพื่อรับมือกับความเสี่ยงเหล่านี้ การดำเนินการขุดทองต้องปฏิบัติตามมาตรการด้านความปลอดภัยที่เข้มงวด ซึ่งรวมถึงการจัดเก็บและจัดการไซยาไนด์อย่างถูกต้อง การติดตั้งระบบกักเก็บเพื่อป้องกันการรั่วไหล และการบำบัดน้ำเสียที่มีไซยาไนด์ นอกจากนี้ การวิจัยอย่างต่อเนื่องยังมุ่งหวังที่จะพัฒนาสารชะล้างทางเลือกที่มีพิษน้อยกว่าเพื่อทดแทนไซยาไนด์ในการสกัดทองคำ

6 ข้อสรุป

การไซยาไนด์ด้วยการกวนมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมการทำเหมืองทองคำสมัยใหม่ ช่วยให้สามารถสกัดทองคำจากแร่ประเภทต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว กระบวนการย่อยหลักสองกระบวนการ ได้แก่ การไซยาไนด์ การแทนที่สังกะสี และสารละลายคาร์บอนไซยาไนด์ที่ไม่ได้กรอง แต่ละกระบวนการมีข้อดีของตัวเอง และถูกเลือกขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น คุณสมบัติของแร่ ขนาดการดำเนินการ และความสามารถในการทำกำไร อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมจะต้องรับมือกับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไซยาไนด์ต่อไป เพื่อให้มั่นใจถึงอนาคตที่ยั่งยืนของการสกัดทองคำ