تقنيات وأساليب معالجة الذهب من الخام
تُعدّ معالجة الذهب من الخام سلسلة من العمليات التقنية لفصل الذهب وتنقيته من المواد الصخرية التي تحتوي على معادن ثمينة. ولأن الذهب لا يوجد عادةً في الطبيعة بصورة نقية يسهل الوصول إليها، فإنّ استخدام أساليب دقيقة أمرٌ ضروري، بدءًا من تحضير الخام، مرورًا بالفصل الفيزيائي، والترشيح، وصولًا إلى التكرير النهائي. تتناول هذه المقالة التقنيات والأساليب الشائعة لمعالجة الذهب من الخام، بالإضافة إلى مبادئ عملها، ومزاياها وعيوبها، وجوانب السلامة والبيئة المهمة.
1. خصائص خام الذهب وأهمية الاختبارات الأولية
قبل اختيار طريقة المعالجة، تُعدّ معرفة خصائص الخام خطوةً أساسية. يمكن أن يكون خام الذهب:
– خامات الأكاسيد (أسهل في المعالجة بشكل عام).
– خامات الكبريتيد (غالباً ما تكون "مقاومة" لأن الذهب محصور في معادن الكبريتيد مثل البيريت/الأرسينوبيريت).
– خام كربوني أو استنزاف مسبق (يمتص الكربون الطبيعي مركب الذهب مما يقلل من الاستخلاص).
– رواسب غرينية/غرينية (حبيبات ذهب حرة في رمال/حصى النهر).
في الممارسة الصناعية، يتم إجراء اختبارات تعدينية مثل تحليل محتوى الذهب (الفحص الناري)، والاختبارات المعدنية (المجهر/XRD)، واختبارات الترشيح على نطاق المختبر لتقدير الاستخلاص وتحديد مسار العملية الأكثر فعالية.
2. تحضير الخام: التكسير والطحن
تتمثل المرحلة الأولية للمعالجة في تقليل حجم الخام بحيث يتم تحرير معادن الذهب من الصخور الشائبة.
1) السحق
يكون الخام المستخرج من المنجم كبير الحجم بشكل عام، ثم يتم سحقه باستخدام كسارة فكية أو كسارة مخروطية إلى حجم سنتيمترات.
2) الطحن/التفريز
بعد ذلك، يتم طحن الخام باستخدام مطحنة كروية أو مطحنة SAG للحصول على حجم أدق (على سبيل المثال، 80٪ يمر عبر 75-150 ميكرون)، وذلك حسب متطلبات التحرير.
لا يقتصر الهدف على تحسين المادة فحسب، بل على الوصول إلى الحجم الأمثل. فالمادة الخشنة جدًا تجعل إزالة الذهب صعبة، بينما المادة الناعمة جدًا تزيد من استهلاك المواد الكيميائية وتزيد من تعقيد عملية فصل المواد الصلبة عن السائلة.
3. التركيز الجاذبي: استغلال الاختلافات في الكثافة النوعية
إذا كان الخام يحتوي على ذهب حر خشن نسبياً، فإن طريقة الجاذبية فعالة للغاية لأن الذهب يتمتع بكثافة نوعية عالية.
المعدات المشتركة:
– صندوق الغسل (شائع في المشاريع الصغيرة/الجصية).
– جهاز تركيز حلزوني.
- طاولة اهتزازية.
– جهاز تركيز نيلسون أو جهاز تركيز فالكون (جهاز تركيز طرد مركزي).
تتميز طريقة الاستخلاص بالجاذبية ببساطتها النسبية، وانخفاض تكاليف تشغيلها، وعدم اعتمادها على المواد الكيميائية. أما عيوبها فتتمثل في عدم فعاليتها في استخلاص الذهب فائق النعومة أو الذهب المرتبط بالمعادن الكبريتية.
4. التعويم: تركيز المعادن الحاملة للذهب
في خامات الكبريتيد، غالباً ما يرتبط الذهب بالبيريت أو الكالكوبيريت أو الأرسينوبيريت. في هذه الحالات، يمكن استخدام التعويم لإنتاج مركزات كبريتيد عالية الجودة، مما يقلل من حجم المواد التي تتطلب معالجة إضافية.
مبدأ الطفو:
– يتم جعل جزيئات المعادن كارهة للماء باستخدام مواد تجميع (مثل الزانثات).
– يتم نفخ الهواء بحيث تلتصق المعادن الكارهة للماء بالفقاعات وتطفو على شكل رغوة (مركز).
– تبقى معادن أخرى في اللب على شكل مخلفات.
عادة ما تتم معالجة منتجات التعويم (المركزات) بشكل أكبر من خلال عمليات الترشيح أو الأكسدة (خاصة بالنسبة للخامات المقاومة).
5. الترشيح: إذابة الذهب كيميائياً
تُعتبر عملية الترشيح جوهر العديد من مصانع الذهب الحديثة. حيث يتم إذابة الذهب المحرر في مركب قابل للذوبان ثم استخلاصه.
أ) السيانيد
تُعدّ عملية استخلاص الذهب بالسيانيد الطريقة الصناعية الأكثر استخداماً، نظراً لفعاليتها وانتقائيتها للعديد من الخامات. يشكّل الذهب مركبات قابلة للذوبان في محاليل السيانيد في ظل ظروف قلوية وفي وجود الأكسجين.
تكوينان شائعان:
– CIL (الكربون في الترشيح): يتم وضع الكربون المنشط مباشرة في خزان الترشيح لامتصاص الذهب المذاب.
– CIP (الكربون في اللب): يتم الترشيح أولاً، ثم التفحيم في المرحلة التالية.
المزايا: استخلاص عالي للخامات المناسبة، وقد ثبتت فعاليته على نطاق واسع.
التحدي: يتطلب تحكمًا دقيقًا في معايير العملية وإدارة آمنة للنفايات.
ب) الترشيح بالكومة
بالنسبة للخامات منخفضة الجودة والنفاذة، يتم استخدام عملية الترشيح بالكومة:
– يتم سحق الخام، وأحيانًا يتم تكتله، ثم يتم تكديسه على منصة محكمة الإغلاق.
– يتم سكب محلول الترشيح (رشه بالماء) من الأعلى.
– يتم جمع المحلول الحامل أدناه ومعالجته لاستخلاص الذهب.
تتميز هذه الطريقة بتكاليف رأسمالية أقل من محطات CIL/CIP، ولكنها عادة ما تكون أبطأ وقد تكون نسبة الاسترداد أقل.
ج) بدائل غير السيانيد (بحسب الجدوى)
بعض البدائل التي تم بحثها/تطبيقها محدودة:
– ترشيح الثيوسلفات (إمكانية استخلاص الخام عن طريق امتصاص البروجسترون).
– ترشيح الهاليد (الكلوريد/البروميد في ظل ظروف معينة).
ومع ذلك، فإن تطبيقها بشكل عام يتطلب تحكمًا أكثر تعقيدًا في العملية، وهي ليست شائعة مثل السيانيد في العديد من المناجم.
6. معالجة الخامات المقاومة للحرارة: الأكسدة قبل الترشيح
الخامات المقاومة هي خامات يكون فيها الذهب "محصورًا" في معادن الكبريتيد أو محجوبًا بواسطة مصفوفة محددة، مما يجعل السيانيد غير فعال بدون معالجة مسبقة. تشمل طرق المعالجة المسبقة ما يلي:
1) التحميص
تتأكسد الكبريتيدات عند درجات الحرارة العالية، مما يجعل الذهب أكثر عرضة للتآكل. لذا، يلزم التحكم في الانبعاثات (مثل نسبة ثاني أكسيد الكبريت إلى الزرنيخ).
2) الأكسدة بالضغط (POX)
الأكسدة في جهاز تعقيم مضغوط بالأكسجين. يمكن أن تكون نسبة الاستخلاص عالية، لكن التكاليف الرأسمالية مرتفعة.
3) الأكسدة الحيوية (BIOX)
استخدام البكتيريا لأكسدة الكبريتيدات في ظروف مضبوطة. إنها طريقة "أبرد" من التحميص، لكنها تتطلب وقتاً للمعالجة وإدارة المفاعل الحيوي.
بعد الأكسدة الأولية، يتم ترشيح الخام/المركز (عادة باستخدام السيانيد) لإذابة الذهب.
7. استخلاص الذهب من المحلول: الكربون المنشط، والراتنج، والترسيب
بمجرد ذوبان الذهب، تتمثل الخطوة التالية في إزالته من المحلول.
– الامتزاز بالكربون المنشط (CIP/CIL): يمتص الكربون مركب الذهب. ثم يُغسل الكربون (يُزال) باستخدام محلول خاص لتحرير الذهب.
– الراتنج في اللب (RIP): يحل راتنج التبادل الأيوني محل الكربون في ظل ظروف معينة، وهو في بعض الأحيان أكثر مقاومة للتلوث.
- ترسيب الزنك (ميريل-كرو): يتم تصفية المحلول الغني وإزالة الأكسجين منه، ثم يُرسب الذهب باستخدام مسحوق الزنك. هذه الطريقة مناسبة للمحاليل النقية نسبيًا.
والنتيجة النهائية عادة ما تكون عبارة عن مادة صلبة/مركزة يتم صهرها بعد ذلك إلى دوريه (سبيكة من الذهب والفضة) قبل أن يتم تكريرها بشكل أكبر.
8. الصهر والتكرير
يُجفف المنتج المستخلص (مثل راسب الإذابة أو راسب ميريل-كرو) ثم يُصهر باستخدام مادة صهر لإنتاج سبيكة دوريه. بعد ذلك، تُنقى سبيكة الدوريه في مصفاة عن طريق:
– عمليات التحليل الكهربائي (على سبيل المثال، عملية وولويل للحصول على ذهب عالي النقاء).
– عملية ميلر (باستخدام الكلور لفصل شوائب معينة).
ينتج عن عملية التكرير ذهب عالي الجودة (على سبيل المثال 99,99٪) وفقًا لمعايير التجارة.
9. إدارة المخلفات، ومياه المعالجة، والجوانب البيئية
تُنتج عمليات استخراج الذهب دائماً مخلفات (مواد صلبة متبقية) ومياه معالجة، والتي يجب إدارتها بأمان. تشمل الممارسات الشائعة ما يلي:
– تكثيف وتخزين المخلفات في منشأة تخزين المخلفات (TSF) مع التصميم الجيوتقني.
– إعادة تدوير مياه العمليات لتقليل استهلاك المياه.
– إزالة سمية بقايا الكواشف (على سبيل المثال، تقليل بقايا السيانيد عن طريق عمليات أكسدة معينة إذا لزم الأمر).
– مراقبة جودة المياه، واستقرار سدود مخلفات التعدين، وخطط إغلاق المناجم.
تُعد جوانب الصحة والسلامة المهنية (K3) مهمة أيضًا: يجب أن يكون استخدام الكواشف، والتحكم في الغبار، ومنع التعرض للمواد الخطرة، وإجراءات الطوارئ جزءًا من نظام التشغيل.
10. كيسيمبولان
تعتمد تقنيات وأساليب معالجة الذهب من الخام بشكل كبير على نوع الخام، وحجم التحرر، والخصائص المعدنية. تشمل طرق المعالجة الشائعة التكسير والطحن، والتركيز بالجاذبية و/أو التعويم، والترشيح (غالباً باستخدام السيانيد في عمليات الصهر بالكربون/الترسيب بالكربون أو الترشيح بالكومة)، واستخلاص الذهب من المحلول، ثم الصهر والتكرير. بالنسبة للخامات المقاومة، تتطلب خطوات الأكسدة المسبقة، مثل التحميص أو الأكسدة الجزئية أو الأكسدة الحيوية، لاستخلاص الذهب بكفاءة. وفوق كل ذلك، يتحدد نجاح معالجة الذهب الحديثة أيضاً بتطبيق ضوابط صارمة على العمليات، وإدارة مسؤولة للمخلفات والمياه، والالتزام بالسلامة المهنية وحماية البيئة.
إذا رغبت، يمكنني تكييف هذه المقالة لتناسب سياقًا صناعيًا واسع النطاق (مع مخططات التدفق والمعايير العامة)، أو لتناسب نطاقًا صغيرًا/متوسطًا (مع التركيز بشكل أكبر على تركيز الجاذبية والممارسات التشغيلية الأساسية) بما يتناسب مع احتياجاتك.
