טכניקות ושיטות לעיבוד זהב מעפרה
עיבוד זהב מעפרה הוא סדרה של תהליכים טכניים להפרדה וטיהור זהב מחומרי סלע המכילים מינרלים יקרי ערך. מכיוון שזהב בדרך כלל אינו נמצא בצורה "טהורה" נגישה בקלות בטבע, נדרשות שיטות מדויקות - החל מהכנת העפרה, דרך הפרדה פיזית, שטיפה ועד זיקוק סופי. מאמר זה דן בטכניקות ובשיטות נפוצות לעיבוד זהב מעפרה, יחד עם עקרונות העבודה שלהן, יתרונות וחסרונות, והיבטים חשובים של בטיחות וסביבה.
1. מאפייני עפרת זהב וחשיבות הבדיקה הראשונית
לפני בחירת שיטת עיבוד, שלב מכריע הוא הבנת מאפייני העפרה. עפרת זהב יכולה להיות:
– עפרות תחמוצת (בדרך כלל קלות יותר לעיבוד).
– עפרות גופרתי (לעתים קרובות "עקשנותיות" משום שהזהב לכוד במינרלים גופרתיים כמו פיריט/ארסנופיריט).
– עפרות פחמניות או שוד פרג (פחמן טבעי סופג את קומפלקס הזהב ובכך מפחית את ההפקה).
– פלסר/אלוביאלי (גרגרי זהב חופשיים בחול/חצץ נהר).
בתעשייה, בדיקות מטלורגיות כגון ניתוח תכולת זהב (בדיקת אש), בדיקות מינרלוגיות (מיקרוסקופיה/XRD) ומבחני שטיפה בקנה מידה מעבדתי מבוצעות כדי להעריך את רמת ההפקה ולקבוע את דרך התהליך היעילה ביותר.
2. הכנת עפרות: ריסוק וטחינה
השלב הראשוני של העיבוד הוא הקטנת גודל העפרה כך שמינרלי הזהב ישוחררו מסלעי הטומאה.
1) ריסוק
עפרות מהמכרה הן בדרך כלל גדולות בגודלן, ולאחר מכן נכתשות באמצעות מגרסת לסת או מגרסת חרוט לגודל של סנטימטרים.
2) טחינה/כרסום
לאחר מכן, העפרה נטחנת באמצעות טחנת כדורים או טחנת SAG לגודל דק יותר (לדוגמה, 80% עוברים 75-150 מיקרון), בהתאם לדרישות השחרור.
המטרה אינה רק לעדן את החומר, אלא להשיג את הגודל האופטימלי. חומר גס מדי מקשה על הסרת הזהב, בעוד שחומר דק מדי מגביר את צריכת הריאגנטים ומסבך את ההפרדה בין מוצק לנוזל.
3. ריכוז כבידה: ניצול הבדלים במשקל סגולי
אם העפרה מכילה זהב חופשי גס יחסית, שיטת הכבידה יעילה מאוד מכיוון שלזהב יש משקל סגולי גבוה.
ציוד נפוץ:
– תיבת סכר (נפוץ בקנה מידה קטן/פלסר).
– מרכז ספירלי.
– שולחן רועד.
– מרכז קנלסון או מרכז פלקון (מרכז צנטריפוגלי).
יתרונותיה של שיטת הכבידה הם פשטותה היחסית, עלויות התפעול הנמוכות והיעדר תלות כימית. החסרונות כוללים את חוסר היעילות שלה עבור זהב עדין מאוד או זהב הקשור במינרלים גופרתיים.
4. ציפה: ריכוז מינרלים נושאי זהב
עבור עפרות גופרית, זהב מקושר לעיתים קרובות עם פיריט, כלקופיריט או ארסנופיריט. במקרים אלה, ניתן להשתמש בצפיפה כדי לייצר תרכיזי גופרית באיכות גבוהה, מה שמפחית את נפח החומר הדורש עיבוד נוסף.
עקרון הציפה:
– חלקיקי מינרליים הופכים הידרופוביים בעזרת קולטים (למשל קסנטאט).
– נושב אוויר כך שהמינרלים ההידרופוביים נדבקים לבועות ויצופים כקצף (תרכיז).
– מינרלים אחרים נשארים בעיסה כפסולת.
תוצרי ציפה (תרכיזים) עוברים בדרך כלל עיבוד נוסף באמצעות תהליכי שטיפה או חמצון (במיוחד עבור עפרות עקשנות).
5. שטיפה: המסה כימית של זהב
שטיפה היא לב ליבם של מפעלי זהב מודרניים רבים. הזהב המשוחרר מומס לקומפלקס מסיס ולאחר מכן ממוחזר.
א) ציאנידציה
השיטה התעשייתית הנפוצה ביותר היא שטיפת ציאניד, מכיוון שהיא יעילה וסלקטיבית עבור עפרות רבות. זהב יוצר קומפלקסים מסיסים בתמיסות ציאניד בתנאי pH בסיסיים ובנוכחות חמצן.
שתי תצורות נפוצות:
– CIL (פחמן בשטיפה): פחם פעיל ממוקם ישירות במיכל השטיפה כדי לספוג זהב מומס.
– CIP (פחמן בעיסה): תחילה מתבצעת שטיפה, ולאחר מכן פחמון בשלב הבא.
יתרונות: הפקה גבוהה על עפרות מתאימות והוכחה בקנה מידה גדול.
אתגר: דורש בקרה קפדנית על פרמטרי התהליך וניהול פסולת בטוח.
ב) דליפת ערימה
עבור עפרה בעלת איכות נמוכה וחדירה, משתמשים בשטיפת ערימה:
– העפרה נכתשת, לעיתים מקובצת, ולאחר מכן מונחת על משטח אטום.
– תמיסת השטיפה נשפכת (מושקה) מלמעלה.
– התמיסה ההרה נאספת למטה ומעובדת כדי להפיק את הזהב.
לשיטה זו עלויות הון נמוכות יותר מאשר במתקני CIL/CIP, אך היא בדרך כלל איטית יותר וההתאוששות יכולה להיות נמוכה יותר.
ג) חלופות שאינן ציאנידיות (בהתאם לאפשרות)
חלק מהחלופות שנחקרו/יושמו מוגבלות:
– שטיפת תיוסולפט (פוטנציאל לשוד עפרות כתוצאה משחיתות).
– שטיפת הליד (כלוריד/ברומיד בתנאים מסוימים).
עם זאת, באופן כללי היישום שלו דורש בקרת תהליכים מורכבת יותר ואינו נפוץ כמו ציאנידציה עבור מכרות רבים.
6. עיבוד עפרות עקשנות: חמצון לפני שטיפה
עפרות עקשנות הן עפרות שבהן הזהב "נעול" במינרלים גופרתיים או חסום על ידי מטריצה ספציפית, מה שהופך את הציאניד ללא יעיל ללא טיפול מקדים. שיטות הטיפול המקדים כוללות:
1) צלייה
סולפידים מתחמצנים בטמפרטורות גבוהות, מה שהופך את הזהב לחשוף יותר. נדרשת בקרת פליטה (למשל, SO₂/As).
2) חמצון בלחץ (POX)
חמצון באוטוקלב בלחץ עם חמצן. רמת ההשבתה יכולה להיות גבוהה, אך עלויות ההון גבוהות.
3) ביו-חמצון (BIOX)
שימוש בחיידקים לחמצון סולפידים בתנאים מבוקרים. זה "קריר יותר" מקלייה, אך דורש זמן עיבוד וניהול ביו-ריאקטור.
לאחר חמצון מקדים, העפרה/התרכיז עוברים שטיפה (בדרך כלל עם ציאניד) כדי להמיס את הזהב.
7. שחזור זהב מתמיסה: פחמן פעיל, שרף ומשקעים
לאחר שהזהב התמוסס, השלב הבא הוא להוציא אותו מהתמיסה.
– ספיחת פחם פעיל (CIP/CIL): הפחמן סופג את קומפלקס הזהב. לאחר מכן הפחמן עובר שחרור (הסרה) באמצעות תמיסה מיוחדת לשחרור הזהב.
– שרף בעיסה (RIP): שרף חילוף יונים מחליף פחמן בתנאים מסוימים, לפעמים עמיד יותר בפני לכלוך.
– שיקוע אבץ (Merrill-Crowe): התמיסה העשירה עוברת ניקוי וחמצון, ולאחר מכן הזהב שוקע באמצעות אבקת אבץ. שיטה זו מתאימה לתמיסות נקיות יחסית.
התוצאה הסופית היא בדרך כלל בוצה/תרכיז אשר לאחר מכן מותך לדורה (סגסוגת זהב-כסף) לפני זיקוק נוסף.
8. התכה וזיקוק
התוצר הממוחזר (למשל, משקע אלוציה או מריל-קרואו) מיובש ולאחר מכן מומס באמצעות שטף לייצור מוט דורה. לאחר מכן, הדורה מטוהר בבית זיקוק על ידי:
– תהליכי אלקטרוליזה (למשל, Wohlwill לזהב בעל טוהר גבוה).
– תהליך מילר (שימוש בכלור להפרדת זיהומים מסוימים).
זיקוק מייצר זהב באיכות גבוהה (למשל 99,99%) בהתאם לתקני סחר.
9. ניהול פסולת, מי תהליך והיבטים סביבתיים
עיבוד זהב תמיד מייצר שאריות מוצקים ומי תהליך, אשר יש לנהל בבטחה. נהלים נפוצים כוללים:
– עיבוי ואחסון פסולת במתקן אחסון פסולת (TSF) עם תכנון גיאוטכני.
- מיחזור מי תהליך כדי להפחית את צריכת המים.
– ניקוי רעלים של שאריות ריאגנטים (למשל, הפחתת שאריות ציאניד על ידי תהליכי חמצון מסוימים במידת הצורך).
– ניטור איכות המים, יציבות סכר פסולת ותוכניות סגירת מכרות.
היבטים של בריאות ובטיחות תעסוקתית (K3) חשובים גם הם: שימוש בריאגנטים, בקרת אבק, מניעת חשיפה לחומרים מסוכנים ונהלי חירום חייבים להיות חלק ממערכת ההפעלה.
10. קסימפולן
הטכניקות והשיטות לעיבוד זהב מעפרה תלויות במידה רבה בסוג העפרה, גודל השחרור והמאפיינים המינרלוגיים. מסלולי תהליך נפוצים כוללים ריסוק וטחינה, ריכוז כבידה ו/או ציפה, שטיפה (לעתים קרובות ציאנידציה ב-CIL/CIP או שטיפה בערימה), שחזור זהב מתמיסה, ולאחר מכן התכה וזיקוק. עבור עפרות עקשנות, נדרשים שלבי חמצון מקדים כגון קלייה, POX או ביואוקסידציה כדי להפיק את הזהב ביעילות. מעל לכל, הצלחת עיבוד הזהב המודרני נקבעת גם על ידי יישום בקרות תהליכים קפדניות, ניהול אחראי של פסולת ומים, ומחויבות לבטיחות תעסוקתית ולהגנת הסביבה.
אם תרצה, אוכל להתאים מאמר זה להקשר בקנה מידה תעשייתי (עם סדנות זרימה ופרמטרים כלליים), או לקנה מידה קטן/בינוני (תוך התמקדות רבה יותר בריכוז כוח הכבידה ובשיטות תפעול בסיסיות) בהתאם לצרכים שלך.
