خطة عالية الكفاءة لاستخراج الذهب من مناجم الذهب من نوع كارلين باستخدام طريقة النقع بالكربون｜تقنيات فصل المعادن المتخصصة تدعم تطوير مناجم الذهب

تعد مناجم الذهب من نوع كارلين النموذج الأكثر تمثيلاً بين مناجم الذهب الصعبة المعالجة، كما أنها الفئة التي يسهل على مالكي المناجم «التغاضي عنها». فمستوى النقاء المختبري ليس منخفضاً، والمناجم تبدو طبيعية، ولكن بمجرد البدء في عملية الاستخلاص بالسيانيد، لا تتجاوز نسبة الاسترداد 30 إلى 40 في المائة — والسبب واحد فقط:الذهب «غير مرئي»، فهو محبوس في شكل جسيمات دون مجهرية ودون دون مجهرية داخل الشبكات البلورية أو الشقوق في معادن الكبريتيد مثل الكبريتيت والزرنيخيت، ولا يمكن فصله عن طريق الطحن التقليدي، وبالتالي لا يستطيع السيانيد الوصول إلى الذهب، ومن الطبيعي ألا ترتفع نسبة الاستخلاص.لا تتمثل خطة طريقة الاستخلاص بالفحم في مناجم الذهب من نوع كارلين في طحن الخام ناعماً وإدخاله مباشرةً إلى خزان CIL، بل في سلسلة متكاملة من العمليات تتمثل في «الطحن الدقيق — التخصيب بالانتقاء — المعالجة المسبقة لفتح الغلاف — استخلاص الذهب بالفحم».تبدأ هذه المقالة بخصائص خامات الذهب من نوع كارلين، وتشرح بوضوح المنطق التقني لعملية استخلاص الذهب بكفاءة عالية باستخدام طريقة النقع بالكربون، وتكوين المعدات، ومسار التنفيذ.

أولاً: لماذا «لا يجدي الاستخلاص المباشر» في مناجم الذهب من نوع كارلين؟

تتميز مناجم الذهب من نوع كارلين (مناجم الذهب ذات الحبيبات الدقيقة المتشربة) بأربعة خصائص نموذجية:

يوجد الذهب في شكل غير مرئي. تتراوح حجم حبيبات الذهب عادةً بين الميكرومتر والسبتيكرومتر، وهي غير مرئية للعين المجردة أو تحت المجهر العادي، وتكون محصورة داخل الشبكات البلورية أو شقوق بلورات كبريتيدات حاملة للذهب مثل الكبريتيد الأصفر والزرنيخ. حتى بعد الطحن التقليدي إلى حجم -200 ميس، حيث تبلغ نسبة الحبيبات التي يبلغ حجمها 200 ميس أو أقل حوالي 80٪، لا يزال الذهب غير قابل للفصل.

تتكون المعادن الحاملة للذهب بشكل رئيسي من الكبريتيد الحديدي والزرنيخيت. يرتبط الذهب ارتباطًا وثيقًا بالكبريتيدات، ويمكن للفلترة أن تركز الكبريتيدات الحاملة للذهب، فينتقل الذهب مع الكبريتيدات.

وغالبًا ما يصاحبها عناصر مزعجة مثل الزرنيخ والكربون والأنتيمون. في الخامات المحتوية على الزرنيخ، يتواجد الزرنيخ مع الذهب، ويستهلك الزرنيخ السيانيد؛ أما في الخامات المحتوية على الكربون، فإن المواد الكربونية «تسرق الذهب» — حيث تمتص مركبات الذهب والسيانيد المذابة، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في معدل الاستخلاص؛وفي الخامات المحتوية على الأنتيمون، يتداخل معدن الأنتيمونيت مع عملية الاستخلاص. وهذا هو السبب الرئيسي وراء انخفاض معدل الاستخلاص في مناجم الذهب من نوع كارلين إلى ما بين 20% و50% فقط.

تتسم الخامات بتحول صخري شديد، وقد يكون محتوى المواد الطينية مرتفعًا. ويشيع حدوث التحول السيليسي والطيني، حيث تؤثر المواد الطينية على جميع مراحل الطحن والانتقاء بالطفو والترشيح.

لماذا لا يجدي استخدام عملية السيانيد المباشرة على الطين الكامل؟أولاً، لأن الذهب محاط بطبقة لا تسمح للسيانيد بالوصول إليه؛ ثانياً، لأن الزرنيخ والكربون والأنتيمون يستهلكون السيانيد أو يختطفون الذهب، مما يؤدي إلى إهدار المواد الكيميائية بالكامل. لذلك، يجب أن تتبع مناجم الذهب من نوع كارلين مسار «المعالجة المسبقة + السيانيد»، حيث يمثل الانتقاء بالطفو والطحن الدقيق مرحلتين تمهيديتين للمعالجة المسبقة.

ثانياً: المنطق التقني لاستخراج الذهب بكفاءة عالية باستخدام طريقة النقع بالكربون

الخط الرئيسي الذي توصي به GoldProcessingPlant لمعادن الذهب من نوع كارلين هو: الطحن الدقيق → التخصيب بالفلطح للكبريتيدات → المعالجة المسبقة لفتح المغلفات → استخلاص الذهب بطريقة النقع بالفحم (CIL). وتنقسم العملية بشكل محدد إلى أربع خطوات:

الخطوة الأولى: الطحن الدقيق. تتميز كبريتيدات الذهب الموجودة في مناجم الذهب من نوع كارلين بحجم حبيبات صغير، لذا تتطلب طحنًا دقيقًا لضمان الفصل الكامل بين الكبريتيدات والصخور غير الذهبية، وتهيئة الظروف الملائمة لتركيز الكبريتيدات عن طريق التعويم.يتم تحديد درجة دقة الطحن بناءً على التجارب، وعادةً ما تكون أدق من مناجم الذهب الصخرية التقليدية (مثل زيادة نسبة الحبيبات التي تقل عن -325 ميكرون)، ويتم استخدام طاحونة كروية شبكية + طاحونة كروية من النوع الفائض في مرحلتين من الطحن، مع استخدام دورة مغلقة من الفاصل الهيدروليكي الدوامي لتجنب الطحن المفرط الذي يؤدي إلى تحويل الخام إلى طين.الغرض من الطحن الدقيق هو «فصل الكبريتيدات»، وليس «فصل الذهب مباشرةً».

الخطوة الثانية: التخصيب بالفلترة للكبريتيدات الحاملة للذهب. يتم من خلال عملية الفلترة تخصيب الكبريتيدات الحاملة للذهب، مثل الكبريتيد الأصفر والزرنيخ، لتحويلها إلى خام ذهب نقي، مما يقلل بشكل كبير من حجم المعالجة في مرحلة المعالجة المسبقة التالية——وهذا هو مفتاح الجدوى الاقتصادية لخطة مناجم الذهب من نوع كارلين: تكلفة المعالجة المسبقة لكامل كومة الخام الأصلي باهظة للغاية، أما عملية التعويم المسبقة لـ«تقليل الكمية»، ومعالجة الخام المركّز فقط، فتجعل الاستثمار واستهلاك المواد الكيميائية قابلين للتحكم.يُستخدم في عملية الانتقاء بالطفو مسار «مرحلة أولية واحدة، ومرحلتين من التكرير، ومرحلتين من التنقية» أو «مرحلة أولية واحدة، وثلاث مراحل من التكرير، وثلاث مراحل من التنقية»؛ ويجب تثبيط الزرنيخيت في الخامات المحتوية على الزرنيخ أو إجراء انتقاء بالطفو منفصل لمركزات الذهب والزرنيخ، كما يجب تثبيط المواد الكربونية في الخامات المحتوية على الكربون. ويؤثر عيار مركزات الانتقاء بالطفو ومعدل استرداد الكبريت بشكل مباشر على الجدوى الاقتصادية للمعالجة التمهيدية اللاحقة.

الخطوة الثالثة: المعالجة المسبقة لفتح الغلاف. هذه هي «نقطة الضعف» في مناجم الذهب من نوع كارلين. تشمل طرق المعالجة المسبقة: المعالجة المسبقة بالمواد الكيميائية الحصرية، والتحميص، والأكسدة تحت الضغط، والأكسدة الحيوية، والأكسدة الكيميائية، وغيرها.يعتمد الاختيار على محتوى الزرنيخ والكربون والأنتيمون وحالة وجودها، ودرجة تغليف الذهب، وحجم المشروع، والظروف البيئية المحلية:

• المعالجة المسبقة باستخدام مواد كيميائية حصرية: يتم من خلال نظام مواد كيميائية مخصص لتخميل المواد الكربونية وأكسدة الكبريتيدات المغلفة، وتتميز العملية ببساطتها النسبية وانخفاض تكلفة الاستثمار، وهي مناسبة للخامات المتوسطة الصعوبة التي تحتوي على الزرنيخ والكربون؛
• التحميص: مناسب للخامات المركزة التي تحتوي على نسبة عالية من الزرنيخ والكبريت، ولكنه يتطلب أنظمة مصاحبة لتصنيع الحمض من غازات الاحتراق ومعالجة الزرنيخ، كما تتطلب متطلبات بيئية عالية؛
• الأكسدة تحت الضغط/الأكسدة الحيوية: مناسبة للخامات المركزة الصعبة المعالجة ذات درجة التغليف العالية ومحتوى الزرنيخ المرتفع، وتتميز بتكاليف استثمار وتشغيل مرتفعة، لكنها تفتح التغليف بشكل كامل.

إن كفاءة المعالجة المسبقة تحدد بشكل مباشر معدل الاسترداد في عملية النقع بالكربون اللاحقة — فإذا لم يتم فك التغليف، فإن أي تحسينات تُجرى على عملية النقع بالكربون ستكون بلا فائدة.

الخطوة الرابعة: استخلاص الذهب بطريقة النقع بالفحم (CIL). يتم تحضير المادة (أو الخام المركّز) بعد المعالجة المسبقة وتحويلها إلى ملاط لإدخالها في نظام CIL: تُضاف مادة السيانيد والجير إلى حوض النقع لضبط درجة الحموضة (pH) إلى 10–11، مع إضافة الفحم النشط للامتصاص أثناء عملية النقع (يُضاف الفحم النشط في الحوض الأخير، ويتحرك عكس التيار، ليتلامس مع ملاط الخام في الاتجاه المعاكس)،يتم فصل الفحم المحمل بالذهب عن طريق الغربلة، ثم غسله بالحمض، وإزالة الامتصاص بالكهرباء، وصهر طين الذهب لإنتاج ذهب خالص.تتميز تقنية CIL بالاستخلاص والامتصاص المتزامنين، وتتميز العملية بأنها مدمجة وتحتوي على عدد قليل من الخزانات، مما يجعلها مناسبة لحالات التعدين من نوع كارلين التي تتميز بسرعة استخلاص عالية بعد المعالجة المسبقة؛ وإذا كانت سرعة الاستخلاص بطيئة نسبيًا، فيمكن أيضًا اختيار تقنية CIP التي تعتمد على الاستخلاص أولاً ثم الامتصاص، مما يتيح وقتًا كافيًا لعملية الاستخلاص.

ثالثًا: تكوين المعدات الأساسية لطريقة النقع بالفحم

مرحلة التكسير والطحن: التكسير الأولي بواسطة الكسارة الفكية، والتكسير المتوسط والناعم بواسطة الكسارة المخروطية، والطحن على مرحلتين باستخدام مطحنة كروية شبكية + مطحنة كروية ذات تدفق فائض، ودائرة مغلقة من الفاصل الهيدروليكي الدوامي/آلة التصنيف الحلزونية.في ظروف الطحن الدقيق، يكون استهلاك الطاقة والتآكل مرتفعين، لذا يجب ترقية الأجزاء المعرضة للتدفق لتكون مقاومة للتآكل.

مرحلة الانتقاء بالطفو: آلات الانتقاء بالطفو من النوع SF (ذاتية الشفط)، والنوع XCF/KYF (النوع الهوائي، المفضل في المشاريع الكبيرة)، والنوع BF، والنوع JJF، مع مجموعات مدمجة للانتقاء الأولي، والانتقاء التمهيدي، والانتقاء الدقيق؛نظام إضافي لإضافة المثبطات، والمستقبلات، ومولدات الرغوة، مع الحاجة إلى تصميم خاص لنظام المواد الكيميائية الخاصة بالخامات المحتوية على الزرنيخ والكربون.

مرحلة المعالجة المسبقة: يتم التجهيز وفقًا للمسار — تشتمل المعالجة المسبقة بالمواد الكيميائية على خزانات التفاعل مع الخلط ونظام تحضير المواد الكيميائية؛ وتشتمل عملية التحميص على أفران التحميص ومعالجة الغازات الدخانية؛ وتشتمل عملية الأكسدة تحت الضغط على أوعية الضغط العالي؛ وتشتمل عملية الأكسدة الحيوية على خزانات التفاعل الحيوي. تتطلب هذه المرحلة مواد ذات مواصفات عالية (مقاومة للأحماض، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للضغط)، وتحتاج إلى تصنيع حسب الطلب.

مرحلة الامتصاص بالرشح الكربوني: خزانات الرشح (مزودة بخلاط ونظام تهوية)، وخزانات الرشح الكربوني عالية الكفاءة ذات الدوارات المزدوجة، ونظام الامتصاص بالفحم النشط، وغربال فصل الفحم، وجهاز استخراج الفحم، ومضخة استخراج الفحم.

مرحلة إزالة الامتصاص والكهرباء والصهر: أعمدة إزالة الامتصاص في درجة حرارة وضغط عاديين أو في درجة حرارة عالية وضغط عالي، وخزانات التحليل الكهربائي، وأفران صهر الذهب، ويمكن دمجها في وحدات مجمعة.

مرحلة التركيز والتجفيف: جهاز تركيز عالي الكفاءة، آلة الترشيح بالضغط ذات الألواح والإطارات (التصريف الجاف للخلفية، تجفيف الخام المركّز)، غربال التجفيف.

الأنظمة المساعدة: مضخات الطين، ومضخات المياه النظيفة، ونظام المياه الدائرة، ونظام معالجة مياه الصرف المحتوية على السيانيد، ونظام توزيع الطاقة والتحكم؛ ويمكن دمج مجموعات مولدات الديزل في المشاريع الخارجية.

تمتلك شركة GoldProcessingPlant قاعدتي تصنيع خاصتين بها في شاندونغ وجيانغشي، حيث يتم تصنيع المعدات الأساسية المذكورة أعلاه بشكل مستقل، ويعمل مهندسو العمليات والمهندسون الميكانيكيون كفريق واحد، ويتم تصنيع المعدات وفقًا للرسومات الهندسية، مع ضمان توافق الوصلات وتناسق الطاقة الإنتاجية.بالنسبة لعمليات الطحن الدقيق في مناجم الذهب من نوع كارلين، والظروف التشغيلية المسببة للتآكل التي تحتوي على الزرنيخ والكربون، يمكن تخصيص مواد المعدات وهيكل الخلط وقوة المحرك وفقًا للمواصفات غير القياسية.

رابعاً: لماذا تُعد «تقنية فصل المعادن المتخصصة» عاملاً حاسماً في تطوير مناجم الذهب من نوع كارلين؟

تعد مخاطر الاستثمار في مناجم الذهب من نوع كارلين أعلى بكثير من مناجم الذهب الصخرية التقليدية — فإذا تم اختيار العملية الخاطئة، فلن يكون الأمر مجرد «انخفاض طفيف في معدل الاسترداد»، بل «استحالة الاستخلاص تمامًا». تتجلى قيمة تقنية فصل المعادن المتخصصة في أربعة جوانب:

أولاً، التجارب تحدد المسار. يجب إجراء تحليل معدني تقني منهجي وتجارب فصل المعادن على مناجم الذهب من نوع كارلين: تحليل مظهر الذهب لتحديد درجة التغليف، وتجارب التعويم لتحديد فعالية تركيز الكبريتيدات، وتجارب مقارنة مسارات المعالجة المسبقة لتحديد المسار الاقتصادي القابل للتطبيق بين استخدام المواد الكيميائية/التحميص/الأكسدة، وتجارب النقع بالكربون لتحديد معلمات النقع.وبدون هذه البيانات، فإن الخطة تكون مجرد قصر في الهواء.

ثانياً، يحدد اختيار مسار المعالجة المسبقة حجم الاستثمار بشكل مباشر. قد يصل الفارق في الاستثمار بين المعالجة المسبقة بالمواد الكيميائية والأكسدة تحت الضغط إلى عدة أضعاف، ويستند الاختيار إلى درجة تغليف الخام وحسابات الجدوى الاقتصادية، وليس إلى مبدأ «كلما كان أكثر شمولاً، كان ذلك أفضل».

ثالثًا، يجب حساب التكلفة الإجمالية للتكامل بين عملية التعويم والمعالجة المسبقة. فإذا كان تركيز الخام المكرر الناتج عن عملية التعويم عاليًا وحجم المعالجة صغيرًا، تكون تكلفة المعالجة المسبقة منخفضة، ولكن يجب احتساب خسارة معدل الاسترداد في عملية التعويم؛ أما إذا ارتفع معدل الاسترداد في عملية التعويم وزاد حجم الخام المكرر، فترتفع تكلفة المعالجة المسبقة. ويجب تحديد نقطة التوازن هذه من خلال التجارب والحسابات الاقتصادية.

رابعًا، تحدد عملية تحسين المعلمات في مرحلة التشغيل التجريبي المؤشرات النهائية. تؤثر كل من فعالية المعالجة المسبقة، ومدة النقع، وتركيز السيانيد، وكمية الفحم النشط، والتحكم في درجة الحموضة (pH)، على معدل الاسترداد. ويُعد قيام المهندسين المقيمين في الموقع بقيادة عمليات التشغيل التجريبي المترابط باستخدام المواد الفعلية، والتحسين التدريجي للمعلمات، حلقة أساسية في تحويل «المؤشرات التجريبية» إلى «مؤشرات إنتاجية».

يتألف فريق GoldProcessingPlant من مهندسي معالجة المعادن، وخبراء في علم المعادن، ومصممي الآلات، وفريق إدارة المشاريع، ويتمتع الأعضاء الأساسيون بخبرة تزيد عن 20 عامًا في هذا المجال، ولديهم خبرة متخصصة في المعالجة المسبقة وعمليات النقع بالكربون للمعادن الذهبية الصعبة المعالجة التي تحتوي على الزرنيخ والكربون.نحن لا نعد بأرقام مطلقة بعيدة عن واقع الخام، بل نعد بما يلي: تحديد المسار بناءً على بيانات التجارب، وتحديد سير العملية بناءً على تصميم العمليات، وضمان التنفيذ الفعلي من خلال تصنيع المعدات، وإرسال مهندسين إلى الموقع لضبط العملية حتى يتم استخراج الذهب.

خامساً: مسار التنفيذ وأساليب التعاون

مسار تنفيذ مشاريع مناجم الذهب من نوع كارلين:

الخطوة الأولى: تجارب فصل المعادن والتحقق من صحة العمليات. يتم أخذ العينات لإجراء تحليل كيميائي متعدد العناصر، وتحليل مظهر الذهب، وتحليل حجم الجسيمات المتناثرة، وإجراء تجارب الطحن الدقيق، وتجارب التعويم المفتوحة/المغلقة، وتجارب مقارنة مسارات المعالجة المسبقة، وتجارب مقارنة النقع بالفحم (CIL) والمعالجة بالفحم السائل (CIP)، مع إرفاق قائمة اختيار المعدات والميزانية الأولية بالتقرير.

الخطوة الثانية: تصميم العمليات والرسومات الهندسية. إصدار مخطط سير العملية، وقائمة تكوين المعدات، ومخطط توزيع الموقع، ومخطط أساسات المعدات، ومخطط شروط الأعمال الإنشائية.

الخطوة الثالثة: تصنيع المعدات وشحنها. إنتاج المعدات الأساسية، وتنسيق المواد المساعدة، وفحص الجودة قبل الخروج من المصنع؛ وبالنسبة للمشاريع الخارجية، التخطيط المسبق لمواعيد الشحن وتخصيص فترة زمنية إضافية لإجراءات التخليص الجمركي.

الخطوة الرابعة: إرشادات التركيب والتشغيل التجريبي المتكامل. إيفاد مهندسين لتوجيه عمليات وضع المعدات في مواقعها، وتوصيل الأنابيب، والتركيبات الكهربائية، وقيادة عمليات التشغيل التجريبي الفردي والتشغيل التجريبي المتكامل باستخدام المواد الخام، وتحسين معلمات المعالجة المسبقة، ودرجة طحن الخام، ونظام المواد الكيميائية، ومعلمات النقع، حتى يتم إنتاج ذهب مطابق للمواصفات، بالإضافة إلى تدريب فريق العميل.

مرجع مدة المشروع: تستغرق المشاريع العادية حوالي 8–15 شهرًا من بدء التصميم التقني حتى بدء الإنتاج؛ أما بالنسبة لمنجم الذهب من نوع كارلين، نظرًا لأن العملية تتضمن مزيجًا متعدد المراحل من الطحن الدقيق، والانتقاء بالطفو، والمعالجة المسبقة، والنقع بالفحم، فإن فترة الاختبار والتشغيل التجريبي تكون أطول، كما يتعين تخصيص فترة احتياطية إضافية في حالة المعادن الصعبة المعالجة، أو مناطق التعدين النائية في الخارج، أو الطلبات المخصصة غير القياسية بكميات كبيرة.

لا تفرض GoldProcessingPlant أي شروط ربط: يمكن الاكتفاء بإجراء تجارب فصل المعادن والتحقق من صحة العمليات، أو شراء التصميم التقني أو المخططات الهندسية فقط، أو شراء المعدات فقط، أو الاستعانة بمهندسين للتشغيل التجريبي في الموقع فقط، كما يمكن تنفيذ المشروع بنظام EPC (التصميم والمشتريات والبناء) جاهز للتسليم. يمكن خصم تكاليف التجارب الأولية وتكاليف التصميم بالكامل عند توقيع عقد المعدات أو عقد EPC لاحقًا.تبلغ مدة الضمان 12 شهرًا، وخلال هذه الفترة يتم استبدال قطع الغيار مجانًا في حالة وجود مشاكل في جودة المعدات، وبعد انتهاء المدة يتم توفير قطع الغيار على المدى الطويل مع تقديم اقتراحات لتحسين العمليات.

عند تطوير منجم ذهب من نوع كارلين، لا يقتصر الاختيار على مجرد مجموعة من معدات النقع بالكربون، بل على فريق يعمل أولاً على تحديد مكان وجود الذهب، ثم تحديد الطريقة المثلى لاستخراجه، ثم تصميم العمليات وتجهيز المعدات وفقًا للبيانات. GoldProcessingPlant — نفهم المنجم أولاً، ثم نجهز المعدات.