كيف يتم اختيار خطة فصل المعادن لإنتاج الذهب الغرواني والمعدات الكاملة؟
كيف يتم اختيار خطة إنتاج الذهب الغرواني وتجهيز التعدين والمعدات الكاملة؟
يستخدم مصطلح «الذهب الغرواني» في صناعة تعدين الذهب في سياقين مختلفين تمامًا: الأول هو ما يطلق عليه الخبراء المخضرمون في مواقع التعدين «الذهب الهلامي» أو «الذهب في الحالة الغروانية» — وهو يشير إلى الذهب الموجود في الخام بحجم حبيبات دقيق للغاية، في حالة هلامية أو متناثرة في شكل حبيبات دقيقة؛والنوع الآخر هو علامات الذهب الغروي المستخدمة في مجال الطب الحيوي. تتناول هذه المقالة النوع الأول: أي الذهب الموجود في الخام في حالة غروية، أو متناثر في شكل جسيمات دقيقة، والذي يصعب استخلاصه بالكامل باستخدام طرق الفصل بالجاذبية التقليدية أو السيانيد. ويشكل اختيار خطة معالجة هذا النوع من الخامات وتجهيز مجموعة المعدات الكاملة مشكلة حقيقية تسبب صداعًا للعديد من أصحاب المناجم.
أولاً، يجب توضيح الأمر: ما هو نوع «الذهب الغرواني» الذي تتحدث عنه بالضبط؟
في ممارسة فصل الذهب من الخام، عادةً ما يشير مصطلح «الذهب الغرواني» إلى الحالات التالية:
1. مناجم الذهب المتغلغلة ذات الحبيبات الدقيقة (من نوع كارلين)
يكون الذهب مغلفًا في شكل ذهب غير مرئي أو ذهب دون الميكروسكوبي داخل كبريتيدات مثل الكبريتيد الحديدي (البيتوميت) والزرنيخيت، ويصعب فصله إلى جزيئات منفردة مهما كانت دقة طحن الخام. وتعد هذه الفئة من الخامات نموذجًا للخامات الذهبية الصعبة المعالجة، حيث لا تتجاوز نسبة الاستخلاص المباشر بالسيانيد للطين الكامل عادةً 20 إلى 30 في المائة أو حتى 50 في المائة.
2. رواسب الذهب المؤكسدة ذات القوام الغرواني أو الترابي
يظهر الذهب في شكل غرواني ملتصق بسطح الصدأ البني أو المعادن الطينية أو أكاسيد المنغنيز، ويشيع وجوده في الرواسب المتجذرة من النوع الحديدي واللوتي. حبيبات الذهب دقيقة للغاية، ومعدل الاسترداد بالطرق الثقيلة منخفض، كما أن ارتفاع نسبة الطين يؤثر على خصائص تدفق الملاط ونفاذية عملية الاستخلاص.
3. الخامات «المختطفة للذهب» المحتوية على مواد كربونية
تقوم المواد الكربونية الموجودة في الخام (الكربون العضوي، الجرافيت، إلخ) بامتصاص مركبات السيانيد الذهبية المذابة، مما يتسبب في «تأثير اختطاف الذهب»، وبالتالي لا ترتفع تركيزات الذهب في سائل النض، وتكون نسبة النض الظاهرية منخفضة جدًا.
4. الذهب ذو الحبيبات الدقيقة في الرمال الذهبية
يمكن استخلاص حبيبات الذهب الخشنة في رمال الذهب باستخدام القنوات المنحدرة أو أجهزة الطرد المركزي، لكن حبيبات الذهب الدقيقة التي يبلغ حجمها ميكرومترًا واحدًا تتسرب بسهولة مع تدفق المياه، مما يتطلب استخدام الطاولة الاهتزازية أو أجهزة الطرد المركزي لإزالتها.
القاسم المشترك بين هذه الفئات الأربع من المعادن هو: دقة حبيبات الذهب، وتعقيد حالة وجوده، وعدم إمكانية استخلاصه بشكل كامل باستخدام عملية واحدة. لا يتمحور تصميم الخطة حول «شراء أي جهاز»، بل حول فهم حالة وجود الذهب بدقة أولاً، ثم تحديد مسار العملية بعد ذلك.
ثانياً: كيفية تحديد خطة فصل خامات الذهب الغروية
الخيار الأول: التخصيب بالاستخلاص بالهواء + المعالجة المسبقة + السيانيد (ينطبق على الأنواع ذات الحبيبات الدقيقة المتغلغلة، والأنواع المحتوية على الزرنيخ والكربون)
هذا هو المسار السائد لمعادن من نوع كارلين والمعادن الصعبة المعالجة التي تحتوي على الزرنيخ والكربون.والمنطق وراء ذلك هو: أولاً، استخدام عملية التعويم لتركيز كبريتيدات الذهب في شكل خام مركّز، مما يقلل بشكل كبير من حجم المعالجة في مرحلة المعالجة المسبقة اللاحقة؛ ثم إجراء المعالجة المسبقة للخام المركّز (باستخدام مواد كيميائية حصرية، والتحميص، والأكسدة تحت الضغط، والأكسدة الحيوية، وما إلى ذلك)، لفك الغلاف المحيط بالذهب؛ وأخيراً استخلاص الذهب باستخدام السيانيد.
النقاط الأساسية:
- يجب أن تضمن درجة طحن الخام تفكك كبريتيدات الذهب إلى جزيئات منفردة، ولكن لا داعي للسعي إلى «كلما كان الطحن أدق كان ذلك أفضل»، حيث يؤدي الطحن المفرط إلى زيادة الطين واستهلاك المواد الكيميائية؛
- يحدد نظام المواد الكيميائية المستخدمة في عملية التعويم درجة نقاء الخام المركّز ومعدل استرداد الكبريت، حيث يتعين في الخامات المحتوية على الزرنيخ كبح تأثير «السم السام» أو إجراء تعويم منفصل للخام المركّز من الزرنيخ والذهب، بينما يتعين في الخامات المحتوية على الكربون كبح تأثير «اختطاف الذهب» بواسطة المواد الكربونية؛
- يعتمد اختيار طريقة المعالجة المسبقة على محتوى الزرنيخ/الكربون وحالة وجودهما، وهو ما يحدد بشكل مباشر الجدوى الاقتصادية.
الخيار الثاني: الفصل بالجاذبية + عملية السيانيد المشتركة (ينطبق على الخامات ذات النوع «القبعة الحديدية» والخامات المؤكسدة اللزجة)
تقوم عملية الفصل بالجاذبية باسترداد الذهب الحر ذي الحبيبات الخشنة مسبقًا في دائرة الطحن، لتجنب فقدانه بسبب الطحن المفرط؛ وتدخل مخلفات الفصل بالجاذبية إلى عملية الاستخلاص بالسيانيد لاسترداد الذهب ذي الحبيبات الدقيقة. تساعد البنية المسامية للحديديت البني على تغلغل محلول الاستخلاص، ولكن عند ارتفاع نسبة الطين، يلزم تحسين خصائص تدفق الملاط باستخدام مواد تشتيت أو تكوين حبيبات.
الخيار الثالث: عملية السيانيد على المادة الخام بالكامل CIL/CIP (ينطبق على الخامات التي يغلب فيها الذهب في الحالة الحرة، وتكون الصخور المصاحبة بسيطة، ولا تحتوي على عناصر متداخلة)
إذا أكدت التحاليل أن الذهب موجود بشكل أساسي في حالة حرة، ولا يحتوي على عناصر مشوشة مثل الزرنيخ والكربون والأنتيمون، فإن استخدام عملية السيانيد على الطين الكامل مباشرةً يكون أكثر مباشرةً. تتميز تقنية CIL بالترشيح والامتصاص المتزامنين، وتتميز العملية بكونها مدمجة، وهي مناسبة لمحطات الفرز الصغيرة والمتوسطة إلى الكبيرة؛ أما تقنية CIP فتتميز بالترشيح أولاً ثم الامتصاص، وتتميز بالتحكم الدقيق على مراحل، وهي شائعة الاستخدام في محطات الفرز الكبيرة.
الخيار الرابع: عملية غسل المعادن — عملية الفصل بالجاذبية الكاملة (مناسبة لمناجم الذهب الرملي والذهب الرملي ذي الحبيبات الدقيقة)
غسل وتصنيف الخام باستخدام الغربال الأسطواني/آلة غسل الخام → الفرز الأولي باستخدام القنوات → التخصيب باستخدام آلة الفصل بالطرد المركزي → الفرز الدقيق باستخدام الطاولة الاهتزازية. عند ارتفاع نسبة الطين، يلزم تعزيز عملية غسل الخام؛ ويتم استخلاص الذهب ذي الحبيبات الخشنة باستخدام القنوات وآلة الفصل بالطرد المركزي، بينما يتم استخلاص الذهب ذي الحبيبات الدقيقة باستخدام الطاولة الاهتزازية أو آلة الفصل بالطرد المركزي.تناسب الحلول المتنقلة مواقع التعدين المتفرقة، بينما تناسب الحلول الثابتة مصادر التعدين المركزة.
القاعدة الحاسمة لاختيار الحل: بدون تحليل العينات التمثيلية للمنجم واختبارات قابلية الفرز، فإن أي اختيار لن يكون سوى «مثل الأعمى الذي يتلمس الفيل». وينطبق هذا بشكل خاص على خامات الذهب الغروية — فاختلاف حالة وجود الذهب بمقدار ضئيل قد يؤدي إلى اختلاف كبير في مسار العملية.
ثالثًا: كيفية تجهيز المجموعة الكاملة من المعدات: التوفيق بين المعدات ومسار العملية
1. مرحلة التكسير والطحن (نقطة البداية لجميع مناجم الذهب الصخرية)
- الكسر الفكي: التكسير الخشن، يعالج قطع الخام الكبيرة، ذو هيكل بسيط ومتين؛
- الكسر المخروطي: التكسير المتوسط والناعم، عالي الكفاءة في معالجة الصخور الصلبة، وحجم حبيبات الناتج متجانس؛
- الطاحونة الكروية: من النوع الشبكي مع تفريغ إجباري، ذات سعة معالجة كبيرة، ومناسبة للطحن الخشن أو المرحلة الأولى من الطحن؛ أما النوع الفائض فيعتمد على التدفق الذاتي، ويحقق درجة طحن أدق، وهو مناسب للطحن الدقيق أو المرحلة الثانية من الطحن.يُستخدم عادةً في مناجم الذهب الصخرية نظام طحن من مرحلتين: المرحلة الأولى من النوع الشبكي + المرحلة الثانية من النوع الفائض، وتشكل المرحلة الثانية مع جهاز الفرز اللولبي أو الدوامة الهيدروليكية دورة مغلقة؛
- معدات التصنيف: تعمل آلة التصنيف الحلزونية/الدوامة الهيدروليكية بالتنسيق مع المطحنة في دائرة مغلقة، حيث يتم إرسال المسحوق الناعم المؤهل إلى المرحلة التالية، بينما يتم إعادة الرمل الخشن لإعادة الطحن.
الالتزام بمبدأ «الكسر المكثف والطحن المحدود»: بذل جهد أكبر في مرحلة التكسير، وتقليل استهلاك الكهرباء في مرحلة الطحن.
2. مرحلة الفصل بالجاذبية (الاستخلاص المسبق للذهب ذي الحبيبات الخشنة)
- آلة فصل المعادن بالطرد المركزي: تعزز عملية فصل المعادن بالجاذبية استنادًا إلى مبدأ الطرد المركزي، وتسترد المعادن الثمينة الدقيقة مثل الذهب والفضة وعناصر مجموعة البلاتين، وهي الجهاز الرئيسي لاسترداد الذهب الخشن المنفصل في دائرة الطحن؛
- آلة الفرز بالارتجاج (موجة مسننة/هيدروليكية): تعالج الحبيبات الخشنة، وتتميز بقدرة معالجة كبيرة؛
- المنضدة الاهتزازية (منضدة 6-S/منضدة متعددة الطبقات): تعالج الحبيبات الدقيقة، وتتميز بدقة فرز عالية، وتستخدم في الفرز الدقيق للخامات المركزة الناتجة عن الفصل بالجاذبية؛
- المزلق الحلزوني: هيكل بسيط، ومناسب للفرز الأولي والتخلص من النفايات.
لا تشكل عملية الفرز بالجاذبية عادةً بمفردها عملية كاملة لمعادن الذهب الصخرية، بل يتم دمجها في دورة الطحن أو دمجها مع عملية التعويم/السيانيد. وتعد درجة التفكك المؤشر الأساسي لمعدل الاسترداد في عملية الفرز بالجاذبية، فإذا لم تكن درجة طحن الخام كافية، فإن عملية الفرز بالجاذبية تكون بلا فائدة.
3. مرحلة التعويم (الخامات الكبريتيدية المحتوية على الذهب، والخامات ذات التوزيع الدقيق للحبيبات)
- سلسلة آلات التعويم: النوع SF ذاتية الشفط، مناسبة للمرحلة الأولية من الفرز الأولي والفرز النهائي؛ النوع XCF/KYF الهوائي، الخيار المفضل لتكوين أحواض التيار المستمر الكبيرة الحجم؛ النوعان BF وJJF يتم اختيارهما وفقًا لمتطلبات سعة المعالجة وكمية الهواء.يمكن تجميعها لتشكيل وحدات للفرز الأولي، والفرز التمهيدي، والفرز النهائي (من مرحلة واحدة من الفرز الأولي ومرحلتين من الفرز النهائي ومرحلتين من الفرز التمهيدي إلى مرحلة واحدة من الفرز الأولي وثلاث مراحل من الفرز النهائي وثلاث مراحل من الفرز التمهيدي)؛
- تُستخدم أحواض الخلط المرافقة لخلط المواد الكيميائية قبل عملية التعويم، بينما تُستخدم آلات التكثيف وآلات الترشيح بالضغط لتجفيف الخام المركّز.
تستطيع طريقة التعويم معالجة مناجم الذهب ذات الجودة المنخفضة والحبيبات الدقيقة، وتتميز بقدرة عالية على التكيف، وهي واحدة من أكثر التقنيات انتشارًا في مناجم الذهب الصخري في الصين.
4. مرحلة الاستخلاص والامتصاص (مخصصة لطريقتي CIL/CIP)
- خزان النقع (مزود بخلاط ونظام تهوية): يُضاف صوديوم السيانيد والجير لضبط درجة الحموضة (pH) (10-11)، مما يؤدي إلى ذوبان الذهب؛
- خزان النقع بالفحم عالي الكفاءة ذو الدوارين: تعمل تقنية CIL على النقع والامتصاص في آن واحد، حيث يُضاف الفحم النشط في الخزان الأخير ويتحرك عكس التيار نحو الأمام؛
- منخل فاصل للفحم: يمنع تسرب الفحم النشط مع الملاط المعدني؛ جهاز رفع الفحم: يرفع الفحم المشبع بالذهب؛
- معدات التحليل الكهربائي: مناسبة للمعالجة العادية في درجة الحرارة والضغط العاديين، بينما يوفر التحليل في درجات الحرارة والضغط العاليين عملية أكثر شمولية، ومناسبة للمعادن الكبيرة أو الصعبة التحليل؛
- فرن صهر الذهب: صهر طين الذهب لتحويله إلى سبائك ذهبية؛
- جهاز استبدال مسحوق الزنك (نقع السائل الثمين، غسل السائل الثمين بالتيار المعاكس باستخدام تقنية CCD): التصفية والتصفية → إزالة الأكسجين بالفراغ → إضافة مسحوق الزنك للاستبدال → ترشيح طين الذهب بالضغط → الصهر.يجب تصفية السائل الثمين حتى تصل نسبة المواد العالقة إلى <10 جزء في المليون، والأكسجين المذاب إلى <1 ملليغرام/لتر، وعادةً ما تكون نسبة الاستبدال >99%.
5. مرحلة التركيز والتجفيف
يُستخدم جهاز التكثيف (ذو الدفع المركزي/جهاز التكثيف عالي الكفاءة) للترسيب الأولي وتجفيف الخام المركّز والمخلفات؛ ويقوم جهاز الترشيح باللوحات والإطارات بضغط الملاط المعدني لتكوين كعكة ترشيح، وهو الجهاز الرئيسي لتصريف المخلفات الجافة؛ ويُستخدم غربال التجفيف للتجفيف النهائي.
6. المعدات المساعدة
المغذي الاهتزازي، الناقل الحزامي، مضخة الرواسب/مضخة استخراج الفحم، آلة غسل المعادن الأسطوانية/آلة غسل المعادن اللولبية (المعالجة المسبقة للخامات ذات المحتوى العالي من الطين)، الغربال الأسطواني (غسل وفرز خام الذهب الرملي).
رابعاً: العوامل الأربعة الحاسمة لاختيار مجموعة المعدات الكاملة
أولاً، تحديد العملية أولاً، ثم تحديد المعدات.
فالمعدات لا تُشترى من السوق بشكل عشوائي، بل يجب أن يستند اختيارها إلى خصائص الخام وعملية المعالجة. فعلى سبيل المثال، قد يختلف معدل الاسترداد في آلة التعويم الواحدة بمقدار عشرين نقطة عند استخدامها في عروق الكوارتز ونوع كارلين؛ وبالمثل، في حالة استخدام جهاز الطرد المركزي نفسه، إذا لم تكن درجة طحن الخام مناسبة، فإن حبيبات الذهب الخشنة ستتسرب إلى المخلفات.
ثانياً، يجب أن يكون هناك «توافق» بين العملية والمعدات.
إذا كانت الكسارة، والطاحونة الكروية، والطرد المركزي، وآلة التعويم، ونظام الاستخلاص CIL من شركات مصنعة مختلفة، فمن السهل أن تتعارض الوصلات، والطاقة الإنتاجية، واستهلاك الطاقة، ويحدث تبادل الاتهامات عند عدم استيفاء النظام للمعايير. ولا يمكن تجنب مشكلة عدم التوافق بين «مخطط التصميم وأبعاد المعدات» إلا إذا تولى فريق واحد الإشراف على تصميم العملية وتصنيع المعدات.
ثالثًا، التصميم حسب خصائص الخام، وليس وفقًا للمخزون المتوفر.
في حالة الخامات عالية السيليكون ذات الطبيعة الكاشطة، يجب استبدال الأجزاء المعرضة للتدفق بسبائك عالية الكروم أو مطاط مقاوم للتآكل؛ وفي بيئة الاستخلاص الحمضية، يمكن ترقية الفولاذ المقاوم للصدأ المضاد للتآكل أو استخدام طلاء داخلي مضاد للتآكل؛أما في الظروف التشغيلية الخاصة، مثل المناطق شديدة البرودة أو المرتفعات العالية أو عدم استقرار إمدادات الكهرباء في أفريقيا، فيجب إجراء تخصيص غير قياسي للمواد وقوة المحرك والهيكل (مثل تزويد النظام بمولدات ديزل قياسية، وتكوينات التشغيل التدريجي لتقليل صدمة تيار التشغيل).
رابعًا، حساب التكلفة الإجمالية، وليس التنافس على أقل عرض سعر.
يضمن الاختيار الدقيق للطراز تجنب الإفراط في أداء المعدات، ويقلل التصميم المتكامل من التكاليف الخفية الناتجة عن الجدل بين الأطراف المختلفة، كما يقلل التصميم الموفر للطاقة من استهلاك التشغيل في المراحل اللاحقة. أما في حالة التجميع الذاتي، فسيتعين تحمل تكاليف إدارة التنسيق بين الأطراف المختلفة، وتكاليف إعادة العمل الناتجة عن أخطاء اختيار الطراز، وخسائر تأخير الجدول الزمني، بالإضافة إلى تكاليف استهلاك الطاقة والصيانة الباهظة في المراحل اللاحقة.
خامساً، مرجع تقديري للاستثمار: نطاق أسعار مجموعات المعدات الرئيسية لعمليات CIP/CIL
على سبيل المثال، مجموعة المعدات الرئيسية لتقنية CIP/CIL/السيانيد الكامل للطين/الاستخلاص في مناجم الذهب (وحدة السعر هي آلاف الدولارات الأمريكية، ولا تشمل الأعمال الإنشائية والتركيب واللوجستيات والمواد المساعدة):
| السعة اليومية (طن/يوم) | نطاق أسعار مجموعة المعدات الرئيسية (بآلاف الدولارات الأمريكية) |
|---|---|
| 30 | 20–35 |
| 50 | 25–40 |
| 100 | 35–50 |
| 200 | 45–75 |
| 300 | 60–90 |
| 500 | 90–135 |
| 800 | 125–170 |
| 1000 | 150–190 |
| 1500 | 205–270 |
| 2000 | 265–335 |
| 2500 | 300–380 |
الحد الأدنى للنطاق يتوافق مع التكوين القياسي، وخامات الذهب المؤكسدة العادية أو الخامات الكبريتيدية البسيطة، وظروف التشغيل العادية؛ أما الحد الأعلى للنطاق فيتوافق مع التكوينات غير القياسية المخصصة، والخامات المعقدة، وظروف التشغيل الخاصة، أو الحلول ذات التكوينات الأكثر اكتمالاً.هذه مجرد أسعار مرجعية لمجموعة المعدات الرئيسية، ولا تشمل أعمال البناء والتركيب واللوجستيات، ويجب تحديد العرض السعري المحدد بناءً على نوع الخام ومسار العملية والظروف الميدانية.
سادساً: مدة المشروع ونطاق التسليم: لا تدع «الانتظار» يقوض الاستثمار
عادةً ما تتراوح المدة الإجمالية لمشروع منجم الذهب العادي، بدءًا من بدء التصميم التقني وحتى بدء الإنتاج النهائي، بين 8 و15 شهرًا:التصميم التقني والحلول التكنولوجية 7–15 يومًا → التصميم الهندسي 20–30 يومًا → تصنيع المعدات 60–120 يومًا → النقل 30–60 يومًا → التركيب والتشغيل التجريبي 60–150 يومًا، كما يجب تخصيص فترة احتياطية تبلغ حوالي 30 يومًا لإجراءات التخليص الجمركي في المشاريع الخارجية.يمكن تقليص المدة الإجمالية للمشروع من خلال التنسيق المعقول بين المراحل المختلفة، وتعد الخطوة الأولى في ذلك هي توفير عينات تمثيلية من المعادن في أقرب وقت ممكن لبدء التصميم التقني.
فيما يتعلق بنطاق التسليم، فإن النموذج القياسي هو: يتولى المورد مسؤولية التصميم التقني، والرسومات الهندسية، وتصنيع المعدات الأساسية، والإرشاد الفني للتركيب في الموقع، والتشغيل التجريبي المتكامل والتدريب؛بينما يتولى العميل تنظيم أعمال البناء المدنية وعمال التركيب العاديين محليًّا. وهذا يضمن وجود جهة مسؤولة عن الجودة الفنية، كما يساعد العميل على توفير تكاليف باهظة تتعلق بتذاكر السفر والتأشيرات والإقامة والطعام والأجور اليومية المرتفعة للعمال المحليين الموفدين إلى الخارج. وإذا لم تتوفر بالفعل قوة عاملة محلية للإنشاءات، فيمكن التفاوض على خطة شاملة.
سابعاً، خاتمة: في عملية فصل الذهب الغروي، يجب فهم خصائص الخام أولاً، ثم اختيار المعدات المناسبة
لا تكمن الصعوبة في معالجة خامات الذهب الغروية في جهاز واحد، بل في مدى التوافق بين العناصر الثلاثة: «الخام — العملية — المعدات». عندما يتواجد الذهب في صورة غروية، أو في شكل حبيبات دقيقة متناثرة أو مغلفة، فإن كل معلمة — مثل درجة طحن الخام، ونظام المواد الكيميائية، وموقع الفصل بالجاذبية، وظروف النقع — يجب أن تستند إلى خصائص الخام.