حلول متخصصة لاستخراج وتجهيز خامات الذهب المحتوية على الزرنيخ｜عمليات استخراج الذهب عالية الكفاءة وتقنيات الامتثال لمعايير حماية البيئة
حلول متخصصة لاستخراج وتجهيز خامات الذهب المحتوية على الزرنيخ｜عمليات استخلاص الذهب عالية الكفاءة وتقنيات الامتثال لمعايير حماية البيئة
يُعتبر خام الذهب المحتوي على الزرنيخ «التحدي الأصعب» في صناعة تعدين الذهب. فالذهب محبوس داخل الزرنيخيت والكيسيت المحتوي على الزرنيخ، ولا يمكن استخراجه مهما دُقّت عملية الطحن؛وغالبًا ما تتراوح نسبة الاستخلاص بالسيانيد للخليط الكامل بين 20% و50% فقط، مع ارتفاع استهلاك المواد الكيميائية، كما يتعين معالجة المخلفات المحتوية على الزرنيخ وفقًا لمعايير النفايات الخطرة. وعندما يحصل العديد من أصحاب المناجم على هذا النوع من الخام، تكون ردود أفعالهم الأولى هي «هل هذا الخام ميؤوس منه؟» — في الواقع، ليس الخام هو الذي لا أمل فيه، بل العملية هي التي لا تتناسب مع المشكلة.
تبدأ هذه المقالة بخصائص الخام، وتشرح بشكل واضح مسار عمليات استخراج وتجهيز خام الذهب المحتوي على الزرنيخ، وتكوين المعدات، ونقاط الامتثال لمعايير حماية البيئة.
أولاً: فهم التفاصيل بدقة: أين تكمن صعوبة مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ
تكمن «صعوبة» مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ بشكل أساسي في ثلاثة مستويات:
أولاً، حالة وجود الذهب.
في خامات الذهب المحتوية على الزرنيخ، غالبًا ما يتواجد الذهب بشكل متعايش مع الزرنيخيت (FeAsS) والحديديت المحتوي على الزرنيخ، وغالبًا ما يتواجد في شكل حبيبات دقيقة تغلف الذهب، أو ذهب شبه مجهري، أو حتى ذهب غير مرئي.يكون الذهب محاطًا بشبكة بلورية من الكبريتيدات، ولا يمكن تحقيق تفكك الذرات الفردية من خلال عمليات الطحن التقليدية، مما يمنع مادة السيانيد من الوصول إلى الذهب، وبالتالي لا يمكن رفع معدل الاستخلاص.
ثانياً، تأثير الزرنيخ.
يستهلك الزرنيخ السيانيد والأكسجين أثناء عملية الاستخلاص، مما يؤدي إلى تكوين مركبات الزرنيخ التي تغطي سطح حبيبات الذهب وتشكل طبقة تخميل، مما يعيق ذوبان الذهب بشكل أكبر. وكلما ارتفع محتوى الزرنيخ، كلما أصبح الاستخلاص بالسيانيد التقليدي أقل جدوى اقتصادية.
ثالثًا، الضغوط البيئية.
في حالة عدم معالجة المخلفات المحتوية على الزرنيخ وسوائل الاستخلاص بشكل سليم، فإن ذلك ينطوي على مخاطر تلوث بيئي. ويخضع تخزين المواد المحتوية على الزرنيخ ونقلها والتخلص منها لمتطلبات بيئية صارمة، وهو ما يحدد بشكل مباشر أن مسار العملية لا يمكن أن يقتصر على حساب «كمية الذهب التي يمكن استخلاصها» فحسب، بل يجب أيضًا حساب «كيفية ضمان استيفاء المخلفات للمعايير».
لذلك، فإن المنطق الأساسي لتصميم خطط مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ هو: التخصيب أولاً، ثم فتح الغلاف، ثم استخلاص الذهب، مع التحكم في مسار الزرنيخ طوال العملية بأكملها.
ثانياً، المسار التقني: التخصيب بالانتقاء + المعالجة المسبقة + السيانيد
هذا هو المسار السائد لمعالجة مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ، وهو أيضًا المسار الأكثر قابلية للتحكم من الناحية الاقتصادية. ويتكون من ثلاث خطوات:
الخطوة الأولى: تركيز خام الذهب الملوث بالزرنيخ عن طريق التعويم
يتم استخدام عملية التعويم لتركيز كبريتيدات الذهب، مثل الزرنيخيت والكيسيت المحتوي على الزرنيخ، لتكوين خام مركّز، بينما يتم التخلص من المخلفات مباشرةً.تكمن قيمة هذه الخطوة في: تحويل الكميات الكبيرة من الخام الأولي التي تحتاج إلى معالجة مسبقة إلى كميات صغيرة من الخام المركّز عالي الجودة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في حجم المعالجة المسبقة والمعالجة بالسيانيد في المراحل اللاحقة، وبالتالي انخفاض تكاليف الاستثمار والمواد الكيميائية.
نقاط التحكم الرئيسية:
- يجب أن تضمن درجة طحن الخام تفكك كبريتيدات الذهب إلى جزيئات منفردة، ولكن لا داعي للسعي الأعمى وراء الطحن المفرط، حيث يؤدي الطحن المفرط إلى زيادة الطين واستهلاك المواد الكيميائية؛
- يحدد نظام المواد الكيميائية الانتقائية — يجب تعديل أنواع وكميات عوامل التجميع، ومعدلات تعديل درجة الحموضة (pH)، ونسب عوامل التنشيط/التثبيط، وفقًا لاختلاف قابلية التعويم بين الزرنيخيت والبيتوميت؛
- في حالة الخامات المحتوية على الزرنيخ، يمكن اختيار تثبيط الزرنيخ، أو عزل مكثف الزرنيخ والذهب عن طريق التعويم بشكل منفصل، أو تعويم الزرنيخ والذهب معًا ثم فصلهما لاحقًا، ويعتمد ذلك بشكل محدد على محتوى الزرنيخ وطريقة المعالجة التمهيدية اللاحقة؛
- يؤثر عيار خامات العوامة ومعدل استرداد الكبريت بشكل مباشر على الجدوى الاقتصادية للمعالجة المسبقة اللاحقة، ويجب التحقق من هذين المؤشرين بوضوح خلال مرحلة التجارب.
الخطوة الثانية: المعالجة المسبقة لكسر الغلاف
لا يزال الذهب الموجود في خامات التطفو المغلفة محاطًا بالكبريتيدات، لذا يجب أولاً تدمير بنية الغلاف. وتشمل الطرق المتاحة ما يلي:
المعالجة المسبقة باستخدام مواد كيميائية حصرية
نظام كيميائي مخصص للخامات المحتوية على الزرنيخ والكربون، يعمل على تدمير الغلاف الكبريتي قبل عملية النض، وإزالة تأثير تخميل الزرنيخ، وتتميز العملية ببساطة نسبية وتكلفة استثمارية منخفضة؛
التحميص والأكسدة
أكسدة الكبريتيدات والزرنيخ بدرجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى كشف الذهب المحاط بالغلاف. هذه التقنية ناضجة، لكن الزرنيخ يدخل في الغازات العادمة على شكل As₂O₃، لذا يجب تزويدها بنظام لالتقاط الزرنيخ من الغازات العادمة وتصلبه، مما يتطلب استثمارات عالية في مجال حماية البيئة؛
الأكسدة تحت الضغط
تأكسد الكبريتيدات في ظروف حمضية عالية الحرارة والضغط، مما يؤدي إلى تفكك الذهب بشكل كامل ومعدل استرداد مرتفع، وهو مناسب للمشاريع الكبيرة، لكن متطلبات الاستثمار في المعدات والتشغيل عالية؛
الأكسدة الحيوية
يتم استخدام البكتيريا الحمضية لأكسدة الكبريتيدات، وتتميز هذه الطريقة بتكلفة منخفضة نسبيًا وصديقة للبيئة، لكن دورة الأكسدة طويلة (من عدة أيام إلى أكثر من عشرة أيام)، وتتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة وظروف الملاط المعدني؛
الأكسدة الكيميائية
يتم تكسير الغلاف باستخدام مواد مؤكسدة تحت الضغط العادي، وهو مناسب للمشاريع الصغيرة والمتوسطة الحجم أو لأنواع معينة من الخامات.
يعتمد اختيار نوع المعالجة المسبقة على محتوى الزرنيخ، ودرجة تغليف الذهب، وحجم المعالجة، والمتطلبات البيئية المحلية، وميزانية الاستثمار. ولا يمكن تحديد ذلك بناءً على التخمين، بل يجب إجراء اختبارات على عينات من الخام لمقارنة معدلات النضوب والتكاليف لكل خيار.
الخطوة الثالثة: استخلاص الذهب بالسيانيد
يتم إدخال الخام المركّز (أو الرمل المحمص أو خبث الأكسدة) بعد المعالجة المسبقة إلى عملية الاستخلاص بالسيانيد، وبعد ذوبان الذهب يتم استرداده عن طريق الامتصاص بالفحم النشط (CIL/CIP) أو الاستبدال بمسحوق الزنك. ونظرًا لأن الغلاف قد تم فتحه وتم القضاء على تداخل الزرنيخ، يمكن أن تصل معدلات الاستخلاص في هذه الخطوة إلى مستويات تفوق المؤشرات المتفق عليها في العقد.
وإذا كان الذهب في الخام في الغالب في حالة حرة، ومحتوى الزرنيخ منخفض، والرواسب بسيطة، فيمكن أيضًا تقييم جدوى استخدام عملية الاستخلاص بالسيانيد المباشر للخام الكامل (CIL/CIP)؛ ولكن قبل اتباع هذا المسار مع الخامات المحتوية على الزرنيخ، يجب إجراء اختبارات استخلاص للتحقق، ولا يمكن الاعتماد على الافتراضات.
طريقة تكميلية: الجمع بين الفصل بالجاذبية + التطفو + السيانيد
إذا كان الذهب الحر ذو الحبيبات الخشنة يتواجد جنبًا إلى جنب مع الذهب المغلف ذي الحبيبات الدقيقة في الخام، فيمكن تركيب جهاز فصل بالطرد المركزي في دائرة الطحن لاسترداد الذهب ذي الحبيبات الخشنة مسبقًا، مع استخدام التعويم لتركيز كبريتيدات الذهب، ثم معالجة الخام المركّز مسبقًا قبل إخضاعه لعملية السيانيد.يتم «الاستخلاص المبكر والمكثف» للذهب ذي الحبيبات الخشنة، لتجنب فقدانه في المخلفات نتيجة الطحن المفرط. ويحدد اختيار نقاط العملية المدمجة (مثل موقع الفصل بالجاذبية في دائرة الطحن، وما إذا كان سيتم إعادة طحن مخلفات التعويم وإعادة نقعها) معدل الاستخلاص الإجمالي، ويجب التحقق من الجدوى الاقتصادية من خلال التجارب.
ثالثًا: كيفية تجهيز مجموعة المعدات الكاملة
وفقًا للخط الرئيسي «التخصيب بالفلترة + المعالجة المسبقة + السيانيد»، يتم تجهيز المعدات على النحو التالي:
مرحلة التكسير والطحن:
التكسير الخشن باستخدام الكسارة الفكية → التكسير المتوسط والناعم باستخدام الكسارة المخروطية → دورة مغلقة تضم الطاحونة الكروية (المرحلة الأولى من النوع الشبكي + المرحلة الثانية من النوع الفائض) مع جهاز التصنيف الحلزوني/الدوامة الهيدروليكية. ووفقًا لمبدأ «الكسر الكثيف والطحن القليل»، فإن مرحلة التكسير تتحمل الجزء الأكبر من العمل، بينما تستهلك مرحلة الطحن كمية أقل من الكهرباء.
مرحلة التعويم:
خزان الخلط لتحضير الملاط وإضافة المواد الكيميائية → مجموعة آلات التعويم (نوع SF ذاتية الشفط مناسبة للمرحلة الأولية من الانتقاء الأولي والانتقاء النهائي، ونوع XCF/KYF الهوائي مناسب للتكوينات الكبيرة، ويمكن دمجها لتشكيل تكوين يتراوح بين مرحلة أولية واحدة ومرحلتين من التكرير ومرحلتين من الانتقاء النهائي، وصولاً إلى مرحلة أولية واحدة وثلاث مراحل من التكرير وثلاث مراحل من الانتقاء النهائي) → جهاز التكثيف → جهاز الترشيح الضغطي لإنتاج خام الذهب المركّز الخالي من الزرنيخ.
مرحلة المعالجة المسبقة:
يتم التجهيز وفقًا للطريقة المختارة. المعالجة المسبقة بالمواد الكيميائية: نظام تحضير وإضافة المواد الكيميائية، وخزانات التفاعل؛ التحميص: فرن التحميص المغلي، ونظام استخلاص الزرنيخ من الغازات المتولدة وتصلبها؛ الأكسدة تحت الضغط: وعاء الضغط العالي والمعدات المرافقة؛ الأكسدة الحيوية: خزانات التفاعل الحيوي، ونظام التهوية والتحكم في درجة الحرارة.
مرحلة الاستخلاص بالسيانيد:
خزان النض (مزود بخلاط ونظام تهوية، مع إضافة صوديوم السيانيد والجير لضبط درجة الحموضة (pH) بين 10 و11) → نظام الامتصاص بالفحم النشط (خزان نض بالفحم ذو دوارين CIL للامتصاص أثناء النض، أو خزان الامتصاص بعد النض باستخدام تقنية CIP)→ غربال فصل الفحم → جهاز استخلاص الفحم → التحليل الكهربائي لإزالة الامتصاص (في درجة حرارة وضغط عاديين أو في درجة حرارة عالية وضغط عالي) → فرن صهر الذهب لإنتاج الذهب المخلوط. كما يمكن استخدام مسار الاستبدال بمسحوق الزنك لمعالجة السائل الثمين.
مرحلة التركيز والتجفيف والحماية البيئية:
تُستخدم آلات التكثيف والمرشحات الضاغطة لتجفيف الخام المركّز والمخلفات؛ ويقلل التصريف الجاف للمخلفات من مخاطر التخزين؛ وتخضع المخلفات المحتوية على الزرنيخ لمعالجة التثبيت/التصلب وفقًا لمتطلبات حماية البيئة.
المعايير الحاسمة لاختيار المعدات: يجب أن يتم تصميم العمليات والمعدات بشكل متكامل من قبل نفس الفريق. تحدد درجة نقاء الخام المركّز الناتج عن عملية الانتقاء حجم المعالجة المسبقة، وتحدد طريقة المعالجة المسبقة تكوين معدات النقع اللاحقة، وتحدد معلمات النقع عدد مراحل خزانات النقع بالفحم وقدرة التحليل الكهربائي — أي خلل في أي معلمة من هذه السلسلة سيؤدي إلى فشل النظام بأكمله في تحقيق المعايير المطلوبة.يعد تجميع المعدات من مختلف الشركات المصنعة، مع عدم توافق الواجهات والتصاقات والقدرة الإنتاجية ومنطق التحكم، وما يتبع ذلك من تبادل الاتهامات عند حدوث مشاكل، من أكثر العقبات شيوعًا في مشاريع مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ.
رابعاً: الامتثال لمعايير حماية البيئة: يجب مراقبة مسار الزرنيخ طوال العملية
إن الامتثال لمعايير حماية البيئة في مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ لا يقتصر على إضافة مجموعة من محطات معالجة مياه الصرف في المرحلة النهائية فحسب، بل يتطلب التخطيط الواضح لمسار الزرنيخ منذ مرحلة تصميم العملية:
1. تصلب الزرنيخ وتثبيته.
يؤدي عملية الانتقاء بالطفو إلى تركيز الزرنيخ في الخام المركّز، وفي مرحلة المعالجة المسبقة يدخل الزرنيخ في الغازات (التحميص) أو سائل النض (الضغط/الأكسدة الحيوية)، مما يتطلب وجود خطوات مناسبة لالتقاط الزرنيخ أو تصلبه أو تثبيته.يجب التخلص من المخلفات المحتوية على الزرنيخ، مثل مخلفات الزرنيخ والكالسيوم، وفقًا للمعايير البيئية المحلية، ولا يجوز مجرد تكديسها.
2. معالجة سائل النض والماء الناتج عن المخلفات.
يجب معالجة الزرنيخ والسيانيد الموجودين في سائل النض في السيانيد حتى يفي بالمعايير قبل إعادة تدويره أو تصريفه. يجب توفير أنظمة معالجة مياه الصرف ونظام تحلل السيانيد.
3. التصريف الجاف لمخلفات التعدين.
تقوم آلة الترشيح بالضغط بضغط المخلفات لتشكيل كعكة ترشيح جافة، مما يقلل من مخاطر تسرب مياه المخلفات المحتوية على الزرنيخ، كما يسهل إدارة التخزين اللاحق.
4. الامتثال للوائح المحلية.
يجب تحديد متطلبات الموافقة البيئية ومعايير التصريف وإدارة النفايات الخطرة في موقع المشروع بدقة خلال مرحلة التصميم، لتجنب اكتشاف عدم صلاحية الإجراءات البيئية بعد الانتهاء من بناء المصنع.
5. اختيار العمليات النظيفة.
ينبغي إعطاء الأولوية لتقييم طرق المعالجة المسبقة الصديقة للبيئة نسبيًا، مثل الأكسدة الحيوية، عندما تسمح الظروف بذلك، لتقليل الضغط على أنظمة المعالجة النهائية.
الاستثمار في حماية البيئة ليس «عبئًا ماليًا» — فإذا لم يستوفِ مشروع مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ معايير حماية البيئة، فإنه يواجه في أي وقت خطر التوقف عن الإنتاج لإجراء التصحيحات، مما يؤدي إلى ضياع جميع الاستثمارات الأولية. إن دمج حماية البيئة في تصميم العمليات هو الشرط الأساسي للتشغيل المستقر والطويل الأمد للمشروع.
خامساً: مرجعيات الاستثمار ومدة المشروع
يعتمد الاستثمار في مشاريع مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ على طريقة المعالجة الأولية (الاستثمار في المعالجة الكيميائية الأولية منخفض نسبيًا، بينما الاستثمار في التحميص والأكسدة تحت الضغط مرتفع)، وحجم المعالجة، والمرافق البيئية المصاحبة. يمكن الرجوع إلى نطاق أسعار مجموعات المعدات الرئيسية وفقًا لتقنيتي CIP/CIL: تبلغ تكلفة المعالجة اليومية لـ 100 طن حوالي 350,000 إلى 500,000 دولار أمريكي،و300 طن تبلغ تكلفتها حوالي 600,000 إلى 900,000 دولار أمريكي، و500 طن تبلغ تكلفتها حوالي 900,000 إلى 1,350,000 دولار أمريكي، و1,000 طن تبلغ تكلفتها حوالي 1,500,000 إلى 1,900,000 دولار أمريكي (لا تشمل تكاليف الأعمال الإنشائية والتركيب واللوجستيات والمواد المساعدة، ويُرجع في التفاصيل إلى اختبارات الخام وعروض الأسعار الخاصة بالمشروع).
تستغرق مدة المشروع عادةً من 8 إلى 15 شهرًا، ولكن نظرًا لأن الخامات المحتوية على الزرنيخ تتطلب إضافة مراحل للتحقق من صحة العملية والمعالجة المسبقة، فإن مدة الاختبارات الأولية ستطول وفقًا لذلك — فكلما كانت اختبارات عينات الخام أكثر دقة، قلّت الحاجة إلى إعادة العمل في المراحل اللاحقة. يُنصح بتقديم عينات خام تمثيلية في أقرب وقت ممكن لبدء عملية التحقق من صحة العملية.
سادساً، خاتمة: منجم الذهب المحتوي على الزرنيخ ليس ميئوساً منه، بل لم يتم العثور على الطريقة الصحيحة
لم تكن الصعوبة في مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ أبدًا في «عدم القدرة على استخراج الذهب»، بل في «الطريقة التي يتم بها فتح الغلاف والسيطرة على الزرنيخ».التسلسل الصحيح هو: أخذ عينات تمثيلية من الخام → إجراء تحليل لخصائص الخام واختبارات مقارنة لخطط المعالجة المسبقة → تحديد مسار العملية → تجهيز المعدات وفقًا للعملية → تصميم خطة حماية البيئة بالتزامن مع ذلك → إقامة المهندسين في الموقع حتى يتم استخراج الذهب.
تخطي مرحلة التجارب وشراء المعدات مباشرةً هو أكبر خطر يواجه الاستثمار في مناجم الذهب المحتوية على الزرنيخ. وقد يكون السبب في فشل الآخرين هو عدم ملاءمة العملية التقنية للحالة، أو عدم صحة نظام المواد الكيميائية المستخدمة — فمناجم الذهب الصعبة المعالجة هي بالضبط المكان الذي يتعين فيه إعادة إجراء التحقق الدقيق من العملية التقنية والبحث عن ثغرة للانطلاق.
إذا كان لديك خام ذهب صعب المعالجة يحتوي على الزرنيخ أو الكربون أو محاط بحبيبات دقيقة، فنرحب باتصالك بـ GoldProcessingPlant لإجراء تحليل العينات والتحقق من العملية.