تحليل تقنية السيانيد على الطين الكامل في مناجم الذهب ذات الصخور الحصوية وخطة فعالة لاستخراج الذهب
تحليل تقنية السيانيد على الطين الكامل في مناجم الذهب من نوع الحصى، وخطة فعالة لاستخراج الذهب
لا تُعد مناجم الذهب من نوع الحصى الأكثر شهرة في خريطة مناجم الذهب الصينية، لكنها تمثل النوع الرئيسي في العديد من مناطق التعدين — حيث تتسم بتكوينات حصوية متطورة، ومحتوى منخفض من الكبريتيدات، ويكون الذهب فيها في الغالب في حالة حرة أو شبه حرة.تتمتع هذه الفئة من المناجم بميزة عملية واضحة: يبدو أنه يمكن معالجتها مباشرةً باستخدام تقنية السيانيد على الطين الكامل، مما يغني عن مرحلة التعويم، ويؤدي إلى تقصير مدة العملية وتقليل الاستثمار. لكن هناك فرقًا كبيرًا بين «ما يبدو ممكنًا» و«ما هو ممكن فعليًا»، وهو فرق يتطلب إجراء سلسلة من الاختبارات التقنية الدقيقة.
توضح هذه المقالة خصائص توزيع مناجم الذهب ذات الصخور الحصوية، والشروط الملائمة لمعالجة الطين الكامل بالسيانيد، والمعلمات التقنية، وتكوين مجموعة المعدات الكاملة، لمساعدتك في تحديد ما إذا كان من الأفضل لمناجمك اتباع معالجة الطين الكامل بالسيانيد أم استخدام التقنية المركبة.
أولاً: خصائص توزيع مناجم الذهب من نوع الحصى: لماذا تُصنف غالبًا ضمن فئة «القابلة للسيانيد»
تشير مناجم الذهب من نوع الحصى إلى نوع الرواسب التي يتواجد فيها التمعدن الذهبي داخل كتل الحصى.تتميز الحصى بتكوينها المعقد، حيث تشمل عادةً الكوارتز والصخور السيليسية والصخور الكربونية، بالإضافة إلى شظايا متنوعة من الصخور المحيطة، وتكون المواد الرابطة في الغالب من السيليكا أو الكربونات أو الكبريتيدات. وتحدد بعض الخصائص النموذجية لهذا النوع من المناجم بشكل مباشر اختيار العملية:
1. يوجد الذهب بشكل رئيسي في الحالة الحرة وشبه الحرة.
غالبًا ما يتواجد الذهب في مناجم الذهب من نوع الحصى في المواد الرابطة أو شقوق الحصى أو الفجوات بين حبيبات الكوارتز، وقد يتواجد الذهب الخشن مع الذهب الناعم في آن واحد.وبالمقارنة مع مناجم نوع «كارلين» التي «يكون فيها الذهب غير المرئي محاطًا بشبكة بلورية من الكبريتيدات»، فإن الذهب في مناجم الحصى الصخري يسهل فصله نسبيًا — وهذا هو الشرط الأساسي لجدوى استخدام عملية السيانيد على الطين الكامل.
2. عادةً ما تكون نسبة الكبريتيدات منخفضة.
تحتوي معظم مناجم الذهب من النوع الحصوي على كميات محدودة من كبريتيدات حاملة للذهب، مثل الكبريتيد الأصفر والزرنيخيت، ولا يعتمد الذهب بشكل كامل على حاملات الكبريتيدات. وقلة الكبريتيدات تعني قلة المواد المستهلكة للسيانيد، وبيئة ترشيح بالسيانيد «نظيفة» نسبيًا.
3. يجب فحص العناصر المسببة للتداخل واحدة تلو الأخرى.
وهذا أمر حاسم. توجد تباينات كبيرة بين مناجم الحصى الصخري: ففي بعض المناطق التعدينية، تكون مستويات الزرنيخ والكربون والأنتيمون منخفضة جدًّا، مما يجعل عملية السيانيد المباشرة ممكنة دون مشاكل؛ بينما في مناطق أخرى، تحتوي المواد الرابطة على مواد كربونية أو معادن زرنيخية، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في معدل الاستخلاص بالسيانيد المباشر.لا يمكن الافتراض تلقائيًا أن «المنجم من نوع الحصى» يمكن معالجته بالسيانيد مباشرةً، بل يجب الاعتماد على بيانات تحليل عينات الخام.
4. تتسم الكتل الحصوية بعدم التماثل في البنية، وقد تتقلب خصائص الخام بشكل كبير.
قد تختلف الخردة من منطقة إلى أخرى ومن عمق إلى آخر من حيث حجم حبيبات الذهب ومحتوى الكبريتيدات ودرجة الطين، لذا يجب مراعاة نطاق التقلبات ومعدل التسامح التشغيلي عند تصميم الخطة.
ثانياً، عملية السيانيد للطين الكامل: ما هي الشروط التي تسمح لمنجم الذهب من نوع الحصى باتباع هذا المسار مباشرةً؟
تستند منطقية عملية السيانيد الكامل (CIL/CIP) إلى ما يلي: يتم طحن الخام الأصلي إلى درجة نعومة كافية، وبعد تفكك الذهب بشكل كامل، يتم إدخاله مباشرةً في عملية الاستخلاص بالسيانيد، ثم يتم استرداده عن طريق الامتصاص بالفحم النشط، دون المرور بمرحلة التخصيب بالطفو. وتتمثل مزاياها في قصر مدة العملية وقلة المعدات وانخفاض الاستثمار نسبيًا، مما يجعلها مناسبة لمحطات التخصيب الصغيرة والمتوسطة إلى الكبيرة.
ولكي يتم تطبيق عملية السيانيد الكامل مباشرةً على مناجم الذهب من نوع الحصى، يجب استيفاء عدة شروط في آن واحد:
الشرط الأول: أن يكون الذهب في الغالب في حالة حرة، وأن تكون نسبة الذهب المغلف منخفضة.
يجب أن يتكشف الذهب بشكل كامل بعد الطحن حتى يتسنى للسيانيد التلامس معه. فإذا أظهرت التحاليل أن نسبة كبيرة من الذهب مغلفة في شكل حبيبات دقيقة داخل الكبريتيدات أو الصخور غير الذهبية، فلن يتم فصله مهما كانت درجة الطحن، ولن ترتفع نسبة الاستخلاص المباشر بالسيانيد.
الشرط الثاني: عدم احتواء الخام أو احتوائه بكميات قليلة على العناصر المسببة للتداخل مثل الزرنيخ والكربون والأنتيمون.
فالزرنيخ يستهلك السيانيد ويخمد سطح حبيبات الذهب؛ أما المواد الكربونية فتقوم بـ«اختطاف الذهب»، حيث تعيد امتصاص مركبات الذهب والسيانيد المذابة؛ كما أن الأنتيمون يتداخل مع عملية الاستخلاص. وفي حالة ارتفاع مستويات هذه العناصر، يجب إجراء معالجة مسبقة قبل الاستخلاص، أو اللجوء إلى مسار التخصيب بالطفو بدلاً من ذلك.
الشرط الثالث: قلة المواد المستهلكة للسيانيد.
فإن النحاس وكبريتيدات الحديد والمعادن المؤكسدة الموجودة في الخام تستهلك السيانيد، وارتفاع كمية السيانيد المستهلكة يؤدي إلى ارتفاع تكلفة المواد الكيميائية، مما يستلزم إعادة حساب الجدوى الاقتصادية.
الشرط الرابع: أن يتم الوصول إلى درجة طحن الخامة التي تفي بمتطلبات التفكك بطريقة اقتصادية.
يتطلب الترشيح بالسيانيد للخليط الكامل طحن جميع الخامات الأولية إلى درجة دقة عالية، ويُعد استهلاك الطاقة في عملية الطحن أحد أكبر بنود التكلفة في العملية بأكملها. وإذا كانت حبيبات الذهب متناثرة بشكل دقيق للغاية، وتحتاج إلى طحن فائق الدقة من أجل الفصل، فقد تلتهم تكلفة الطحن الأرباح.
هناك طريقة واحدة فقط للتوصل إلى استنتاج: أخذ عينات تمثيلية من الخام لإجراء اختبارات استخلاص بالسيانيد للخام الكامل (بما في ذلك اختبارات مقارنة بين CIL وCIP)، والتحقق من الجدوى باستخدام بيانات معدل الاستخلاص. إن تشغيل خط عملية النيتريد بالسيانيد للخليط الكامل دون وجود بيانات تجريبية يمثل أكبر نقطة خطر في الاستثمار في مناجم الذهب ذات الصخور الحصوية — فإذا تم الانتهاء من البناء ولم ترتفع نسبة الاستخلاص، فإن تكلفة إعادة العمل ستكون أعلى بكثير من تكلفة التجارب.
ثالثًا: كيفية الاختيار بين طريقتي CIL وCIP باستخدام السيانيد على الخام الكامل
بعد التأكد من إمكانية تطبيق عملية الاستخلاص بالسيانيد للطين الكامل، يجب الاختيار بين طريقتي CIL وCIP:
CIL (طريقة النض في الفحم)
يتم إجراء عملية الاستخلاص والامتصاص بالفحم النشط في وقت واحد، حيث يتم الاستخلاص والامتصاص بالتزامن. يُضاف الفحم النشط من الخزان الأخير ويتحرك عكس التيار، ليتلامس مع معجون الخام في الاتجاه المعاكس. تتميز هذه العملية بتصميمها المضغوط وقلة عدد الخزانات، وهي مناسبة لمحطات الفرز الصغيرة والمتوسطة إلى الكبيرة، وتعد التكوين الأكثر انتشارًا حاليًا.
طريقة CIP (طريقة معجون الكربون)
يتم إكمال عملية الاستخلاص أولاً، ثم يتم إدخال الفحم النشط إلى خزان الامتصاص. توفر هذه الطريقة وقتًا أطول للاستخلاص وتحكمًا أكثر دقة في المراحل، وهي مناسبة للخامات التي تتسم بسرعة استخلاص عالية وتحتاج إلى تحكم مرحلي، وتُستخدم عادةً في مصانع الفرز الكبيرة.
معايير اختيار الطريقة: بالنسبة للخامات ذات سرعة النضغ العالية، تتميز طريقة CIL بكفاءة عالية في عملية «النضغ والامتصاص المتزامنين» وببساطة العملية؛ أما بالنسبة للخامات التي تتطلب وقت نضغ أطول أو تحكمًا دقيقًا على مراحل، فإن طريقة CIP تكون أكثر ملاءمة. ويتم تحديد الطريقة المحددة بناءً على البيانات الديناميكية لاختبارات النضغ، مع الأخذ في الاعتبار حجم المعالجة وميزانية الاستثمار.
رابعًا: معلمات عملية السيانيد للطين الكامل: بعض النقاط التي يجب الانتباه إليها
1. التحكم في درجة الحموضة (pH).
تتم عملية النقع في ظروف قلوية، وعادةً ما يتم التحكم في درجة الحموضة (pH) في نطاق 10-11، ويتم تعديلها باستخدام الجير أو هيدروكسيد الصوديوم. إذا كانت درجة الحموضة منخفضة جدًّا، فإن السيانيد يصبح عرضة للتطاير والفقدان، أما إذا كانت مرتفعة جدًّا، فإنها تؤثر على سرعة النقع واستهلاك الجير. يجب أن تكون إضافة الجير مستقرة ومستمرة.
2. درجة دقة الطحن.
يحدد درجة تفكك الذهب، وهو المتغير الأول في معدل استرداد السيانيد للطين الكامل. إذا لم تكن درجة النعومة كافية، فلن يتم استخلاص الذهب المغلف؛ أما الطحن المفرط فيزيد من استهلاك الطاقة وتكوّن الطين، مما يؤثر على عمليات التكثيف والامتصاص اللاحقة. يتم تحديد درجة النعومة من خلال اختبارات الطحن واختبارات الاستخلاص معًا.
3. تركيز السيانيد وكميته.
يؤدي التركيز المنخفض جدًّا إلى بطء عملية الاستخلاص، بينما يؤدي التركيز المرتفع جدًّا إلى إهدار المواد الكيميائية وزيادة الضغط على معالجة النفايات البيئية. يجب تعديله ديناميكيًّا وفقًا لخصائص استهلاك السيانيد في الخام، مع التحكم الدقيق من خلال نظام إضافة المواد الكيميائية المخصص.
4. مدة النقع وعدد مراحل الخزانات.
يضمن التوصيل التسلسلي للخزانات المتعددة توفر وقت الاستخلاص الكافي، بينما يعتمد عدد المراحل على ديناميكيات عملية الاستخلاص. إذا كان وقت الاستخلاص غير كافٍ، فلن يذوب الذهب بالكامل؛ أما إذا زاد عدد المراحل، فسيؤدي ذلك إلى إهدار الاستثمار.
5. تركيز الفحم النشط وإدارة الفحم المحمل بالذهب.
يؤثر تركيز الفحم على معدل الامتصاص، ويجب رفع الفحم المحمل بالذهب وإزالة الامتصاص منه في الوقت المناسب، لتجنب فقدان الفحم لقدرته على الامتصاص بعد «تشبعه» داخل النظام. يجب أن تتناسب سعة جهاز رفع الفحم وقدرة التحليل الكهربائي لإزالة الامتصاص مع إنتاجية الفحم المحمل بالذهب.
6. الأكسجين المذاب.
يتطلب الاستخلاص بالسيانيد مشاركة الأكسجين، لذا يجب تزويد خزانات الاستخلاص بالهواء. يؤدي نقص التهوية إلى بطء عملية الاستخلاص، بينما يؤدي الإفراط في التهوية إلى ارتفاع استهلاك الطاقة.
7. التكثيف والتجفيف.
يجب تعديل تركيز معجون الخام بعد الطحن ليتوافق مع متطلبات عملية الاستخلاص، وتعد عملية تجفيف الكثافة خطوة حاسمة، خاصةً بالنسبة لخام الحصى الذي يحتوي على نسبة عالية من الطين.
خامساً: تكوين مجموعة المعدات الكاملة: من الخام الأصلي إلى الذهب المركب
خط CIL بالسيانيد للطين الكامل لخام الذهب من الصخور الحصوية، وتكوين المعدات الكامل كما يلي:
مرحلة التكسير والطحن:
مغذي اهتزازي → كسارة فكية (تكسير خشن) → كسارة مخروطية(التكسير المتوسط والدقيق) → الغربال الاهتزازي الدائري → الطاحونة الكروية (المرحلة الأولى من النوع الشبكي + المرحلة الثانية من النوع الفائض، أو مرحلة واحدة حسب الحجم) → جهاز التصنيف اللولبي/الدوامة الهيدروليكية في دائرة مغلقة. مع اتباع مبدأ «الكسر الكثيف والطحن القليل».
مرحلة التكثيف والتجفيف:
جهاز تكثيف عالي الكفاءة (لتعديل تركيز الملاط المعدني)، ويمكن تزويده بنظام إضافة مواد التلبد عند ارتفاع نسبة الطين.
مرحلة الترشيح والامتصاص:
خزان النض (مزود بخلاط ونظام تهوية، عدة خزانات متصلة على التوالي) → خزان نض الفحم عالي الكفاءة ثنائي الدوار (CIL، النض والامتصاص في آن واحد) أو خزان الامتصاص (CIP) → غربال فصل الفحم (لفصل الفحم المحمل بالذهب عن الملاط المعدني) → جهاز استخراج الفحم (لاستخراج الفحم المحمل بالذهب) → نظام إضافة الفحم النشط.
مرحلة التحليل الكهربائي:
التنظيف بالحمض → معدات التحليل الكهربائي (تناسب المعالجة العادية في درجة الحرارة والضغط العاديين، بينما يوفر التحليل في درجات الحرارة والضغط العاليين تحليلاً أكثر شمولاً، وهو مناسب للمعادن الكبيرة أو المعادن التي يصعب تحليلها) → خزان التحليل الكهربائي → فرن صهر الذهب لإنتاج الذهب المركب.
مرحلة معالجة المخلفات:
آلة تكثيف المخلفات → آلة الترشيح بالضغط ذات الألواح والإطارات (التصريف الجاف للمخلفات) → معالجة مياه الصرف ونظام تحلل السيانيد (الامتثال لمعايير حماية البيئة).
المعدات المساعدة:
مضخة الطين، مضخة استخراج الفحم، ناقل الحزام، خزان الخلط، نظام تحضير وإضافة المواد الكيميائية، التجهيزات الكهربائية لتثبيت الجهد والتشغيل التدريجي.
ثلاثة معايير أساسية لتقييم تكوين المعدات:
أولاً، تفضيل المجموعات المتكاملة على التجميع العشوائي. عدد مراحل أحواض النض، ومواصفات أحواض نض الفحم، وفتحات غربال فصل الفحم، وسعة جهاز استخراج الفحم، وسعة معالجة التحليل الكهربائي، هذه المعلمات تشكل معادلات مترابطة.عند تجميع المعدات من مصنعين مختلفين، لا تتطابق الوصلات والمعلمات، مما يؤدي عند التشغيل إلى تسرب الفحم، وانسداد الخزانات، وتراكم الفحم المحمل بالذهب. ولا يمكن ضمان التوافق بين «الخام — العملية — المعدات» إلا إذا تولى فريق واحد الإشراف على تصميم العملية وتصنيع المعدات.
ثانياً، التصميم حسب خصائص الخام، وليس وفقاً للمخزون المتوفر. تتباين خصائص خامات الحصى بشكل كبير؛ لذا يجب تعزيز عمليات التكثيف وإزالة الطين في الخامات عالية الطينية، وترقية المواد المقاومة للتآكل في الأجزاء المروية التي تحتوي على حصى سيليسي تآكلي، مع مراعاة التجهيزات المضادة للتآكل في بيئة النضح الحمضية.
ثالثًا، التصميم المتزامن للمرافق البيئية. يجب تخطيط مياه مخلفات عملية السيانيد ومعالجة إزالة السيانيد وتصريف المخلفات الجافة بشكل متزامن في مرحلة وضع الخطة، ولا يمكن الانتظار حتى اكتمال بناء المصنع لإضافة المرافق البيئية لاحقًا.
سادساً: الحالات التي لا يمكن فيها استخدام عملية السيانيد المباشرة على الطين الكامل: اللجوء إلى العملية المركبة
إذا أظهرت اختبارات عينات الخام الحالات التالية، فإن استخدام عملية السيانيد المباشرة على الطين الكامل غير اقتصادي، ويجب اللجوء إلى المسار المشترك:
ارتفاع درجة تغليف الذهب، وانخفاض معدل الاستخلاص المباشر:
يتم أولاً تركيز كبريتيدات الذهب في الخلايا العائمة للحصول على خام مركّز، ثم معالجة الخام المركّز مسبقًا (باستخدام مواد كيميائية حصرية/التحميص/الأكسدة تحت الضغط/الأكسدة الحيوية) لفك التغليف، ثم إجراء عملية السيانيد. وتكمن قيمة عملية العوامة في تقليص كمية الخام الخام الكبيرة التي تحتاج إلى معالجة مسبقة إلى كمية صغيرة من الخام المركّز.
تواجد تداخلات واضحة من الزرنيخ والكربون:
يتم تثبيط المواد الكربونية أثناء عملية الفرز بالفلوت أو إجراء عملية فرز بالفلوت منفصلة لمركزات الذهب والزرنيخ، ثم يتم الاستخلاص بعد المعالجة المسبقة لإزالة تأثيرات «اختطاف الذهب» و«التخميل».
تواجد الذهب الحر ذي الحبيبات الخشنة مع الذهب المغلف ذي الحبيبات الدقيقة:
تزويد دائرة الطحن بجهاز فصل مركزي لاسترداد الذهب الخشن مسبقًا، والتركيز بالفلوتة للكبريتيدات، ثم معالجة الخام المركّز مسبقًا بالسيانيد، ودمج «الفرز الثقيل + الفلوتة + السيانيد». «الاسترداد المبكر والكثيف» للذهب الخشن، لتجنب فقدانه بسبب الطحن المفرط.
يحدد اختيار نقاط التقاطع في العملية المشتركة (موقع عملية الفصل بالجاذبية في دائرة الطحن، وما إذا كان سيتم إعادة طحن مخلفات التعويم وإعادة نقعها) معدل الاسترداد الإجمالي، ويجب التحقق من الجدوى الاقتصادية من خلال التجارب، ولا يمكن اتخاذ القرار بناءً على التخمين.
سابعاً: مرجع الاستثمار ودورة المشروع
التقدير التمهيدي للاستثمار: على سبيل المثال، بالنسبة لمجموعة المعدات الرئيسية لنظام CIP/CIL (بالآلاف من الدولارات الأمريكية، لا تشمل الأعمال الإنشائية والتركيب واللوجستيات والمواد المساعدة): تبلغ التكلفة اليومية لمعالجة 100 طن حوالي 350,000 - 500,000، و200 طن حوالي 450,000 - 750,000،300 طن حوالي 600,000 - 900,000، و500 طن حوالي 900,000 - 1,350,000، و1,000 طن حوالي 1,500,000 - 1,900,000. الحد الأدنى من النطاق يتوافق مع التكوين القياسي، والخامات المؤكسدة العادية، وظروف التشغيل العادية؛ أما الحد الأعلى فيتوافق مع التخصيص غير القياسي، والخامات المعقدة، والحلول ذات التكوين الأكثر اكتمالاً.
مدة المشروع: عادةً ما تتراوح بين 8 و15 شهرًا — تصميم العمليات والحلول التقنية: 7-15 يومًا → التصميم الهندسي: 20-30 يومًا → تصنيع المعدات: 60-120 يومًا → النقل: 30-60 يومًا → التركيب والتشغيل التجريبي: 60-150 يومًا.في حالة المناجم ذات الصخور الحصوية، إذا كانت خصائص الخام متقلبة بشكل كبير أو تحتوي على عناصر مسببة للتداخل، فستطول مدة التجارب الأولية. ويعد تقديم عينات تمثيلية من الخام في أقرب وقت ممكن لبدء التحقق من العملية الخطوة الأولى لتقليص المدة الإجمالية للمشروع.
ثامناً: هل يمكن تطبيق عملية السيانيد على الطين الكامل؟ البيانات التجريبية هي التي تحدد ذلك
تتمتع مناجم الذهب من نوع الصخور الحصوية بالشروط المسبقة لتطبيق عملية السيانيد على الطين الكامل — حيث يوجد الذهب بشكل أساسي في حالة حرة، ومحتوى الكبريتيدات منخفض. لكن «توفر الشروط» لا يعني «إمكانية التطبيق المباشر»، حيث يجب التحقق من كل عامل على حدة من خلال اختبارات عينات الخام، مثل تداخل الزرنيخ والكربون والأنتيمون، ومدى تغليف الذهب.