في العصر الحديث لتعدين الذهب، اختفت معظم القطع الذهبية السهلة التعدين عالية الجودة. يعتمد العرض العالمي للذهب اليوم على تعدين الصخور الصلبة، حيث توجد جزيئات ذهبية مجهرية غير مرئية محبوسة داخل صخور الكوارتز والكبريتيد الصلبة. عندما تنخفض درجة جودة الخام إلى أقل من 2.0 جرام لكل طن (g/t)، يصبح الفصل بالجاذبية التقليدي غير فعال للغاية، مما يؤدي غالبًا إلى ترك أكثر من 40٪ من الذهب في المخلفات.

للاستخراج المربح لهذا الذهب المجهري، تعتمد صناعة التعدين على المعالجة المعدنية المائية، وتحديدًا عملية سيانيد الذهب. في هذا المجال، تهيمن تقنيتان: CIL (الكربون في الترشيح) و CIP (الكربون في اللب). يمكن لهذه العمليات الكيميائية تحقيق معدلات استرداد مذهلة تتراوح بين 90٪ و 95٪، مما يحول الصخور منخفضة الجودة إلى سبائك مربحة للغاية.

بصفتها مزودًا رائدًا لخدمات الهندسة والمشتريات والبناء (EPC)، قامت OreSolution بتصميم وتسليم خطوط إنتاج كاملة للذهب باستخدام تقنية CIL ومصانع CIP في جميع أنحاء العالم. تم تصميم هذا الدليل الفني الشامل الذي يضم أكثر من 10,000 كلمة لأصحاب المناجم والمتخصصين في علم المعادن والمستثمرين. سنتعمق في الكيمياء والمعدات الميكانيكية وتصميم مخطط التدفق وتحسين التكلفة وإدارة البيئة في مصنع حديث لترشيح الذهب.

الجزء 1: فهم الأساسيات - ما هو استخلاص الذهب بالسيانيد؟

قبل تصميم مصنع لتخمير الذهب، يجب أن نفهم الكيمياء الأساسية. الذهب معدن نبيل؛ لا يتفاعل بسهولة مع العناصر الأخرى. ومع ذلك، في وجود الأكسجين ومحلول سيانيد ضعيف، يذوب الذهب ليشكل مركبًا قابل للذوبان في الماء.

التفاعل الكيميائي، المعروف باسم معادلة إلسنر، هو:
4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O → 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOH

بمجرد ذوبان الذهب في السائل (محلول حامل)، نحتاج إلى طريقة لاستخراجه مرة أخرى. وهنا يأتي دور الكربون المنشط. يعمل الكربون المنشط من قشرة جوز الهند مثل الإسفنج، حيث يمتص مركب الذهب والسيانيد المذاب على سطحه المسامي. ثم يتم فصل الكربون المحمل بالذهب عن ملاط الصخور العقيمة.

الجزء 2: CIL مقابل CIP - أي مصنع معالجة الذهب أفضل؟

كثيرًا ما يسأل المستثمرون: "هل يجب أن أبني مصنع CIL للذهب أم مصنع CIP للذهب؟" على الرغم من أن كلاهما يستخدم السيانيد لإذابة الذهب والكربون لامتصاصه، فإن توقيت إدخال الكربون يحدث فرقًا كبيرًا في البصمة الكربونية للمصنع والنفقات الرأسمالية (CAPEX).

الجزء 3: تفصيل خطوة بخطوة لمخطط تدفق عملية CIL للذهب

مصنع معالجة الذهب CIL الحديث هو عملية مستمرة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. وهو يتكون من عدة دوائر متميزة. دعونا نحلل الهندسة الكامنة وراء كل مرحلة.

المرحلة 1: التكسير (السحق والطحن)

الهدف من التكسير هو التحرير. لا يمكن لمحلول السيانيد أن يذيب الذهب إذا كان مغلفًا بالكامل في صخرة الكوارتز. يجب طحن الصخرة حتى تتعرض جزيئات الذهب المجهرية للسطح.

• دائرة التكسير: نستخدم عادةً دائرة تكسير من مرحلتين أو ثلاث مراحل. يتم تغذية خام المنجم (ROM) إلى كسارة فك أولية، تليها كسارات مخروطية ثانوية وثالثية، مما يقلل حجم الصخور من 500 مم إلى 10-12 مم.
• دائرة الطحن (قلب استهلاك الطاقة): يتم تغذية الخام المسحوق بحجم 12 مم إلى مطحنة كروية. هذا هو الجزء الأكثر استهلاكًا للطاقة في المصنع. الهدف هو طحن الخام إلى حجم P80 = 74 ميكرون (200 شبكة). هذا يعني أن 80٪ من الجزيئات أصغر من عرض شعرة الإنسان.
• التصنيف: تعمل المطحنة الكروية في دائرة مغلقة مع الهيدروسيكلونات. يعمل الهيدروسيكلون كجهاز فرز طرد مركزي: تتدفق الجسيمات الدقيقة إلى المرحلة التالية، بينما تتدفق الجسيمات الخشنة إلى المطحنة الكروية لإعادة الطحن.

المرحلة 2: المعالجة المسبقة والتكثيف (التحكم في اللزوجة)

عادةً ما يكون الملاط الناتج عن فيض الهيدروسيكلون شديد التخفيف (20٪-30٪ فقط من المواد الصلبة). إذا أرسلنا هذا مباشرة إلى خزانات الترشيح، فسنحتاج إلى خزانات ضخمة وكمية هائلة من السيانيد لتحقيق التركيز الكيميائي الصحيح.

لذلك، يجب أن نجفف (نكثف) الملاط إلى حوالي 40٪-45٪ من المواد الصلبة. يتم تحقيق ذلك باستخدام مكثف عالي الكفاءة بمحرك مركزي. تضاف مواد التلبد لجعل جزيئات الصخور تستقر بسرعة، بينما يفيض الماء النقي ويتم إعادة تدويره إلى دائرة الطحن.

المرحلة 3: دائرة الترشيح والامتصاص CIL

هنا تحدث المعجزة. يتم ضخ الملاط المكثف (اللب) إلى سلسلة من خزانات الترشيح عالية التحريك. تستخدم محطة معالجة الذهب CIL القياسية سلسلة من 6 إلى 8 خزانات.

1. إضافة السيانيد والأكسجين

يُضاف سيانيد الصوديوم (NaCN) إلى الخزان الأول. في الوقت نفسه، يتم ضخ الهواء المضغوط أو الأكسجين النقي في قاع الخزانات. الأكسجين هو "الوقود" الأساسي لمعادلة Elsner. بدون كمية كافية من الأكسجين المذاب (DO)، سيتوقف ترشيح الذهب.

2. إضافة الكربون المنشط (تدفق التيار المعاكس)

هنا تكمن عبقرية تصميم CIL: تدفق الكربون المعاكس للتيار.

• يتدفق الملاط المحتوي على الذهب بالجاذبية من الخزان 1 إلى الخزان 8.
• يُضاف الكربون المنشط الجديد إلى الخزان الأخير (الخزان 8) ويتم ضخه في اتجاه التيار، حيث ينتقل من الخزان 8 إلى الخزان 1 باستخدام مضخات نقل كربون متخصصة.

وهذا يعني أن محلول الذهب الأكثر تركيزًا (في الخزان 1) يلتقي بالكربون الأكثر تحميلًا، بينما يلتقي محلول الذهب الأقل جودة (في الخزان 8) بالكربون الأكثر نقاءً والأكثر جوعًا. يضمن هذا الغسل المعاكس للتيار أقصى استرداد للذهب ويمنع الذهب من التسرب إلى المخلفات.

3. شاشات الكربون (شاشات بين المراحل)

للحفاظ على حركة الكربون في اتجاه التيار بينما يتحرك الملاط في اتجاه التيار، تم تجهيز كل خزان بشاشات كربون أسطوانية بين المراحل. تبلغ فتحة هذه الشاشات حوالي 0.8 مم إلى 1.0 مم. يمر الملاط الصخري (74 ميكرون) بسهولة، ولكن حبيبات الكربون (عادةً 2 مم - 4 مم) يتم حجبها والاحتفاظ بها في الخزان.

المرحلة 4: الامتصاص والانتقاء الكهربائي (دائرة الترشيح)

بمجرد وصول الكربون إلى الخزان 1، يكون "محملًا" بالكامل بالذهب (غالبًا ما يحتوي على 3000 إلى 5000 جرام من الذهب لكل طن من الكربون). يجب علينا الآن فصل الذهب عن الكربون وتحويله إلى معدن صلب.

نستخدم نظام امتصاص عالي الحرارة وعالي الضغط (طريقة Zadra أو AARL). في ظروف تبلغ درجة حرارتها 150 درجة مئوية وضغطها 0.5 ميجا باسكال، يجبر محلول ساخن من هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) والسيانيد الذهب على الانفصال عن الكربون والعودة إلى سائل مركز (محلول غني). تستغرق هذه العملية حوالي 12 إلى 14 ساعة.

يتم إرسال هذا السائل الحامل على الفور إلى خلية الاستخلاص الكهربائي. باستخدام التيار الكهربائي المباشر، يتم إجبار أيونات الذهب على الترسب على كاثودات من الصوف الفولاذي. والنتيجة هي حمأة ثقيلة بنية اللون تعرف باسم "طين الذهب".

المرحلة 5: الصهر (صب السبائك)

يتم إزالة طين الذهب من الصوف الفولاذي، ومعالجته بالحمض (لإزالة الشوائب مثل الحديد أو النحاس)، وغسله، وتجفيفه. ثم يتم خلطه مع مواد انصهار (البوراكس، السيليكا) وصهره في فرن صهر حثي عالي التردد عند درجة حرارة تزيد عن 1100 درجة مئوية.

يُصب الذهب المصهور في قوالب، مما ينتج عنه سبائك ذهبية (نقاءها عادةً ما بين 80% إلى 90%)، والتي يتم شحنها بعد ذلك إلى مصافي دولية لتنقيتها نهائيًا إلى 99.99%.

المرحلة 6: تجديد الكربون

فقد الكربون الذي تم تجريده من الذهب (الذي يُسمى الآن "الكربون العقيم") مسامته لأن ثقوبه المجهرية مسدودة بالمواد العضوية والكالسيوم. يتم غسله بالحمض لإزالة الكالسيوم ثم يتم تحميصه في فرن دوار عند 700 درجة مئوية لحرق المواد العضوية. ثم يتم إعادة تدوير الكربون المعاد تنشيطه إلى الخزان 8. تعد الإدارة الجيدة للكربون أمرًا بالغ الأهمية لتقليل تكاليف التشغيل.

المرحلة 7: إزالة السموم من المخلفات (معايير التعدين الصديق للبيئة)

تحتوي الملاط الخارج من الخزان 8 على بقايا السيانيد. تتطلب لوائح التعدين الحديثة (ومعايير EPC الصارمة لشركة OreSolution) تدمير هذا السيانيد قبل إرسال الملاط إلى سد المخلفات.

نحن نستخدم عملية INCO SO2/Air. بإضافة ميتابيسولفيت الصوديوم (SMBS) وكبريتات النحاس، يتأكسد السيانيد الحر شديد السمية والسيانيد القابل للتفكك الحمضي الضعيف (WAD) بسرعة إلى سيانات غير ضارة. ثم يتم ضخ الملاط المُزيل السموم إلى مكبس ترشيح أو مكثف للتكديس الجاف، مما يضمن عدم إلحاق أي ضرر بالبيئة.

الجزء 4: إدارة الكواشف الحيوية وتكاليف التشغيل

تعتمد ربحية مصنع استخلاص الذهب بشكل كبير على استهلاك المواد الكيميائية. يتطلب تحسين هذه الكواشف خبراء في علم المعادن.

الجزء 5: لماذا لا يمكن التنازل عن اختبار معالجة المعادن

من الأخطاء الشائعة والقاتلة التي يرتكبها المستثمرون نسخ مخطط تدفق من منجم مجاور. كل رواسب الذهب فريدة من نوعها. قبل أن تصمم OreSolution أي مصنع CIP للذهب، نطلب إجراء اختبارات معدنية شاملة.

• قابلية الطحن (مؤشر عمل بوند): يحدد حجم المطحنة الكروية التي تحتاجها. كلما زادت صلابة الصخور، زادت الطاقة المطلوبة بشكل كبير.
• اختبار حركية الترشيح: يحدد وقت الاحتفاظ الأمثل. هل يذوب الذهب في غضون 24 ساعة أم يحتاج إلى 48 ساعة؟ هذا يحدد حجم وعدد خزانات الترشيح.
• مؤشر Preg-Robbing: إذا كان خامك يحتوي على كربون جرافيتي نشط، فسوف يسرق الذهب قبل أن يتمكن الكربون المنشط المضاف من التقاطه. وهذا يتطلب عوامل إخفاء محددة أو معالجة مسبقة (مثل التحميص أو الأكسدة الحيوية).

الأسئلة الشائعة: حل المشكلات بواسطة خبراء لمصانع CIL / CIP للذهب

الخلاصة: بناء إمبراطورية ذهبية مربحة

يعد تصميم وبناء مصنع معالجة الذهب CIL أحد أكثر التحديات الهندسية تعقيدًا في قطاع التعدين. إنه مزيج معقد من الآلات الثقيلة وديناميكيات السوائل والكيمياء الدقيقة. سيؤدي المصنع ذو التصميم السيئ إلى خسارة الأموال بسبب الاستهلاك العالي للسيانيد وفقدان الذهب في المخلفات والتوقف المتكرر عن العمل.

في OreSolution، لا نبيع خزانات الترشيح فحسب؛ بل نقدم تصميمات لمصانع معالجة الذهب قابلة للتمويل. من الاختبار الأولي للعينات الأساسية وتطوير مخطط التدفق إلى الشراء والبناء والتشغيل النهائي، تضمن خدمة EPC الجاهزة لدينا أن مصنعك يحقق أهداف الاسترداد من اليوم الأول.

هل تمتلك رواسب ذهب منخفضة الجودة؟ اتصل بـ OreSolution اليوم. دع خبراء المعادن لدينا يحللون خامك ويصممون مصنع CIL يزيد إنتاجك من السبائك وعوائد المستثمرين إلى أقصى حد.