کاربرد همزن در استخراج طلا
چکیده
برخلاف تصور عامه مردم و برخلاف فلزاتی مانند آهن،مس و … طلا عنصری نیست که بصورت متمرکز در معدنی یافت شود. عیار متوسط طلا در معادن جهان به طور میانگین کمتر از 7 ppm است، به این معنی که اگر یک کیلوگرم خاک را به یک میلیون قسمت مساوی تقسیم کنیم، در بهترین حالت تنها 7 قسمت آن طلاست. لازم به ذکر است این مقدار در معادن ایران زیر 4 ppm است.
برای استخراج طلا روش لیچینگ سیانیدی، متداولترین روش در کشور است. در این روش خاک و ماده معدنی حاوی طلا در حلالی به نام سیانید توسط میکسرهای صنعتی مخلوط میگردد. طلای حل شده در این حلال در مراحل بعد به روش هایی مانند الکترولیز و ته نشینی جدا میگردد.
استخراج طلا بسیار پرهزینه بوده و نیاز به سرمایه گذاری بالایی دارد لذا در مقیاس های کوچک به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست.
فهرست
- مقدمه
- روش های استخراج طلا
- روش لیچینگ سیانیدی به صورت گام به گام
- اهمیت میکسرهای صنعتی در فرآیند لیچینگ
- جمع بندی
مقدمه
از ابتدای تاریخ، طلا یکی از ارزشمندترین فلزات برروی کره ی زمین بوده است. امروزه طلا در بین 5 فلز اول از لیست گران قیمت ترین فلزات جهان قرار دارد. این 5 فلز به ترتیب عبارت اند از : کالیفرنیوم (Californium)، رادیم (Rhodium)، ایریدیوم (Iridium)، پالادیوم (Palladium) و طلا.
روش های استخراج طلا
معادن طلا برخلاف معادنی نظیر ذغال سنگ، اغلب به صورت روباز گسترش مییابند؛ چراکه این فلز گران قیمت علاوه بر کانسنگ ها (سنگ معدن)، در خاک فشرده نیز یافت میشود.
معادن طلای زرشوران و موته به عنوان دو معدن بزرگ طلا در ایران شناخته میشوند که بر اساس مطالعات نهایی ذخیره قطعی طلای آنها به ترتیب 5.8 ppm (گرم در تن) و 2 ppm برآورد شده است. یعنی در هر 1000 کیلوگرم از خاک و سنگ این معادن تنها 3.9 گرم طلا به طور میانگین وجود دارد! بنابراین استفاده از یک روش پربازده در استخراج طلا اهمیت فراوان دارد.
- ” لیچینگ یا فرآیند آبشویی امروزه اصلیترین روش برای استخراج طلا به شمار میرود.“
روش لیچینگ سیانیدی بهصورت گامبهگام:
لیچینگ سیانیدی شامل حل کردن طلا در محلول سیانید و بازیابی آن به شکل کمپلکس طلا-سیانید است. شستشو با سیانید سدیم (سیانیداسیون) در حال حاضر به دلیل در دسترس بودن، کارایی و اقتصادی بودن، پرکاربردترین روش برای عملیات فرآوری طلا است؛ زیرا همانطور که پیشتر اشاره شد غلظت طلا در معادن بسیار پایین بوده و سیانید به عنوان یکی از قوی ترین حلال های طلا، حداکثر طلای موجود در خاک را قابل جداسازی میکند. بیش از نیمی از معادن طلا و نقره در جهان به استفاده از سیانور متکی هستند. مراحل این فرآیند به شرح زیر است:
1. خرد و آسیاب کردن سنگ معدن:
سنگ معدن طلا به قطعات کوچکتر شکسته شده و سپس آسیاب میشود تا به ذرات ریزتری تبدیل شود. این مرحله سطح تماس بین سنگ و محلول سیانید را افزایش میدهد.
2. آمادهسازی دوغاب (Slurry):
سنگ معدن خرد و آسیابشده با آب ترکیب میشود تا یک دوغاب تشکیل شود. این دوغاب باید همگن باشد تا فرآیند لیچینگ بهینه شود.
3. افزودن محلول سیانید:
محلول سیانید سدیم یا پتاسیم به دوغاب اضافه میشود. سیانید میتواند طلا را در خود حل کند.
4. کنترل شرایط شیمیایی
- کنترل pH: آهک یا دیگر مواد قلیایی اضافه میشوند تا pH محیط در محدوده 10-11 تنظیم شود. این تنظیم باعث جلوگیری از تبدیل یونهای سیانید به گاز سمی HCN میشود.
- تزریق اکسیژن: اکسیژن به دوغاب تزریق میشود تا واکنش شیمیایی اکسیداسیون و حل شدن طلا تسریع شود.
5. همزدن و تعلیق مواد:
میکسرهای صنعتی وظیفه دارند تا مواد جامد را در تانک لیچینگ به حالت معلق نگه دارند. همزدن مداوم باعث میشود که ذرات طلا بهخوبی با محلول سیانید در تماس باشند و واکنشهای شیمیایی بهطور یکنواخت در تمام حجم تانک انجام شوند.
6. جداسازی مواد نامحلول
در این مرحله خاک، سنگ و سایر مواد نامحلول به وسلیه فیلترهای مخصوص مانند فیلتر پرس از محلول حاوی طلا جدا میشود.
7. بازیابی طلا:
محلول حاصل از مرحله قبل به تانکهای جداسازی منتقل میشود. در این تانک ها به کمک فرایندهایی مانند کربن در لیچ (CIL) یا کربن در خمیر (CIP) طلا از دوغاب جدا شده و به صورت خالص ته نشین میشود.
شکل 1: هم زدن و معلق سازی ترکیبات معدنی حاوی طلا با حلال سیانید
8. تصفیه محلول باقیمانده:
محلول باقیمانده که حاوی سیانید است، برای جلوگیری از آلودگی محیطزیست تصفیه میشود. فرآیندهای شیمیایی مانند اضافه کردن پراکسید هیدروژن یا سایر عوامل اکسیدکننده برای این کار استفاده میشوند.
کاربرد میکسرهای صنعتی در استخراج طلا
همانطور که گفته شد، باید مواد معدنی حاوی طلا با سیال حلال (مثلاً سیانید) به صورت کاملاً همگن مخلوط گردند. به این فرآیند معلق سازی یا سوسپانسیون گفته میشود.
شکل 2: ساختمان میکسر مورد استفاده در فرایند لیچینگ
زمانی که مادۀ معدنی جامد وارد تانک میگردد، به دلیل دانسیته بالا تمایل به تهنشینی دارد. میکسر صنعتی با دَوَران پروانۀ خود، سیال را به سمت پایین پمپاژ میکند. سیال پس از برخورد با کف تانک مسیر خود را مطابق شکل زیر به سمت بالا تغییر میدهد. در این حالت ذرات معلق را به سمت بالای مخزن هدایت میکند.
شکل 3: مسیر جریان سیال در میکسر
پروانه های استفاده شده باید از نوع محوری (Axial) باشند؛ چرا که نیاز به نیروهای برشی (shear stress) در کمترین میزان خود است.
یک میکسر صنعتی مناسب برای سوسپانسیون باید ویژگیهای ذیل را داشته باشد:
- با توجه به ساینده بودن مواد جامد، امکان تعمیر و نگهداری قسمت های ساییده شده به سهولت انجام شود.
- تعداد پروانههای نصب شده برروی میکسر صنعتی باید با توجه به شکل هندسی مخزن، طراحی گردد تا از همگن شدن مواد جامد در حداقل 3/4 مخزن اطمینان حاصل گردد.
- شکل هندسی پروانهها باید به شکلی باشد که در کمترین توان بیشترین جریان را ایجاد کند، باتوجه به این موضوع پروانههای هیدروفویل بهترین گزینه هستند.
- به دلیل ساینده بودن مواد، بهتر است از نصب یاتاقان های کف گرد برای میکسرهای سوسپانسیون پرهیز گردد.
هزینه استخراج طلا
هزینهی استخراج هر کیلوگرم طلا به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله عمق معدن، کیفیت سنگ معدن (عیار طلا)، هزینهی نیروی کار، تجهیزات و هزینههای زیستمحیطی. به طور کلی، هزینهی استخراج طلا در جهان به طور میانگین در سال 2023 میلادی حدود 1400 دلار به ازای هر اونس (28.3495 گرم) برآورد شده است.
از آنجا که هر کیلوگرم طلا معادل 32.15 اونس است، هزینهی استخراج یک کیلوگرم طلا به طور تقریبی بیش از 45000 دلار میباشد. به طور خاص برای روش لیچینگ هزینه ها در سال 2024 میلادی به شرح زیر است:
- روش Heap Leaching: میانگین از 28,935 تا 44,410 دلار به ازای هر کیلوگرم طلا.
- روش Tanck Leaching: میانگین از 32,150 تا 48,225 دلار به ازای هر کیلوگرم طلا.
جمع بندی
روش لیچینگ سیانیدی یکی از روشهای اصلی و کارآمد برای استخراج طلا است، اما موفقیت آن به طراحی و عملکرد صحیح تجهیزات، بهویژه میکسرهای صنعتی، بستگی دارد. این میکسرها نهتنها کیفیت فرآیند را بهبود میبخشند، بلکه باعث افزایش بهرهوری و کاهش هزینههای عملیاتی میشوند.
