التحكم في التركيز المباشر في عملية استخلاص الذهب بالسيانيد

أهمية أنواع السيانيد: تركيز السيانيد الحر مقابل تركيز السيانيد المتبقي في العملية

في تحليل تركيز ترشيح اللب، لا يكون كل السيانيد المذاب متاحًا بنفس القدر لاستخلاص الذهب. تميز هذه العملية بين السيانيد الحر وأنواع السيانيد المتبقية (المعقدة) المختلفة.

• سيانيد مجاني(مجموع CN⁻ المتاح، وعند درجة حموضة منخفضة، HCN) هو العامل النشط الذي يتيح الذوبان المباشر للذهب.
• السيانيد المتبقييتكون من مركبات السيانيد المعدنية (مثل النحاس أو الحديد أو الزنك). هذه المركبات أقل توافراً لإذابة الذهب، وتزيد من استهلاك السيانيد، وهي أهداف رئيسية في معالجة والتخلص من عصارة السيانيد بسبب المخاوف المتعلقة بسميتها.

يُعدّ التحكم الدقيق في مستويات السيانيد الحرّ أمرًا بالغ الأهمية لزيادة إنتاجية استخلاص الذهب إلى أقصى حدّ وتقليل فقدان السيانيد. تُمكّن تقنيات قياس تركيز السيانيد الحرّ المباشرة، بما في ذلك الأدوات المتطورة مثل مقياس تركيز السيانيد بالموجات فوق الصوتية من لونيمتر، من تعديل كميات الكواشف المضافة في الوقت الفعلي. وهذا يحافظ على الكفاءة ويحد من تركيزات السيانيد المتبقية إلى مستويات آمنة.

قد تشير المستويات العالية من السيانيد المتبقي إلى تفاعلات جانبية غير مرغوب فيها (مثل استهلاك المعادن الأساسية)، أو عدم كفاءة التحكم في العملية، أو الحاجة إلى كيمياء ترشيح مُخصصة، لا سيما عند التحول نحو بدائل ترشيح الذهب الصديقة للبيئة أو طرق ترشيح الذهب الخالية من السيانيد. تعتمد عمليات استخلاص الذهب الحديثة من رشاحة السيانيد على المراقبة المستمرة لأنواع السيانيد كجزء من تقنيات ترشيح السيانيد المتقدمة لتعزيز كفاءة العملية وسلامتها والامتثال البيئي.

المتغيرات الرئيسية المؤثرة على عملية استخلاص الذهب بالسيانيد

خصائص الخام وطرق تحضيره

تعتمد كفاءة استخلاص الذهب بالسيانيد بشكل أساسي على التركيب المعدني للخام، وحجم جزيئات الذهب، والمعالجة المسبقة. تُعرف الخامات التي تحتوي على الذهب المحصور داخل معادن الكبريتيد، وخاصة البيريت، بالخامات المقاومة للاستخلاص، وتُظهر معدلات استخلاص منخفضة ما لم تُهيأ بشكل صحيح. على سبيل المثال، تتطلب المركزات الغنية بالبيريت تركيزات أعلى من السيانيد، لكن هذا يزيد من استهلاك الكواشف والتكاليف البيئية دون ضمان استخلاص الذهب بنسبة متناسبة. كما أن زيادة نسبة المعادن الأساسية مثل النحاس أو الزنك أو الحديد تُنافس الذهب على السيانيد، مما يُسبب استهلاكًا غير ضروري وتكوين طبقات تخميل على الذهب، مما يُعيق ذوبانه.

تُقلل المعادن التي تستنزف الذهب، مثل الكربون الطبيعي والمعادن المصاحبة التي تمتص مركبات الذهب، من كفاءة العملية. لذا، يُعدّ التوصيف المعدني الدقيق قبل تصميم العملية ضروريًا لتحديد الأنواع المعدنية المُسببة للمشاكل وعلاقاتها النسيجية. تتضمن عملية الاستخلاص المُحسّن تحديد ما إذا كان الذهب حرًا وقابلًا للاستخلاص المباشر بالسيانيد، أو مُغلّفًا ويتطلب معالجة مُسبقة.

يؤثر توزيع حجم الجسيمات بشكل مباشر على حركية استخلاص الذهب بالسيانيد. يُحسّن الطحن الدقيق من انكشاف السطح، مما يزيد من معدلات الاستخلاص، ولكن بعد تجاوز الحجم الأمثل، يُقلل الطحن المفرط من الكفاءة بتكوين رواسب طينية تعيق انتقال الكتلة وقد تزيد من الفاقد. وقد أظهرت الدراسات أنه بالنسبة للعديد من الخامات، فإن زيادة نسبة الذهب الحر عند درجة طحن محددة تُحسّن من إمكانية وصول السيانيد والإنتاجية الصناعية. يُعد الطحن الدقيق جدًا مفيدًا للذهب عالي التغليف، ولكنه قد يؤدي إلى استهلاك مفرط للمواد الكيميائية أو التكتل.

تُختار استراتيجيات المعالجة المسبقة وفقًا لنوع الخام. تُحسّن المعالجة الميكانيكية المسبقة بالطحن فائق النعومة بشكل كبير من إمكانية الوصول إلى الذهب المُغلّف. تعمل المعالجات الكيميائية، مثل الترشيح القلوي أو الحمضي، على تفكيك مصفوفات الكبريتيد الضارة. تُحوّل المعالجات الحرارية، مثل التحميص، الكبريتيدات إلى أكاسيد، مما يجعل الذهب أكثر قابلية للترشيح. يُساهم التكليس المسبق - إضافة الجير قبل الترشيح - في استقرار درجة الحموضة ومنع تكوّن الأنواع الذائبة والنشطة. على سبيل المثال، يُمكن للتحميص القلوي والتحميص التأكسدي على مرحلتين أن يزيد بشكل كبير من استخلاص الذهب من خامات كارلين المقاومة. في مخلفات التعدين المقاومة في جنوب إفريقيا، يُحسّن الجمع بين المعالجات الميكانيكية والكيميائية المسبقة معدلات استخلاص الذهب أكثر من أيٍّ من الطريقتين على حدة.

ظروف الترشيح التشغيلية

تحسين تركيز السيانيد

يجب التحكم بدقة في تركيز السيانيد في المحلول. فنقص السيانيد الحر يبطئ عملية الذوبان، بينما يؤدي ارتفاعه إلى زيادة التكاليف والأعباء البيئية دون أي تحسن في استخلاص الذهب. وتشير دراسات الحالة إلى أن حوالي 600 جزء في المليون هو المستوى الأمثل لبعض الخامات، حيث يدعم الذوبان الكامل مع الحد من الهدر. ويتيح الرصد المستمر لتركيز السيانيد والجرعات الآلية - باستخدام أدوات مثل مقياس تركيز السيانيد بالموجات فوق الصوتية من لونيمتر - إضافة دقيقة للمواد الكيميائية بما يتناسب مع متطلبات الخام ويساهم في استقرار تكاليف التشغيل.

كثافة الراشح وتركيز ترشيح اللب

تُعدّ كثافة اللب - نسبة المادة الصلبة إلى السائلة - عاملاً هاماً في انتقال الكتلة واستخلاص الذهب. فكثافة اللب المنخفضة تُحسّن استخلاص الذهب بفضل زيادة حركة المحلول ووصول الكواشف، ولكنها تزيد من تكاليف معالجة الماء والكواشف. أما الكثافة العالية فتُقلّل من استخدام الكواشف، ولكنها تُعرّض عملية الاستخلاص لخطر عدم اكتمالها بسبب ضعف انتقال الكتلة. لذا، يُعدّ التحليل الدقيق لتركيز مستخلص اللب وقياس كثافة مستخلص الذهب ضروريين لتحسين العملية.

التحريك والتحكم في درجة الحرارة

يُعدّ التحريك المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتعليق الجزيئات وتعزيز التلامس الفعال بين السيانيد المذاب والذهب. عادةً ما تُحسّن معدلات التحريك العالية كفاءة الاستخلاص، لا سيما بالنسبة للخامات المعرضة للترسبات الطينية أو تكتل الجزيئات. مع ذلك، قد يؤدي التحريك المفرط إلى خسائر مادية أو تفاعلات أكسدة جانبية غير مرغوب فيها. وبالمثل، تُسرّع زيادة درجة الحرارة من ذوبان الذهب، ولكن يجب تحقيق التوازن في درجات حرارة التشغيل؛ فارتفاع درجات الحرارة يُسرّع من معدلات التفاعل ولكنه يُؤدي أيضًا إلى فقدان السيانيد من خلال التبخر أو التحلل.

تنظيم وقت الترشيح

يجب أن يكون وقت الترشيح كافيًا لإتمام عملية الذوبان، ولكنه قصير بما يكفي لتحسين الإنتاجية وتقليل استهلاك السيانيد. تشير الدراسات إلى أن استخدام عوامل الترشيح الكيميائية المختلطة يمكن أن يقلل بشكل كبير من وقت التلامس المطلوب مع تحسين الاستخلاص الكلي. فترات الترشيح القصيرة مع التنشيط الكيميائي الفعال تقلل من احتياجات الكواشف، والنفقات التشغيلية، والمخاطر البيئية. يُعد التحكم الدقيق في وقت الترشيح أمرًا ضروريًا لمواءمة استخدام الكواشف مع حركية الاستخلاص لأنواع الخامات المختلفة.

إن التكامل الدقيق بين توصيف الخام، واختيار المعالجة المسبقة، والتحكم في كثافة اللب، والمراقبة المستمرة لتركيز السيانيد، وتعديل المعلمات التشغيلية، يدعم استخلاص الذهب الحديث والفعال باستخدام ترشيح السيانيد.

تقنيات قياس ومراقبة التركيز المباشر

حلول المراقبة المعاصرة

تشمل تقنيات قياس تركيز السيانيد الحر أجهزة الاستشعار الأمبيرومترية وتفاعلات تبادل الليجاند، مما يسمح بالقياس الكمي المباشر والدقيق، وهو مناسب لتحليل تركيز ترشيح اللب وتدفقات رشاحة الذهب. يجب قياس معايير أساسية مثل السيانيد الحر وسيانيد WAD للتحكم في العملية والامتثال البيئي، حيث تتطلب الحدود التنظيمية الآن تتبعًا شبه مستمر لتركيز السيانيد المتبقي في رشاحة الذهب. تُمكّن الأجهزة المدمجة، المثبتة في نقاط استراتيجية في الدائرة، من التحكم الدقيق في جرعات السيانيد وتوفير إنذار مبكر بانحرافات العملية.

تُستخدم أدوات القياس بالموجات فوق الصوتية، ومنها مقياس تركيز الذهب بالموجات فوق الصوتية من لونميتر، للمراقبة المباشرة لكثافة كل من السيانيد واللب في دوائر الترشيح. يعتمد هذا المقياس على مبادئ نقل الموجات فوق الصوتية لتحديد تغيرات كثافة المحلول المرتبطة بتركيزات السيانيد ومستخلص الذهب. يُمكّن القياس المباشر المشغلين من تقييم كفاءة استخلاص الذهب فورًا، وتحسين معايير التهوية والتحريك، والحفاظ على استقرار العملية. يدعم تصميم لونميتر تسجيل البيانات آليًا في الوقت الفعلي، والتكامل الفوري مع أنظمة التحكم في المصنع. على سبيل المثال، عند مراقبة كثافة اللب، يوفر لونميتر تغذية راجعة مستمرة، مما يقلل الحاجة إلى قياس الكثافة في المختبر، ويسمح بإجراء تعديلات سريعة على قوام اللب لتحسين حركية الترشيح واستخلاص الذهب.

عملياً، تُحقق هذه الحلول المعاصرة ما يلي:

• بيانات فورية عن السيانيد والكثافة، مما يحسن دقة الجرعات.
• تعزيز الامتثال للوائح التصريف والمخلفات بفضل بيانات السيانيد المتبقية القابلة للتنفيذ.
• توفير في التكاليف التشغيلية، حيث يمكن إجراء تصحيحات العمليات دون تأخير.

استراتيجيات التحكم بالتغذية الراجعة

تستفيد أنظمة التحكم الآلي في العمليات من بيانات القياس المباشر لتحسين إضافة الكواشف وكثافة اللب والتهوية باستمرار في استخلاص الذهب باستخدام ترشيح السيانيد. ويكمن المبدأ الأساسي في التغذية الراجعة، حيث تُرسل قراءات المستشعرات في الوقت الفعلي إلى وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، والتي بدورها تُعدّل تلقائيًا إضافة السيانيد وكواشف التدمير ومواد الترشيح. وهذا يُلغي أخطاء الجرعات اليدوية، ويُحكم التحكم في حركية الترشيح، ويُقلل من استهلاك السيانيد.

تشمل استراتيجيات التغذية الراجعة للعمليات ما يلي:

• المنطق القائم على القواعد، والذي يحدد الحدود ومعدلات الجرعات بناءً على عتبات تركيز السيانيد المحددة مسبقًا.
• التحسين القائم على النموذج، والذي يفسر بيانات متعددة المستشعرات - السيانيد، والكثافة، ودرجة الحموضة، والأكسجين المذاب - لزيادة كفاءة استخلاص الذهب إلى أقصى حد.
• يسمح القياس المستمر المباشر بقياس كثافة رشاحة الذهب لدعم التعديلات في التحريك وقوام سائل.

تُساهم استراتيجيات التحكم الآلي في تقليل استهلاك السيانيد، وهدر المواد الكيميائية، والتباين التشغيلي. فعلى سبيل المثال، تُظهر دراسات حالة من عمليات تجارية انخفاضًا في استخدام السيانيد يصل إلى 21%، مع ثبات استخلاص الذهب أو تحسّنه بفضل التركيبة المثلى للراشح والتحكم الفعال في العملية. ويستفيد استخلاص الذهب من راشح السيانيد بشكل مباشر من جرعات ثابتة ومضبوطة بدقة للمواد الكيميائية.

تدعم أنظمة التغذية الراجعة المتكاملة أيضًا بدائل استخلاص الذهب الصديقة للبيئة من خلال الحفاظ على تحكم دقيق في مستويات السيانيد، وتقليل الانبعاثات، وتحسين عملية التدمير أوعمليات التعافي. تتفوق الجرعات الآلية القائمة على القياسات عبر الإنترنت على طرق المعايرة اليدوية، والتي تكون أبطأ وأكثر عرضة لعدم الاتساق.

باختصار، تجمع تقنيات استخلاص السيانيد المتقدمة بين القياس المباشر - مثلمقياس تركيز الموجات فوق الصوتية من لونميتر—مع نظام تحكم آلي بالتغذية الراجعة. يعمل هذا النهج على تحسين كل مرحلة، بدءًا من تحليل تركيز ترشيح اللب وحتى معالجة والتخلص من عصارة السيانيد، مما يعزز كفاءة العملية والامتثال للمعايير البيئية ومعايير السلامة.

تحسين العمليات وتعزيز الاسترداد

تُشكّل بيانات القياس في الوقت الفعلي الركيزة الأساسية لتحسين العمليات المتقدمة في عملية استخلاص الذهب بالسيانيد. توفر الأجهزة المدمجة، مثل مقياس تركيز السيانيد بالموجات فوق الصوتية (Lonnmeter)، قراءات دقيقة ومستمرة لتركيز السيانيد الحر وكثافة الراشح، مما يُمكّن المشغلين من ضبط معايير التشغيل بشكل ديناميكي. يشمل ذلك التحكم الآلي في جرعات السيانيد، الذي يحافظ على نطاقات التركيز المستهدفة ويقلل من تباين العملية. على سبيل المثال، يضمن الحفاظ على تركيز السيانيد الحر ضمن نطاق ±10% من القيم المحددة كفاءةً عالية في عملية الاستخلاص دون إفراط في استخدام الموارد أو فقدان الذهب، حتى مع تقلب جودة الخام أو معدل الإنتاج.

يُعزز التعديل الديناميكي، الذي يُتيحه الرصد المستمر للسيانيد، الاستجابة السريعة في التحكم بدوائر الترشيح. وتُقلل أنظمة إعادة التعبئة الآلية، التي تُغذى ببيانات آنية، من مخاطر كلٍ من نقص الجرعة (مما يؤدي إلى انخفاض معدلات استخلاص الذهب) وزيادة الجرعة (مما يزيد من تكاليف المواد الكيميائية والمسؤوليات البيئية). وتتكامل البيانات من أجهزة التحليل المدمجة بسلاسة مع عمليات تحليل تركيز ترشيح اللب وقياس الكثافة، مما يُسهم في اتخاذ القرارات بشأن سرعة الخلاط ومعدلات التهوية وغيرها من المتغيرات الحاسمة في استخلاص الذهب باستخدام ترشيح السيانيد.

يمتد التحسين إلى المراحل اللاحقة: يدعم تدفق البيانات المتكامل مراحل امتزاز الكربون (CIP/CIL) وترسيب الزنك، مما يسمح بتكييف ظروف العملية بناءً على تركيز السيانيد الحالي. في عمليات امتزاز الكربون، تضمن مراقبة مستويات السيانيد بدقة عدم وصول الكربون المنشط إلى التشبع المبكر أو تفويت فرص الاستخلاص، بينما يمكن لتعديل درجة الحموضة ومدخلات الكربون بناءً على بيانات الترشيح في الوقت الفعلي أن يعزز كفاءة امتزاز الذهب إلى أكثر من 98% في الخامات المعقدة. أما بالنسبة لترسيب الزنك، وخاصة في المواد الأولية ذات المحتوى العالي من المعادن الأساسية (مثل الزنك والنحاس)، فإن الحفاظ على تركيز مثالي للسيانيد المتبقي في رشاحة الذهب يجنب الاستهلاك المفرط للزنك والتفاعلات الجانبية غير المنضبطة، مما يحسن معدلات الاستخلاص بشكل مباشر.

تستفيد عملية SART، المستخدمة في الحالات التي تُشكل فيها المعادن الأساسية تداخلاً كبيراً، من القياس المتكامل للسيانيد. ويحقق التحكم الآلي في خطوات الكبرتة والتحميض، استناداً إلى بيانات السيانيد الحر في الوقت الفعلي، إزالة انتقائية للزنك والنحاس، مما يُبسط إعادة تدوير محلول السيانيد لعمليات الترشيح المستمرة. وهذا يُقلل من استهلاك السيانيد الإجمالي، ويزيد من فعالية استخلاص الذهب من مُرشح السيانيد، ويدعم بدائل ترشيح الذهب الصديقة للبيئة.

في سبيل تقليل استخدام الكواشف، لا يُمكن إغفال أهمية التفاعل بين المراقبة السريعة لتركيز السيانيد والتحكم في العملية. فمن خلال منع إضافة السيانيد الزائد، تُخفض المصانع التكاليف بشكل ملحوظ وتحدّ من توليد النفايات الخطرة. وفي الوقت نفسه، يُجنّب الحفاظ على أدنى جرعة فعّالة ممكنة من السيانيد خطر عدم اكتمال عملية الترشيح أو احتجاز الذهب، مما يضمن عائد استخلاص عالٍ. أنظمة مُدمجة,نظراً لمقاومتها للتداخل الناتج عن عكارة الطين أو التدفق المتغير، فإنها مناسبة بشكل خاص لهذا الغرض - حيث توفر بيانات موثوقة وقابلة للتنفيذ لكل مرحلة من مراحل معالجة والتخلص من عصارة السيانيد.

يُحقق أعلى إنتاجية للذهب من خلال مزامنة معايير استخلاص الذهب وعمليات الاستخلاص اللاحقة، مدعومةً بمراقبة دقيقة ومستمرة. وتُسهم التعديلات المُخصصة للعمليات، استنادًا إلى قياسات تركيز السيانيد وكثافته، في إنشاء نظام مغلق يُعظّم العائدات مع تعزيز الاستدامة والسلامة في استخلاص الذهب بالسيانيد. ويتيح هذا النهج للعمليات الاستفادة من تقنيات استخلاص الذهب بالسيانيد المتقدمة في كلٍ من طرق الاستخلاص التقليدية والخالية من السيانيد، مع التحسين المستمر للكفاءة والاستخلاص والامتثال التنظيمي بفضل أنظمة تحكم قوية تعتمد على البيانات.