بخشی از مقاله
مروري بر روش هاي بازيابي طلا و مقايسه آنها
چکيده
روش فروشويي توده اي به منظور بازيابي طلا و نقره در حدود ١٢٠ معدن جهان استفاده مي شود، بهطوريکه حدود ١٢درصد از کل طلاي توليدي جهان به اين روش استخراج مي شود. به دليل مشکلات زيست محيطي و عمومي ناشي از مصرف سيانيد در بازيابي طلا و نيز به دليل اقتصاديتر بودن ، استفاده از روش فروشويي تيوسولفات به عنوان يک روش جايگزين رشد زيادي يافته است . در اين مقاله انواع روش هاي بازيابي طلا مورد بررسي قرار گرفته و به مزايا و معايب هر يک از اين روش ها اشاره شده است . واژه هاي کليدي: طلا – بازيابي - تيوسولفات ليچينگ - سيانوريزاسيون - روش هابر
١- مقدمه
به دليل افزايش قيمت فلزات گرانبها در سال هاي اخير، موضوع بازيابي اين فلزات ارزشمند به روش هاي شيمي بسيار جذاب شده است . استخراج فلزات گرانبها با استفاده از حلال سديم سيانيد در سال ١٨٨٧ آغاز شده است . از جمله مزاياي اين روش انتخابي بودن فرايند براي استخراج طلا و نقره و پايداري بالاي کمپلکس هاي دي سيانيد است .
با اين حال فاکتورهاي زيست محيطي و خواص برخي از کانسنگ ها، جستجو براي يافتن سيستم هاي ليچينگ مناسبتر جديد را به محققين تحميل نمود. فرايند تيوسولفات ليچينگ اولين بار با نام Patera Process و به منظور بازيابي فلزات گرانبها شناخته شده است . اين روش در سال ١٨٥٨ توسط شخصي با نام Von Patera در جنوب آمريکا و به منطور بازيابي نقره استفاده شد. هدف از فرايند مشاهده رفتار طلا و نقره در حين عمليات کلريناسيون به همراه عمليات تيوسولفات ليچينگ بوده است . اين روش به عنوان يک روش غيرسمي همواره مورد توجه بوده است . همچنين بدليل اينکه اين روش اقتصادي تر از روش سيانوريزاسيون مي باشد، در حال حاضر بيشتر مورد توجه است . [١]
در سال ١٩٧٩ Berezowskyو Sefton بازيابي طلا و نقره از باقي مانده هاي اکسيداسيون آمونياکي کنسانتره هاي سولفيد مس را در سيستم هاي ليچينگ مختلف با حلال هاي thiourea،saline ،thiosulfate و cyanide مقايسه کردند. نتايج حاصل از ليچينگ تيوسولفات نشان داده است که حضور مس در کانسنگ ، استخراج طلا را افزايش مي دهد و رفتار شيميايي اين ترکيب بسيار پيچيده مي باشد.
همچنين در اين فرايند مس به عنوان يک کاتاليزور و آمونياک به عنوان عامل تثبيت کننده شناخته مي شود.[٢]
آزمايشات مختلف نشان دادند که حلالهايي مانند هيپوکلريت سديم ، تيوسولفات سديم ، برم و کلر توانايي فروشويي ١ طلا را دارند. اين مواد تا سالهاي ١٨٨٠ مصرف تجاري داشتند.
٢- سيانوريزاسيون
سيانوراسيون طلا در ١٩ اکتبر ١٨٨٧ توسط مک آرتور٢ و برادران فارست ٣ در بريتانيا به ثبت رسيد. در سال ١٨٨٨ يک واحد نيمه صنعتي در راوينسوود کويينزلند بر پا شد. اولين کارخانه سيانوراسيون در معدن Crown در ايالت اوکلند کشور نيوزلند احداث شد. در ايالات متحده اولين کارخانه هاي سيانوراسيون در سال ١٨٩١ در معدن Mercur ايالت يوتا و معدن Calumet ايالت کاليفرنيا احداث شدند. (3)
با بکارگيري روش سيانوراسيون توليد طلاي آمريکا بين سالهاي ١٨٩٢ تا ١٩٠٥ از ١.٧ ميليون اونس به ٤.٦ ميليون اونس افزايش يافت .
سيانوراسيون طلا چنان اقتصادي و موثر بود که نه تنها معادن جديد همگي با اين روش کار مي کردند، بلکه به سرعت جايگزين ديگر سيستمهاي فروشويي شد. دفتر معادن ايالات متحده (USBM) در سال ١٩٥٢ با معرفي روش بازيابي طلا از محلول توسط کربن فعال ، انقلابي را در اين صنعت ايجاد کرد. پيش از اينکه در سال ١٩٦٩ روش فروشويي توده اي٥ توسط دفتر معادن ايالات متحده معرفي شود، سيانوراسيون در تانک تنها روش سيانوراسيون محسوب مي شد. اولين تجربه فروشويي توده اي در سال ١٩٧٤ در معدن Cortez در ايالت نوادا بر روي سنگ هايي بود که به دليل کم بودن عيار (کمتر از ٠.٠٨ اونس بر تن ) دپو شده بودند. صنعت طلاي آمريکا از فروشويي توده اي در ميانه دهه ١٩٧٠ که قيمت طلا افزايش يافته بود بهره بسيار برد.[٤]
سيانوراسيون به دلايل زير بسيار موفق عمل کرده است :
نياز به محلولهاي بسيار رقيق (٠.٣ تا ١ گرم بر ليتر ) سيانيد سديم
نياز به pH بين ٩.٥ تا ١١.٥ که اکثر فلزات به جز طلا و نقره در اين حالت به مقدار جزيي متحرکند .
نياز به سيستم ساده اجرا و کنترل
بنا بر همين دلايل حدود ٧٥% طلاي تصفيه شده در دنيا پس از ظهور سيانور توليد شده است . در ٢٠ سال گذشته حدود ٩٢% کل طلاي توليدي دنيا با سيانور همراه بوده است .
مانند ديگر روشهاي کانه آرايي ، سيانوراسيون نيز با آزمايش بر روي نمونه هاي آزمايشگاهي آغاز مي شود. در مراحل بعد، آزمايشات در مقياس بزرگتر مانند تانکهاي همزن فروشويي پيوسته و يا ستون هاي شبيه سازي فروشويي توده اي انجام مي شود. آزمايشات غير پيوسته اطلاعاتي را درباره شرايط بهينه فروشويي مانند ميزان قليائيت ، غلظت سيانور، زمان ماند و توزيع ابعادي مناسب براي عمليات ارائه مي - دهند. پارامترهايي مانند ميزان مصرف سيانور و قليايي ها پس از بازيابي طلا از محلول فروشويي قابل محاسبه هستند.
آزمايشات در مقياس بزرگتر جهت تصديق نتايج بدست آمده از مقياس آزمايشگاه و نيز بدست آوردن فاکتورهايي مانند اثر گرانروي محلول و يا پتانسيل تجمع ناخالصي هاي زيان آور در محلول ، به کار مي رود. جهت طراحي يک سيستم فروشويي توده - اي ساده با چند نوع سنگ متفاوت اغلب ٢٥٠ تا ٥٠٠ آزمايش بطري غلتان و ٢٥ تا ١٠٠ آزمايش فروشويي در ستون تراوشي نياز است . از اين رو طي ١١٠ سال که از استفاده تجاري سيانور در صنعت طلا مي گذرد ، به جرات مي توان گفت که ميليونها آزمايش جهت طراحي هزاران پروژه انجام شده است که ب سياري از ا ين پروژه ها به ان جام ر سيده ا ند و وا حدهاي سيانوراسيون آنها احداث شده اند. با توجه به اين موضوع مي توان گفت که سيانور يکي از مواد شيميايي است که مطالعات بسياري بر روي آن انجام شده است و ماده کاملا شناخته شده اي است .
نرخ انحلال طلا در سيانور نسبتا پايين است و بنابراين صنعت به دنبال واکنش هايي است که نرخ استخراج طلا در آنها بالاتر با شد. با تو جه به قي مت بالاي طلا هر ا فزايش کو چک در ميزان بازيابي طلا مي تواند جالب توجه باشد . همچنين م حدوديتهايي که از جا نب سازمانهاي م حيط زي ستي بر ا ستفاده از سيانور اعمال مي شود ، باعث جستجوي صنعتگران بدنبال ماده اي به عنوان جايگزين سيانور شده است .
عليرغم مطالعات زيادي که در زمينه جايگزيني سيانور انجام شده است ، تعداد محلول هايي که به عنوان جايگزين سيانور معرفي مي شوند، ب سيار م حدود ا ست و اک ثر آن ها ن يز براي کانسنگ هاي مقاوم طلا کاربرد دارند. به عنوان يک اصل کلي ، فروشويي طلا با حلالهاي اسيدي زماني مي تواند مفيد با شد که کان سنگ يا کن سانتره اک سيدي مورد ن ظر با شد که در اين مورد براي فروشويي با سيانور به مقادير زيادي آهک نياز است . جدول ١ جايگزين هاي پيشنهادي سيانور را نشان مي دهد.
3- فروشويي طلا با روش تيوسولفات
در سالهاي اخ ير با تو جه به ا فزايش حسا سيت ع مومي ن سبت به مسائل محيط زيستي سيانور، مطالعات زيادي در زمينه استفاده از تيوسولفات به عنوان يک حلال طلا انجام شده است . نرخهاي فروشويي قابل قبول طلا با استفاده از تيوسولفات و در حضور آمونياک و مس (II) به عنوان اکسيدان بدست آمده است .
معدن Newmont اولين تلاش درجهت فروشويي توده اي طلا را در مقياس پايلوت انجام داده است . عليرغم پيچيده بودن شيمي فرايند و ن يز م شکل بودن پا يدار کردن سي ستم ، ن تايج قا بل ق بولي بد ست آمده است .
فروشويي طلا در محلولهاي تيوسولفات يک فرايند الکتروشيميايي است که نيم واکنشهاي آن اکسيداسيون طلا به تيوسولفات طلا و احياي آمين مس (II) به تيوسولفات مس (I) است .
اين نيم واکنشها در معادلات (١) و (٢) نشان داده شده اند.[٦]
٣-١- اثر عوامل مختلف بر فروشويي طلا توسط تيوسولفات اثر غلظت مس
از آنجايي که غلظت مس (II ) محلول فروشويي با گذشت زمان تغيير مي کند، ساده ترين روش اندازه گيري نرخ فروشويي به عنوان تابعي از مس (II) ، اندازه گيري پشت سر هم نرخ واکنش مس (II) با تيو سولفات است . شکل ١ نرخ فروشويي طلا را به عنوان تابعي از درصد مس ( II) باقيمانده در محلول براي يک غلظت اوليه mM ١٠ مس نشان مي دهد. همانگونه که مشاهده مي شود همچنان که واکنش بين مس (II) تيوسولفات پيش مي رود نرخ فروشويي کاهش مي يا بد. الب ته ا ين مو ضوع به دل يل کاهش غلظت مس (II) نيست ، بلکه به دليل احاطه و غير فعال شدن سطح طلا توسط محصولات واکنش بين مس (II) و تيوسولفات است . در اين شکل سينتيک فروشويي محلولي با mM٥ مس (II) نيز نشان داده شده است .
اين نتايج نشان مي دهد که نرخ فروشويي به غلظت مس (II) بستگي ندارد . تاثير غلظت کل مس در سينتيک واکنش مس (II) - تيوسولفات در شکل ٢ ن شان داده شده ا ست . همانگو نه که م شاهده مي شود ا ين نرخ با کاهش غلظت مس (II) کاهش مي يابد. داده هاي شکل ٢ نشان مي دهند که نرخ احياء مس (II) توسط تيوسولفات مستقل از غلظت کل مس است . بنابراين مس (II) هيچ تاثيري بر روي واکنش ندارد. [٧]
اثر دما
ه مانطور که در شکل ٣ ن شان داده شده ا ست نرخ ان حلال طلا با ا فزايش د ما ا فزايش مي يا بد که الب ته ا ين مو ضوع با تو جه به ماهيت شيميايي واکنش قابل پيش بيني است .
اثر غلظت تيوسولفات
شکل ٤ نرخ انحلال طلا را در مقابل غلظت مس (II) براي غلظتهاي مخت لف تيو سولفات ن شان مي د هد . همانگو نه که در ا ين شکل م شاهده مي شود نرخ فروشويي طلا در غلظت هاي پايين تيوسولفات کاهش مي يابد.
اثر غلظت آمونياک
تاثير غلظت آمون ياک برعکس تاثير غلظت تيو سولفات ا ست . ا ين موضوع در شکل ٥ قابل مشاهده است .
اثر غلظت آمونيوم (pH)
شکل ٦ اثر غلظت آمونيوم ( اضافه شده به صورت تيوسولفات آمونيوم ) و بالطبع pH را بر نرخ فروشويي طلا نشان مي دهد.
افزايش pH باعث کاهش نرخ انحلال طلا مي شود. اما از طرفي طبق شکل ٧ افزايش pH باعث افزايش نرخ احياء مس (II) مي شود. بنابراين با توجه به اين موضوع که اثر pH بر واکنش مس - تيوسولفات با اهميت تر از اثر آن بر ان حلال طلا ست ، ج هت به حداقل ر ساندن مصرف تيوسولفات از pH هاي بالاي ١١.٤ استفاده مي شود.[٨]
