الفحم المنشط لاسترداد الذهب: كيف يعمل في التعدين الصغير الحجم

العلم وراء امتصاص الذهب باستخدام الفحم المنشط

يتميز الفحم المنشط ببنية مثيرة للاهتمام تجعله ممتازًا لاستخراج الذهب على نطاق صغير. يحتوي على عدد كبير من المسام الصغيرة، وهذه البنية الدقيقة تسمح له بفعل شيء خاص. يمكنه التقاط الذهب من الحلول السيانيدية من خلال عملية تُسمى الكيمياءسorption (الامتصاص الكيميائي). يمتلك الفحم المنشط مساحة سطح ضخمة تتراوح بين 500 إلى 1500 م²/غ. هذه المساحة الكبيرة توفر العديد من النقاط حيث يمكن للمركبات الذهب - السيانيد التصاق. في العمليات التعدينية الصغيرة، يحدث هذا عادةً في خزانات يتم تحريكها أو إثارة محتوياتها. تتحرك حبيبات الكربون داخل هذه الخزانات لضمان تلامسها مع أكبر قدر ممكن من العجينة الحاملة للذهب. هذا مختلف قليلاً عن أنظمة CIP/CIL الكبيرة. غالبًا ما يستخدم المنقبون اليدويون، الذين يعملون عادةً بميزانية أصغر وببنية تحتية أقل، تصاميم تعتمد على الأعمدة وهي أسهل في التركيب والإدارة.

تنفيذ خطوة بخطوة لاستخراج الذهب على نطاق صغير

الآن بعد أن علمنا كيف يعمل الفحم المنشط نظريًا لاسترداد الذهب، لنرى كيف يستخدمه المنقبون الصغار فعليًا في العملية. أولاً، يأخذون الخام ويكسرونه إلى حجم جزيئي يصل إلى 75μm. بعد ذلك، يستخدمون السيانيد لاستخراج الذهب من الخام المسحوق. ثم تمر الحلول التي تحتوي على الذهب، والتي تُسمى الحل الحامل، عبر مفاعلات مليئة بالفحم المنشط. خلال فترة تتراوح بين 12 إلى 24 ساعة، يمكن للفحم أن يحمل كمية كبيرة من الذهب، عادة ما تكون بين 300-600 جرام/طن. للحفاظ على سير العملية بسلاسة، يحتاج المنقبون إلى استبدال الفحم بشكل دوري. بمجرد أن يمتلئ الفحم بالذهب، يقومون بإزالته ويقدمون له غسلًا حمضيًا. بعد ذلك، يستخدمون الحرارة لإعادة تنشيطه ليتم استخدامه مرة أخرى. في المناجم الأفريقية الغربية، تم إجراء اختبارات ميدانية باستخدام الفحم المستخرج من قشور جوز الهند في وحدات معالجة قابلة للتعديل. أظهرت هذه الاختبارات أن معدل استرداد الذهب يمكن أن يتراوح بين 85-92%، وهو أمر جيد جدًا للعمليات التي تعالج فقط 1-10 أطنان من الخام يوميًا.

اختيار الفحم المنشط الأمثل للاستخراج الحرفي للمعادن

لقد رأينا الخطوات في استخراج الذهب على نطاق صغير، ولكن كيف يختار هؤلاء المنقبون الفحم المنشط المناسب؟ حسنًا، فإن حجم المسام في الفحم هو عامل كبير. المسام المتوسطة الحجم، والتي تتراوح بين 2-50 نانومتر، هي الأنسب لاحتجاز المعقدات الذهبية- السيانيد. أظهرت التجارب الميدانية أن الفحم المستخرج من جوز الهند يمكنه احتواء 18% أكثر من الذهب مقارنة بالفحم المصنوع من الفحم الحجري. عندما يكون المنقبون بحاجة إلى الفحم المنشط، يجب عليهم التحقق من أمرين مهمين. الأول هو رقم اليود، الذي يجب أن يكون على الأقل 1000 مجم/غ. الثاني هو مقاومة الاحتكاك، ويجب أن تكون على الأقل 95% صلابة. مؤخرًا، كانت هناك بعض التطورات المثيرة. يتم تصنيع الفحم المنشط من النفايات الزراعية، مثل الكربون المستخرج من البيوماس. في المشاريع التجريبية، أظهرت هذه الوعد. يمكنها تقليل التكاليف مع القدرة على إزالة أو استخلاص الذهب بكفاءة تتراوح بين 90-94%.

التغلب على التحديات الشائعة في أنظمة الاسترداد المدمجة

اختيار الكربون المناسب مهم، لكن هناك أيضًا بعض التحديات في أنظمة استرداد الذهب الصغيرة الحجم. أحد المشاكل الكبرى هو تلوث الكربون. عندما تكون هناك ملوثات عضوية في البيئة، يمكن أن تنخفض قدرة الكربون على امتصاص الذهب بنسبة 40 - 60%. في بعض الأماكن مثل مناجم المجتمعات الإندونيسية، وجدوا طريقة للتعامل مع هذا. يستخدمون بيروكسيد الهيدروجين لتأكسد الحل قبل المعالجة، وهذا يساعد كثيرًا. مشكلة أخرى هي التنافس مع الزئبق، خاصةً في رواسب الطين. لكنهم توصلوا إلى حل لهذه المشكلة أيضًا. الكربونات المعدلة التي تحتوي على الكبريت المغروس فيها يمكن أن تكون أفضل بنسبة 30% في التقاط الذهب. الآن، أصبحت هناك أجهزة تحليل XRF المحمولة متاحة. هذه الأجهزة مفيدة جدًا لأنها تسمح للمستخرجين بفحص الكربون في الوقت الفعلي. هذا يساعدهم على تحديد أفضل وقت لاستبدال الكربون، وبالتالي يمكنهم خفض تكلفة المواد الكيميائية بنسبة 18 - 22%.

تقنيات متقدمة لتعظيم كفاءة الاسترداد

لقد تحدثنا عن التحديات وكيفية التغلب عليها، لكن ماذا عن جعل استرداد الذهب أكثر كفاءة؟ هناك بعض التقنيات المتقدمة التي تكون مفيدة للغاية. على سبيل المثال، أنظمة الإذابة النبضية تستخدم محلولًا يحتوي على 3% من NaOH / 0.2% من NaCN عند درجة حرارة 110°C. باستخدام هذا الأسلوب، يمكنهم استرداد 98% من الذهب الممتص في دورة مدتها 6 ساعات فقط. قارن هذا مع الطرق القديمة التي كانت تستغرق 72 ساعة. في التعاونيات الزيمبابوية، اكتشفوا أنه من خلال التحكم في درجة الحموضة (pH) للمحلول لتكون بين 10.5 - 11.0 أثناء الامتصاص، يمكنهم زيادة إنتاجهم بنسبة 23%. هناك أيضًا تقنيات تنقية كهروكيميائية ناشئة. هذه رائعة لأنها يمكن أن تزيل 99.5% من الذهب دون الحاجة إلى درجات حرارة مرتفعة. هذا مفيد بشكل خاص للعمليات خارج الشبكة حيث قد يستخدمون مفاعلات تعمل بالطاقة الشمسية.

الممارسات المستدامة لتعدين واعٍ بيئيًا

الكفاءة مهمة، لكن في عالم اليوم، الاستدامة أيضًا مصدر قلق كبير. في المناجم الصغيرة الكولومبية، تم تنفيذ أنظمة تجديد الكربون الدائري. هذه الأنظمة فعّالة جدًا. يمكنها تقليل الحاجة إلى الكربون الجديد بنسبة 65٪. خيار مستدام آخر هو استخدام الفحم الحيوي المصنوع من قشور جوز المacadamia. يعمل بنفس كفاءة الفحم المنشط من الدرجة التجارية، ويساعد أيضًا في إنشاء سلاسل إمداد محلية. الماء أيضًا قضية كبيرة في التعدين. لمعالجة احتياجات المياه العالية التي تتراوح بين 5-7 م³/طن، قاموا بدمج جمع مياه الأمطار. يستخدمون أيضًا البرك التسديدية والفلاتر التي تحتوي على الفحم المنشط. بهذه الطريقة، يمكنهم إعادة استخدام 95٪ من مياه العملية، مما يعني أنهم يستطيعون الامتثال للمعايير البيئية لوكالة حماية البيئة (EPA) وأن يكونوا أكثر صداقة للبيئة.