إعادة معالجة مخلفات الرصاص والزنك لاستخلاص الرصاص والزنك

منجم أ. بودوين للرصاص والزنك، ميانمار

يقع منجم «باودوين» للرصاص والزنك في ولاية شان، شمال ميانمار، وهو أكبر منجم للرصاص والزنك في البلاد، وله تاريخ طويل في الإنتاج. من أواخر القرن التاسع عشر إلى أوائل القرن العشرين، لم تستخرج محطة معالجة خام الكبريتيد التابعة له سوى مركزات الرصاص الغنية بالفضة، في حين تم التخلص من مخلفات التعويم مباشرةً على المنحدرات والأخاديد المجاورة. وعلى مدى سنوات عديدة من التراكم، يُقدَّر أن ما يقرب من 2 مليون طن من المخلفات القديمة قد تم تخزينها. في عام 2007، كُلف معهد كونمينغ لأبحاث المعادن بإجراء أبحاث حول عملية إثراء هذه المخلفات القديمة، وكان مسؤولاً عن التصميم والتشغيل الميداني والأداء (الامتثال للمعايير) لمصنع المعالجة الجديد. أكمل معهد كونمينغ لأبحاث المعادن أعمال الاختبارات المعملية في عام 2007، وحدد مسار العملية والظروف المناسبة للتنفيذ في ميانمار. تم الانتهاء من تصميم المصنع في النصف الأول من عام 2008، وتم بناء مصنع معالجة جديد بسعة 500 طن في اليوم بحلول نهاية عام 2009، مع أداء ممتاز في عملية التخصيب.

ترد نتائج التحليل الكيميائي متعدد العناصر لعينة المخلفات في الجدول 4-44، بينما ترد نتائج تحليل أطوار الرصاص والزنك في العينة في الجدول 4-45.

الجدول 4-44: نتائج التحليل متعدد العناصر لمخلفات التعدين (%)

جدول 4-4 نتائج تحليل المراحل للرصاص والزنك في مخلفات التعدين (%)

ونتيجة للتخزين لفترات طويلة على قمم التلال، تعرضت المخلفات لعملية التعرية والأكسدة، لا سيما مع ارتفاع معدل أكسدة الرصاص في تلك المخلفات بشكل كبير. ولذلك، تم اعتماد عملية التعويم لاستخلاص الرصاص والزنك من المخلفات. وبالنظر إلى الظروف الفعلية للبناء في شمال ميانمار، تقرر استخلاص التراكمات المشتركة لمعادن الرصاص والزنك فقط كمركزات رصاص-زنك سائبة للبيع المباشر، في حين سيتم استخلاص معادن الزنك المتبقية كمركزات زنك مؤهلة. وبالتالي، فإن المنتجات الرئيسية بعد إعادة المعالجة هي مركزات الرصاص والزنك السائبة، ومركزات كبريتيد الزنك، ومركزات أكسيد الرصاص.

من خلال أبحاث تجريبية مفصلة، تم في النهاية اعتماد عملية التعويم التفضيلي الموضحة في الشكل 4-29. وفي هذه العملية، تبلغ درجة نعومة الطحن 95% التي تمر عبر فتحة -0.074 مم. يُستخدم سيليكات الصوديوم كمُشتت، و إيثيل زانثات وديإيثيل ديثيوكاربامات (SN-9#) كمُجمِّعات، وزيت الصنوبر كمُكوِّن رغوة. يتم تنفيذ مرحلة واحدة من التخمير الأولي، ومرحلتين من التنقية، ومرحلة واحدة من التنقية النهائية للحصول على مركزات الرصاص والزنك السائبة. ثم تُعالج مخلفات عملية التنقية باستخدام كبريتات النحاس كمحفز، وزانثات البوتيل كمجمع، وزيت الصنوبر كمُكوّن رغوة، وذلك باستخدام مرحلة واحدة من التخشين، ومرحلتين من التنظيف، ومرحلة واحدة من عملية التنقية للحصول على مركز كبريتيد الزنك. وأخيرًا، تُعالج مخلفات عملية التنقية الناتجة عن هذه الخطوة باستخدام كبريتيد الصوديوم كمثبط، و زانثات البوتيل كمجمع، وزيت الصنوبر كمُكوّن للرغوة، وذلك باستخدام مرحلة واحدة من التكرير الأولي، ومرحلتين من التنقية، ومرحلتين من عملية التنقية النهائية للحصول على مركز أكسيد الرصاص والمخلفات النهائية.

يُظهر الجدول 4-46 متوسط مؤشرات الإنتاج التي تم الحصول عليها خلال مرحلة التشغيل التجريبي لمحطة إعادة معالجة المخلفات. وفي الوقت الحالي، تعمل المحطة بشكل جيد، مستفيدةً استفادةً كاملةً من مورد المخلفات القديم هذا.

الشكل 4-29: مخطط تدفق عملية استخلاص الرصاص والزنك من المخلفات

الجدول 4-46: مؤشرات تصحيح الأخطاء في مرحلة الإنتاج (في %)

منجم «ب. تشايهي» للرصاص والزنك

تضم منجم تشايهي للرصاص والزنك مخزونًا يبلغ عدة ملايين من الأطنان من المخلفات. وتقوم العملية أولاً بمعالجة المخلفات عن طريق الفصل بالجاذبية باستخدام مزالق لولبية، ثم تخضع المركزات الثقيلة لعملية التعويم، مما ينتج عنه مركزات مؤهلة من الزنك والرصاص والكبريت، مع استرداد شامل للفضة في الوقت نفسه. وبناءً على قدرة سنوية لمعالجة المخلفات تبلغ 850,000 طن، مع تغذية عملية التعويم بـ 150,000 طن من المركزات الجاذبية، يشمل الاسترداد الشامل السنوي ما يلي: 1,890 طنًا من مركزات الرصاص بنسبة 46% Pb، و10,542 طنًا من مركزات الكبريت بنسبة 35% S، و5,840 طنًا من مركزات كبريتيد الزنك بنسبة 45% Zn، و18,991 طنًا من مركزات أكسيد الزنك بنسبة 35% Zn. وتحتوي مركزات الرصاص على 3,212 كجم من الفضة.

ج. منجم للرصاص والزنك في مقاطعة قانسو

يقوم منجم للرصاص والزنك في مقاطعة قانسو بتصريف 2,000 t/d من المخلفات التي تبلغ درجة نعومتها 60% من الحبيبات التي يقل حجمها عن -0.074 mm، وتبلغ نسبة تركيز المواد الصلبة فيها 25%. تحتوي المخلفات على 0.2%–0.3% من الرصاص (Pb)، و1.1%–2% من الزنك (Zn)، و3%–5% من الكبريت (S). وتتمثل معادن الرصاص بشكل أساسي في السيروسيت والجالينا؛ أما معادن الزنك فتشمل السميثسونيت والسباليريت. كانت محطة إعادة معالجة المخلفات تستخدم في الأصل عملية تعويم تفضيلي بالكتلة لاستخلاص الرصاص والزنك والكبريت، مع استخدام آلات تعويم نفاثة عالية الكفاءة كمعدات تعويم. وبعد بدء التشغيل، أنتجت المحطة مركزات زنك منخفضة الجودة بنسبة 31.5% من الزنك ومعدل استرداد بلغ 46%، لكن نسبة مركزات الكبريت لم تتجاوز 25.22% من الكبريت، والتي لم يكن لها سوق محلي، ولم يتم الحصول على أي منتج من الرصاص. تم استرداد المعادن الكبريتيدية فقط، وليس الأكاسيد. وكانت درجات التحرير كما يلي: الرصاص 61.11%، والزنك 25.5%، والكبريت 88.8%. وأدى عدم كفاية التحرير، إلى جانب عدم وجود خطوة طحن في العملية، إلى انخفاض كفاءة الفصل. ولمعالجة هذه المشكلات، تم تعديل العملية استنادًا إلى مخططات التدفق الموصى بها ومؤشرات الاختبار. وتستخدم العملية المعدلة دائرة مركبة من الجاذبية (مزلق حلزوني) + التعويم (آلة تعويم نفاثة عالية الكفاءة) للتخليص الأولي بكميات كبيرة من Pb-Zn-S (الشكل 4-30). يدخل المركزات السائبة إلى مطحنة كروية في دائرة مغلقة مزودة بفصل هيدروسيكلوني. يتم إزالة الطين من الفائض من الفصل الدوامي (90% الذي يمر عبر فتحة -0.074 مم) في خزان إزالة الطين، ويخضع التدفق السفلي (25% من المواد الصلبة) لمرحلة واحدة من التعويم النظيف للكميات الكبيرة. تُعاد مخلفات التنقية إلى عملية الفصل الأولي للكميات الكبيرة. تتكون دائرة الفصل بالطفو من: تعويم الرصاص (مرحلة تخشين واحدة، ومرحلتين للتنقية، ومرحلة إزالة الشوائب)، وتعويم الزنك من مخلفات الرصاص (مرحلة تخشين واحدة، ومرحلة تنقية واحدة، ومرحلة إزالة الشوائب)، حيث تصبح المخلفات النهائية مركز كبريت. جميع معدات التعويم عبارة عن آلات تعويم نفاثة عالية الكفاءة. ويستخدم مخطط الكواشف طريقة “كبريتيد الصوديوم – الزانثات” لتعويم الرصاص والزنك. بعد فترة تشغيل تجريبي قصيرة عقب التعديل، تم الحصول على مركزات الرصاص بمحتوى 40% Pb ومعدل استرداد 43%، ومركزات الزنك بمحتوى 45% Zn ومعدل استرداد 62.5%، ومركز كبريت بمحتوى 35.3% S ونسبة استرداد 60%. وقد استوفت جميعها متطلبات درجة الجودة المحلية للبيع. وتم تحقيق فوائد تقنية واقتصادية جيدة، مما وفر خبرة للاستفادة الشاملة من هذه المخلفات.

منجم د. فانكو للرصاص والزنك

تتكون مخلفات منجم فانكو للرصاص والزنك بشكل أساسي من الصخور غير المعدنية (الكوارتز، والمعادن الكربونية، والسيريسيت، وما إلى ذلك)، يليها الكبريت والحديد. ويوجد الكبريت والحديد بشكل رئيسي في صورة البيريت، الذي يمثل حوالي 20% من الكتلة الإجمالية للمخلفات. اعتمد زينغ ماوهوا وزملاؤه، استنادًا إلى خصائص مخلفات فانكو، عملية غربلة بحجم 0.074 مم وفصل بالجاذبية على طاولة اهتزازية. وقد أدى ذلك إلى التخلص من 40% من معادن الصخور غير المعدنية، مما خفض تكاليف الطحن والتعويم اللاحقة مع إثراء العناصر القيمة مثل الكبريت والرصاص والزنك والفضة والغاليوم والجرمانيوم. ومن خلال التحكم في جرعة كبريتيد الصوديوم ووقت إضافته، تم تحسين ظروف التعويم لمركزات الكبريت، مما أدى إلى عملية جديدة لاستعادة مركزات الكبريت من مخلفات الرصاص والزنك. وأظهرت نتائج الاختبارات على نطاق مختبري أنه بعد الغربلة الدقيقة، والفصل بالجاذبية، والتعويم، أسفرت المخلفات عن مركزات كبريت بنسبة 35.7% S ومعدل استرداد إجمالي بلغ 63.5%.

الشكل 4-30: مخطط تدفق عملية إثراء المخلفات