استخلاص النحاس والذهب والفضة والحديد من مخلفات النحاس

أ. منجم أنتشينغ للنحاس: استخلاص النحاس والحديد

تنقسم أنواع الخامات في منجم أنتشينغ للنحاس إلى أربع فئات: خام النحاس من نوع الديوريت، وخام النحاس من نوع السكارن، وخام النحاس من نوع المغنتيت، وخام الحديد من نوع السكارن. وجميع المعادن المكونة لهذه الخامات هي معادن داخلية المنشأ. أما المعادن الفلزية الرئيسية فهي الكالكوبيريت، والمغنتيت، والبيروتايت، والبيريت. وبعد إجراء عمليات التعويم والفصل المغناطيسي لاستخلاص النحاس والحديد والكبريت، تبقى كمية صغيرة من الكالكوبيريت الذي لم يتم تحريره بالكامل ضمن المخلفات الإجمالية. يحتوي البيروتايت على الحديد والكبريت، ويأتي مغناطيسيته في المرتبة الثانية بعد المغنتيت. أثناء إزالة الكبريت من المركز المغناطيسي الأولي عن طريق التعويم، وبسبب مغناطيسيته القوية، يتم حتمًا نقل بعض المغنتيت الناعم إلى المخلفات.

يتم تصنيف إجمالي المخلفات الصادرة عن محطة التخصيب على النحو التالي: يتم إرسال الجزء الذي يزيد حجمه عن 20 ميكرومتر تحت الأرض لملء صوامع تخزين الرمل؛ بينما يتم تصريف الجزء الذي يقل حجمه عن 20 ميكرومتر في بركة المخلفات. ويرد التحليل الكيميائي للمخلفات في الجدول 4-28.

الجدول 4-28: نتائج التحليل الكيميائي لمخلفات التعدين (%)

من أجل الاستخلاص الشامل لموارد النحاس والحديد من مخلفات التعدين، استفادت منجم أنتشينغ للنحاس استفادة كاملة من المعدات غير المستغلة، وقامت ببناء مصنعين لاستخلاص النحاس والحديد بشكل شامل من مخلفات التعدين، وفقًا للظروف المحلية. وتتركز معادن النحاس بشكل أساسي في المخلفات الخشنة، لذا فإن استخلاص النحاس من هذه المخلفات الخشنة يمثل المحور الرئيسي. تحتوي مخلفات مركز التخصيب على كواشف متبقية، مما يؤدي إلى التراكم الطبيعي للرغوة المحتوية على النحاس والكبريت فوق صناديق تخزين الخام. وقام مصنع النحاس بتصنيع آلة تعويم صناعية تعمل بالهواء القسري فوق صندوق التخزين. تم إعادة طحن المركز الخام الناتج عن عملية التعويم، ثم خضع لدائرة تنقية تتكون من مرحلة تخشين واحدة، ومرحلتين للتنقية، وثلاث مراحل للتنقية النهائية، مما أدى في النهاية إلى إنتاج مركز نحاس مؤهل بدرجة نقاء تبلغ 16.94% من النحاس. وباستثمار قدره 300,000 يوان، تم بناء مصنع للنحاس بطاقة 25 طن/يوم في الموقع بالقرب من محطة خلط الردم.

تشير البيانات الواردة في الجدول 4-28 أيضًا إلى أن الحديد يتركز بشكل أساسي في المخلفات الدقيقة. وتُظهر الدراسات المختبرية أن الحديد الموجود في المخلفات الدقيقة يتكون أساسًا من المغنتيت والبيروتايت ذوي الحبيبات الدقيقة. ويستهدف مصنع استخلاص الحديد المغنتيت والبيروتايت ذوي الحبيبات الدقيقة الموجودين في المخلفات الدقيقة. باستخدام ثلاثة فواصل مغناطيسية من طراز CTB718 منخفضة الكثافة تم استبدالها من النظام الرئيسي، باستثمار قدره 100,000 يوان، تم إنشاء مصنع لاستخلاص الحديد في الموقع قبل دخول المخلفات الدقيقة إلى جهاز التكثيف، مستفيدًا من فرق ارتفاع التضاريس. تم اعتماد عملية فصل مغناطيسي تتكون من مرحلة تخشين واحدة ومرحلة تنقية واحدة لاستخلاص الحديد. ولزيادة استخلاص موارد الحديد المفقودة من مركز التخصيب، تم تجميع مختلف مياه الصرف الحاملة للحديد، والحمأة، ومخلفات التنقية من مصنع مخلفات النحاس، في مصنع الحديد الشامل. وأخيرًا، تم الحصول على مركزات حديد بدرجة نقاء تبلغ 63.00% Fe. تظهر مخططات تدفق الإنتاج لمصنع النحاس ومصنع الحديد في الشكل 4-19. حقق المصنعان قيمة إنتاج سنوية بلغت 4.9195 مليون يوان، مع أرباح سنوية تقديرية بعد خصم الضرائب بلغت 4.2145 مليون يوان، مما أدى إلى تحقيق فوائد اقتصادية واجتماعية جيدة.

ب. منجم تونغليشان للنحاس: استخراج النحاس والذهب والفضة والحديد

يُعد منجم تونغليشان للنحاس رواسبًا كبيرة من النوع السكارني للنحاس والحديد، وتتميز بدرجات عالية من النحاس والحديد، واحتياطيات ضخمة، بالإضافة إلى وجود الذهب والفضة المصاحبة. وتنقسم الخامات إلى خامات النحاس والحديد المؤكسدة وخامات النحاس والحديد الكبريتيدية. ويتم معالجة كلا النوعين من الخامات في محطة التخصيب من خلال نظامين منفصلين. يستخدم مركز التخصيب عملية التطفو – الفصل المغناطيسي منخفض الكثافة – الفصل المغناطيسي عالي الكثافة لإنتاج مركزات النحاس والحديد. يبلغ إجمالي المخلفات المغناطيسية عالية الكثافة حوالي 3 ملايين طن، تحتوي على 25,000 طن من معدن النحاس و1.32 مليون طن من الحديد. تشمل معادن النحاس الموجودة في المخلفات المغناطيسية عالية الكثافة المالاكيت، والبيسودومالاكيت، والكالكوبيريت، وكمية قليلة من النحاس الخام، والكالكوسيت، والبورنيت، وكمية ضئيلة جدًّا من الأزوريت والكوفيلت؛ أما معادن الحديد فتشمل بشكل رئيسي المغنتيت، والهيماتيت، والليمونيت، والسيديريت؛ أما المعادن غير المعدنية فتشمل بشكل رئيسي الكالسيت، والعقيق الأبيض، والكوارتز، والميكا، والسيريسيت، مع كميات قليلة من العقيق، والإيبيدوت، والديوبسايد، والأباتيت، والتوباز. وترد تحليلات العناصر المتعددة والمراحل للمخلفات في الجداول من 4-29 إلى 4-32.

الشكل 4-19: مخطط تدفق الإنتاج لمحطة النحاس الشاملة لاستعادة المخلفات ومحطة الحديد

الجدول 4-29: نتائج التحليل متعدد العناصر لمخلفات التعدين ذات المغناطيسية العالية (%)

الجدول 4-30: تحليل أطوار النحاس (%)

الجدول 4-31: تحليل أطوار الحديد (%)

الجدول 4-32: تحليل مراحل الذهب والفضة (%)

بناءً على النتائج التجريبية، تم تصميم وبناء محطة استغلال شاملة في منشأة التمركز لمعالجة 1000 طن/يوم من المخلفات المغناطيسية عالية الكثافة. وتُستخدم عملية مركبة تقليدية تجمع بين التطفو والجاذبية والمغناطيسية لاستخلاص النحاس والذهب والفضة والحديد. بعد الطحن، تخضع المخلفات المغناطيسية عالية الكثافة لعملية التعويم بالكبريتيد باستخدام كبريتيد الصوديوم كعامل كبريتيد، وزانثات البوتيل وحمض الهيدروكساميك كمجمعات، والزيت رقم 2 كمُكوّن رغوة لاستخلاص النحاس والذهب والفضة. ثم تُعالج مخلفات التعويم باستخدام مزلق حلزوني لتركيز الحديد الأولي، ويتم تنقية مركز الحديد الأولي عن طريق الفصل المغناطيسي لإنتاج مركز الحديد (انظر الشكل 4-20). وتتمثل شروط العملية في: درجة طحن تبلغ 60% تمر عبر فتحة 0.074 مم، وNa₂S بمعدل 2000 جم/طن، وزانثات البوتيل بمعدل 175 جم/طن، وحمض الهيدروكساميك بمعدل 36 جم/طن، والزيت رقم 2 بمعدل 20 جم/طن. وأخيرًا، يتم الحصول على مركز نحاس يحتوي على 15.4% من النحاس (Cu)، و18.5% من الذهب (Au)، و109 g/t من الفضة (Ag)، ومركز حديد يحتوي على 55.24% من الحديد (Fe). وتبلغ معدلات استخلاص النحاس والذهب والفضة والحديد 70.56% و79.33% و69.34% و56.68% على التوالي. وبناءً على قدرة معالجة تبلغ 900 طن/يوم من المخلفات المغناطيسية عالية الكثافة و300 يوم تشغيل في السنة، يبلغ الاسترداد الشامل السنوي 1435.75 طن من النحاس، و171.26 كجم من الذهب، و1055.92 كجم من الفضة، و33,757 طنًا من الحديد. تشير التقديرات الاقتصادية الأولية إلى أن قيمة الإنتاج السنوي تبلغ 10.82 مليون يوان، وأن الربح السنوي يبلغ حوالي 10 ملايين يوان، مما يدل على فوائد اقتصادية واجتماعية كبيرة.

ج. منجم أشيل للنحاس في شينجيانغ: استخلاص النحاس

يُعد منجم أشيلي للنحاس في شينجيانغ رواسبًا متعددة المعادن من نوع البيريت تحتوي على النحاس والزنك، وهي ذات أصل بركاني-رسوبي. منذ بدء التشغيل في سبتمبر 2004، تم تحسين عملية التخصيب باستمرار، مما أدى إلى زيادة استخلاص النحاس من 79% في المرحلة المبكرة من الإنتاج إلى 91.93%، مع وصول درجة تركيز النحاس إلى ما يزيد عن 18%. وللاستفادة الكاملة من الإمكانات التقنية وتحقيق أقصى استخلاص للموارد المعدنية، تم تنفيذ عملية إعادة تعويم النحاس على نطاق صناعي من مخلفات فصل الزنك والكبريت الناتجة عن عملية الإنتاج الحالية.

في عملية الفصل الحالية، يظل محتوى النحاس في مخلفات دائرة فصل الزنك والكبريت مرتفعًا نسبيًّا. ويتواجد النحاس بشكل رئيسي في صورة التينانتيت، يليه الكالكوبيريت. يتم تحرير معظم معادن النحاس؛ أما بالنسبة للمعادن غير المحررة، فإن الغالبية العظمى منها تشكل نموًا متشابكًا بسيطًا مع البيريت أو تكون محاطة بالبيريت. يُظهر الجدول 4-33 التركيب المعدني لعينة المخلفات هذه، بينما يُظهر الجدولان 4-34 و4-35 التحليل الكيميائي متعدد العناصر وتحليل أطوار النحاس في المخلفات، على التوالي.

الجدول 4-33: التركيب المعدني لمخلفات فصل الزنك عن الكبريت

الجدول 4-34: التحليل الكيميائي متعدد العناصر لمخلفات التعدين (%)

الجدول 4-35: تحليل أطوار النحاس (%)

استنادًا إلى الأبحاث التجريبية الجارية حول استخلاص النحاس من مخلفات فصل الزنك والكبريت، أجرى المنجم أبحاثًا تجريبية صناعية حول إعادة معالجة المخلفات. وأُجريت التجربة الصناعية في الفترة من يناير إلى يوليو 2010 في نظام التخصيب المستقل رقم 650 التابع لمنجم أشيل للنحاس. وترد نتائج التجربة في الجدول 4-36، بينما يظهر مخطط التدفق الخاص بالتجربة في الشكل 4-21.

الجدول 4-36: نتائج الاختبارات الصناعية لإعادة استخلاص النحاس من مخلفات فصل الزنك والكبريت              (%)

الشكل 4-21: مخطط تدفق الاختبار الصناعي لإعادة استخلاص النحاس من مخلفات فصل الزنك والكبريت

أظهرت نتائج الاختبار الصناعي الذي استمر سبعة أشهر أنه، فيما يتعلق بإعادة استخلاص النحاس من مخلفات فصل الزنك والكبريت، بلغ متوسط درجة تركيز المادة الأولية 0.90% من النحاس و1.05% من الزنك. وبلغت درجة تركيز النحاس 7.56% من النحاس و9.55% من الزنك، مع استرداد للنحاس بنسبة 54.95%. وبلغت نسبة استرداد الزنك في مركزات النحاس 59.34%. أثناء إعادة انتقاء النحاس من مخلفات فصل الزنك والكبريت، كانت نسبة تخصيب الزنك عالية، مما أدى إلى وجود محتوى زائد من الزنك في مركزات النحاس. وحتى مع إضافة كميات كبيرة من مثبطات الزنك أثناء الاختبار الصناعي، كان من الصعب خفض محتوى الزنك في مركزات النحاس، مما أثر أيضًا على استرداد النحاس. ومع ذلك، ساعدت الإضافة المناسبة لمادة Na₂S على خفض محتوى الزنك. خلال الاختبار الصناعي، وبناءً على الجودة الفعلية لمركزات النحاس المنتجة، تم خلط مركزات النحاس الناتجة عن إعادة انتقاء مخلفات فصل الزنك والكبريت مع مركزات النحاس الناتجة عن تكرير الخام في جهاز تكثيف بقطر φ38 م. وقد ضمن ذلك أن يحتوي مركز النحاس النهائي المخصص للبيع على 18% أو أكثر من النحاس (Cu)، مع محتوى من الزنك يتراوح عمومًا بين 3% و4%. ولم يؤد ذلك إلى زيادة معدل استخلاص النحاس الإجمالي فحسب، بل حقق أيضًا متطلبات المبيعات.

وفقًا للإحصاءات، في الفترة من يناير إلى يوليو 2010، قام نظام التخصيب المستقل رقم 650 بمعالجة مخلفات فصل الزنك عن الكبريت لاستخلاص النحاس. ومنذ بدء الاختبار الصناعي، بلغ متوسط الاستخلاص الشهري للنحاس المعدني 62.17 طنًا، مما أدى إلى تحقيق ربح شهري إضافي تجاوز 1.76 مليون يوان.

د. منجم النحاس في فنغشان: استخلاص النحاس

يقع منجم فنغشان للنحاس، التابع لشركة «دايي القابضة لمجموعة المعادن غير الحديدية» المحدودة، في مقاطعة يانغشين بمقاطعة هوبي. وبحلول نهاية عام 2010، بلغت احتياطيات النحاس المعدني المؤكدة ما يقرب من 180,000 طن. وبناءً على الإنتاج السنوي الحالي للنحاس الذي يبلغ حوالي 5,000 طن، يمكن الاستمرار في استخراج النحاس من هذا المنجم لأكثر من 30 عامًا. وكان مركز التخصيب قد اعتمد في الأصل دائرة تعويم تتألف من وحدة تكسير أولية، ووحدتي تنقية، ووحدة تنقية نهائية، وعملية إعادة طحن لمركزات وحدة التكسير الأولية، ومرحلة فصل النحاس عن الكبريت.

لتحسين استخلاص النحاس، تم تحسين العملية بإضافة مرحلة تنقية للمخلفات الأصلية، أي تم تعديل العملية الأصلية لتشمل ثلاث مراحل تنقية. وفي الإنتاج الفعلي، تم استخدام مزيج من الزانثات والديثيوفوسفات (العامل الأسود) كعوامل تجميع. ولإجراء عملية تنقية إضافية للمخلفات، تم اختيار الزانثات كمجمع وزيت الصنوبر كمُكوّن رغوة. وبلغت درجة الحموضة (pH) لللب 8.5، دون إضافة أي مُعدِّلات. وكانت دائرة التنقية الأصلية في الموقع تستخدم خلايا تعويم سعة 8.0 م³. لذلك، تم اختيار خلايا تعويم من نفس الطراز. وبناءً على وقت تعويم إضافي مدته 6 دقائق، تمت إضافة ثلاث خلايا تعويم لكل سلسلة. وبالنسبة لكل سلسلة، تمت إضافة ثلاث خلايا تعويم من طراز KYF سعة 8.0 م³ كمرحلة تنقية ثالثة. ووفقًا لمبدأ الإرجاع التسلسلي، تم نقل الرغوة بواسطة مضخة رغوة إلى الخلية الأولى من المرحلة الثانية من عملية التنقية، بينما تدفقت المخلفات بفعل الجاذبية إلى قناة تصريف المخلفات. بعد تحسين العملية، تظهر مخطط تدفق عملية التعويم في الشكل 4-22.

الشكل 4-22: مخطط تدفق العمليات الجديد لمنجم النحاس في فنغشان بعد إضافة مراحل التنقية

بعد تحسين العملية، أصبحت عملية التخصيب أكثر منطقية، حيث تم إنتاج مركزات نحاس بدرجة نقاء تبلغ 22.15% ومعدل استرداد يبلغ 91.06%، في حين انخفضت درجة نقاء المخلفات إلى 0.058%. وبالمقارنة مع ما قبل التعديل، ارتفع معدل الاسترداد بمقدار 1.8 نقطة مئوية، وزادت قيمة الإنتاج السنوي بأكثر من 4 ملايين يوان.

هـ. منجم ديكسينغ للنحاس: استخراج النحاس والذهب

منجم ديكسينغ للنحاس هو منجم نحاس بورفيري واسع النطاق يُستخرج منه النحاس في حفرة مفتوحة في الصين. بالإضافة إلى المعدن الرئيسي وهو النحاس، يحتوي الخام على مكونات قيّمة مثل الذهب والفضة والموليبدينوم والكبريت. والمعادن الرئيسية في الخام هي الكالكوبيريت والبيريت والموليبدينيت؛ أما معادن الصخور غير المعدنية فهي بشكل أساسي الكوارتز والسيريسيت والكلوريت والبيوتايت. تبلغ الطاقة الإنتاجية اليومية للتعدين والمعالجة 100,000 طن، مع إنتاج مخلفات يبلغ 97%. لاستخلاص العناصر القيمة من المخلفات، يستخدم مركز التخصيب الفصل بالجاذبية (الهيدروسيكلونات) لاستخلاص البيريت. يتم ضخ المخلفات مباشرةً إلى هيدروسيكلونات بقطر φ350 مم. ونظرًا لكون البيريت كثيفًا وخشنًا نسبيًّا، فإنه يتم تخصيبه في التدفق السفلي ليصبح مركز كبريت. وفي حالة تجاوز درجة نقاء الخام المدخل 25%، يمكن تحقيق درجة نقاء لمركز الكبريت تتراوح بين 35% و40% ومعدل استرداد تشغيلي يبلغ حوالي 60%. يتجاوز الاسترداد السنوي لمكثف الكبريت المكافئ 300,000 طن، مما يقلل من انبعاثات النفايات الصلبة بأكثر من 1 مليون طن سنويًا. لاستخلاص مكثف النحاس، قامت منجم ديكسينغ للنحاس بتركيب ألواح تجميع الرغوة في قناة المخلفات المفتوحة. يتم كشط الرغوة المعدنية الخشنة الحاملة للنحاس من المخلفات، ثم تخضع لعمليات الفرز والطحن ومراحل تنظيف متعددة. وبإضافة مناسبة من الزانثات والزيت رقم 111، يمكن الحصول على مركزات نحاس منخفضة الدرجة تزيد درجتها عن 13%. وقد تم إنشاء قدرة معالجة تبلغ 20,000 طن/يوم، مما ينتج 5,000 طن من مركزات النحاس منخفضة الدرجة سنويًا، تحتوي على 650 طنًا من النحاس و30 كجم من الذهب.

واو - منجم نحاس في مقاطعة قوانغدونغ: استخراج النحاس والحديد

لأسباب تاريخية وتقنية، كانت طريقة الاستغلال في منجم النحاس الواقع في مقاطعة قوانغدونغ بسيطة. فقد كان يتم استخراج النحاس فقط من الخام واستخدامه، بل إن استخلاص النحاس نفسه لم يكن كاملاً، مما ترك عناصر قيّمة قابلة للاستخلاص مثل النحاس والحديد في المخلفات. ومع تطور معالجة المعادن والعلوم والتكنولوجيا المعدنية، ولا سيما الابتكارات في مجال التعدين الهيدروميتالورجي الحديث للنحاس، تحولت موارد النحاس التي لم تكن متاحة سابقًا من خامات غير قابلة للاستغلال إلى ثروة هائلة. وحاليًّا، فإن العملية التي تجمع بين الترشيح – الاستخلاص بالمذيبات – الاستخلاص الكهربائي (L-SX-EW) لاستخراج النحاس، يليها الفصل المغناطيسي لبقايا عملية الترشيح لاستخلاص الحديد، قادرة على استخلاص المعادن القيمة من المخلفات بفعالية، حيث تبلغ معدلات الاستخلاص 55% للنحاس و40% للحديد.

تعود هذه المخلفات إلى عملية الفصل بالكلورة – التطفو التي كانت تُستخدم في القرن العشرين. وهي ذات قوام مسحوقي، ولونها رمادي-أسود، وتبدو رطبة عندما تحتوي على طين كثيف. ونظرًا لمحتواها من الطين، فإن المادة الخام تكون بنية، أو بنية-حمراء، أو بنية-صفراء. قبل عملية الفصل، كان الخام خامًا يحتوي على النحاس والحديد. وبعد الفصل، تم استرداد معظم النحاس عن طريق التعويم، بينما بقي الحديد والمعادن الأخرى بشكل أساسي في مخلفات التعويم. وتشمل المعادن الفلزية الموجودة في المخلفات المغنتيت، والبيريت، والليمونيت، والنحاس الخام، والكوبريت، والتينوريت، والكالكوبيريت. وتتكون معادن الشوائب بشكل أساسي من الفلسبار، والكوارتز، والفلسبار الملوث بالحديد، والكوارتز، والمعادن الطينية، إلى جانب كميات صغيرة من بقايا فحم الكوك. ويرد تحليل العناصر المتعددة وتحليل طور النحاس لعينة المخلفات في الجدولين 4-37 و4-38.

الجدول 4-37: نتائج التحليل الكيميائي متعدد العناصر لمخلفات التعدين (%)

الجدول 4-38: نتائج تحليل مراحل النحاس (%)

تُظهر نتائج التحليل أن محتوى النحاس يبلغ 0.75%، منها 0.42% من النحاس القابل للذوبان في الحمض، وهو ما يمثل 56.00% من إجمالي النحاس، ويوجد بشكل أساسي في صورة أكاسيد النحاس. ويبلغ محتوى النحاس غير القابل للذوبان في الحمض 0.33%، وهو ما يمثل 44.00% من إجمالي النحاس. يتكون هذا النحاس غير القابل للذوبان في الحمض بشكل أساسي من الكالكوبيريت ذي الحبيبات الدقيقة المحاط بالصخور غير المعدنية، بالإضافة إلى الكوبريت والتينوريت الممزوجين بالليمونيت والمتسربين/المتغلغلين في معادن الصخور غير المعدنية (أي ما يُسمى بأكسيد النحاس المركب في الصخور غير المعدنية)، بالإضافة إلى كمية صغيرة من النحاس الخام. وبعد عملية الترشيح، يتبقى بعض النحاس، بشكل رئيسي في صورة أكسيد النحاس المركب والكالكوبيريت، إلى جانب كمية صغيرة من النحاس الخام غير المرشح.

استنادًا إلى مسار العملية الأساسي الموصى به في الأبحاث التجريبية، وبالاعتماد على الخبرة العملية في إنتاج النحاس بالطرق الهيدروميتالورجية محليًّا ودوليًّا، تعتمد عملية استخلاص المعادن القيمة من المخلفات على سلسلة من العمليات تتضمن: الترشيح – الاستخلاص بالمذيبات – الاستخلاص الكهربائي (L-SX-EW) لاستخلاص النحاس، يليها الفصل المغناطيسي لبقايا عملية الترشيح لاستعادة الحديد. تتكون عملية إنتاج النحاس بشكل أساسي من الترشيح بالتحريك، والفصل بين المواد الصلبة والسائلة، والاستخلاص بالمذيبات، والتجريد، والاستخلاص الكهربائي. ويظهر مخطط تدفق عملية الإنتاج في الشكل 4-23.

(1) الترشيح بالاهتزاز. أثناء عملية الغربلة، تُغسل المادة الخام بالماء وتُحوَّل إلى معجون. ثم يدخل اللب إلى خزان التقليب لعملية الترشيح.

تنقسم عملية الترشيح إلى خطين متوازيين، يتألف كل منهما من ثلاثة خزانات مزودة بأجهزة تقليب، باستخدام طريقة الترشيح المتوازي ثلاثي المراحل. ويتم الترشيح في ظروف درجة حرارة وضغط عاديين، بنسبة السائل إلى الصلب تبلغ 2:1 وتركيز مادة الترشيح يتراوح بين 35 و40 غ/لتر، لمدة ساعتين.

(2) الفصل بين المواد الصلبة والسوائل. يتم تغذية اللب المُخفوق إلى جهاز تكثيف. ويتم استخدام دائرة غسل وفصل المواد الصلبة عن السوائل ذات التيار المعاكس على مرحلتين، تربط بين جهاز التكثيف والمضخات. ويتم ضخ محلول الترشيح الغني بالمعادن إلى محطة الاستخلاص بالمذيبات، بينما يتم إرسال بقايا الترشيح إلى عملية الفصل المغناطيسي لاستعادة مركزات الحديد.

(3) الاستخلاص بالمذيبات. يدخل محلول الترشيح إلى معدات الاستخلاص. ويتم إجراء عملية استخلاص ذات تيار معاكس على مرحلتين باستخدام مادة مستخلصة. ثم يتم غسل المستخلص، ويتدفق المنتج المكرر بفعل الجاذبية إلى بركة المنتج المكرر لاستخدامه كماء تعويضي في تحضير الملاط التغذوي وغسل جهاز التكثيف.

(4) التجريد. تدخل الطور العضوي المغسول إلى جهاز الاستخلاص. ويُرسل محلول الاستخلاص إلى خلايا الاستخلاص الكهربائي. وبعد عملية الاستخلاص، يتم تحقيق التوازن المسبق للطور العضوي، ثم يُعاد الطور العضوي المُجدَّد إلى دائرة الاستخلاص لإعادة تدويره.

(5) الاستخلاص الكهربائي. يتم تغذية محلول الاستخلاص إلى خلايا الاستخلاص الكهربائي. وتُصنع الأنودات من مواد سبيكية غير قابلة للذوبان. ويمر التيار الكهربائي بين الأقطاب، فتكتسب أيونات النحاس إلكترونات وتترسب على الكاثودات، مما ينتج عنه نحاس مستخلص كهربائيًا. ويتم إعادة تدوير الإلكتروليت المستهلك لاستخدامه كعامل استخلاص.

الشكل 4-23: مخطط التدفق الأساسي لعملية استخلاص النحاس والذهب

الشكل 4-24: مخطط تدفق العملية لاستخلاص الحديد

تستخدم عملية استخلاص الحديد طريقة فصل مغناطيسي واحدة. ويتألف مسار العملية من مرحلة تركيز أولي واحدة، ومرحلة تنقية واحدة، ومرحلتين من التنقية الدقيقة بعد إعادة طحن المركز الأولي. ونظرًا لارتفاع نسبة الطين في رمل المخلفات، مما يؤثر بشكل كبير على استخلاص الحديد، يتم إضافة عملية غسل معاكسة للتيار قبل مرحلة التركيز الأولي. ووفقًا لتحليل حجم جسيمات المخلفات الخام، يتوزع الحديد بشكل أساسي في الفئة الحجمية التي تقل عن 0.038 مم. وبناءً على ظروف الإنتاج الفعلية، تم تحديد درجة نعومة إعادة طحن المركز الخام بـ 90% التي تمر عبر فتحة 0.074 مم. يُظهر الشكل 4-24 تدفق العملية لاستخلاص الحديد.

تُظهر النتائج أن درجة نقاء النحاس المستخرج كهربائيًا يمكن أن تصل إلى 99.9%، مع معدل استرداد يبلغ 55%. أما بالنسبة للحديد المسترد من بقايا عملية الترشيح عن طريق الفصل المغناطيسي، فإن درجة نقاء الحديد تبلغ 55% ومعدل الاسترداد يبلغ 40%.

(ز) حالات إعادة معالجة مخلفات النحاس في الخارج

يستخدم مصنع النحاس في مورنسي بولاية أريزونا، الولايات المتحدة الأمريكية، حمض الكبريتيك لمعالجة مخلفات أكسيد النحاس المخزنة، مما يحقق معدل استخلاص للنحاس يبلغ 73.8% وينتج 50,000 طن من النحاس الكاثودي سنويًّا، وهو ما يمثل 13% من إجمالي إنتاج المصنع من النحاس.

تستخدم منجم تشوكويكاماتا في تشيلي عملية ترشيح باستخدام خزانات كبيرة بحمض الكبريتيك، تليها عملية التحليل الكهربائي. وبمعدل 52,500 طن من النحاس سنويًّا، تم استخلاص ما مجموعه 900,000 طن من النحاس من كميات ضخمة من المخلفات القديمة التي كانت مخزنة لسنوات عديدة.

كما حققت روسيا وإسبانيا نتائج جيدة في استخلاص النحاس من المخلفات باستخدام تقنية الترشيح البكتيري.

الشكل 4-24: مخطط تدفق العملية لاستخلاص الحديد

في الخارج، تُستخدم أيضًا عمليات مدمجة بين التخصيب والمعالجة المعدنية لإعادة معالجة مخلفات النحاس. ففي ولاية ميشيغان بالولايات المتحدة الأمريكية، تُطحن مخلفات النحاس من جديد وتخضع لعملية التعويم (أو الترشيح بالأمونيا). ويُنتج من حجم معالجة يبلغ 82 مليون طن ما مجموعه 338,000 طن من النحاس. كما تُستخدم في الولايات المتحدة الأمريكية عملية أخرى مشابهة لعملية «الكربون في عملية الترشيح» (CIL) لاستخلاص الذهب: حيث تُضاف جزيئات الكربون المشبعة بمستخلص إلى عجينة مخلفات النحاس لاستخلاص النحاس. ويكمن السر في أن المستخلص يجب أن يكون غير مكلف. في مركز تركيز ألماليك في روسيا، تُطحن المخلفات إلى حجم يبلغ حوالي 50% بمرور 74 ميكرومتر ثم تُخضع لعملية التعويم، مما يحقق استخلاصًا إضافيًا للنحاس يبلغ 80% من المخلفات. وفي مركز تركيز «بالخاش» في كازاخستان، يتم استخلاص النحاس والموليبدينوم من مخلفات البورنيت منخفضة الجودة من خلال مراحل التعويم وإعادة الطحن والتنظيف.