
تعد عملية الاستخلاص بالسيانيد بالترشيح طريقةً بسيطةً واقتصاديةً نسبيًّا لاستخراج الذهب باستخدام السيانيد، وهي مناسبة لاستخراج الذهب من الخامات، والمواد الخام المعدنية الحاملة للذهب السائبة والمسامية، والرمل المحمص، والخبث. وتُستخدم عادةً لمعالجة المواد الحاملة للذهب التي يبلغ حجم جسيماتها -10 ± 0.074 مم. وتشمل مزاياها انخفاض استهلاك كواشف السيانيد، وانخفاض استهلاك الطاقة، والقدرة على الحصول مباشرةً على محلول ترشيح صافٍ دون الحاجة إلى عمليات فصل الصلب عن السائل المكلفة؛ وهي تُستخدم على نطاق واسع في مناجم الذهب الصغيرة على الصعيدين المحلي والدولي. ومع ذلك، فإن عملية الترشيح بالسيانيد تستغرق وقتًا طويلاً في عملية الترشيح، وتتطلب مساحة كبيرة لتركيب المعدات، وتؤدي إلى غسل غير كامل بعد الترشيح، مما يؤدي إلى انخفاض معدل ترشيح الذهب. وتتطلب المواد ذات المحتوى العالي من الطين عملية تصنيف مسبق. ولذلك، فإن تطبيق عملية الترشيح بالسيانيد محدود إلى حد ما.
5.3.1 خزان (بركة) الترشيح بالترشيح يوضح الشكل 5-8 هيكل خزان الترشيح بالترشيح. يمكن بناء خزان الترشيح باستخدام الفولاذ الكربوني أو الخشب أو الطوب أو الحجر أو الخرسانة؛ ويمكن أن يكون شكل مقطعه العرضي دائريًّا أو مربعًا أو مستطيلًا. ويجب أن يكون قادراً على تحمل الضغط، ومقاوماً للتسرب، وسهل التشغيل. ويجب أن يكون قاع الخزان مائلاً قليلاً نحو المخرج (بميل يبلغ حوالي 0.3%) ومزوداً بقاع زائف. ويعتمد حجم خزان الترشيح على سعة المعالجة وتوزيع حجم جسيمات المادة الخام. عادةً ما تستخدم مناجم الذهب الصغيرة خزانات الترشيح التي يتراوح قطرها بين 5 و12 مترًا وارتفاعها بين 1.5 و2.5 متر، حيث تعالج كل خزان ما بين 75 و150 طنًا من الخام في المرة الواحدة. تستخدم مناجم الذهب في بلدي عمومًا أحواضًا إسمنتية مستطيلة ذات أحجام أصغر، حيث تعالج كل خزان ما بين 15 و30 طنًا من الخام في المرة الواحدة. يمكن أن يصل قطر خزانات الترشيح الكبيرة إلى أكثر من 17 مترًا وارتفاعها إلى 3 أمتار، حيث تعالج كل خزان أكثر من 1000 طن من الخام.

الشكل 5-8: خزان الترشيح بالتسرب
1—جسم الخزان؛ 2—البطانة الأسمنتية؛ 3—طبقة الرمل المعدني؛ 4—القاع الزائف؛ 5—أنبوب التصريف
يقع القاع الزائف لخزان الترشيح على مسافة تتراوح بين 100 و200 ملم تقريبًا من قاع الخزان. وتختلف طريقة بنائه، حيث يتكيف عمومًا مع الظروف المحلية ويستخدم المواد المتوفرة محليًّا. وعادةً ما يُبنى القاع الزائف من شرائح خشبية مربعة تشكل شبكة، تُوضع فوقها مادة داعمة مثل حصائر القصب أو حصائر الخيزران. ثم تُوضع فوقها قماش أو أكياس من الخيش أو طبقة من الرمل المعدني لدعم المواد المُرشحة والسماح لمياه الترشيح بالمرور بسلاسة. يوجد فتحة تصريف بين القاع والقاع الزائف في جدار خزان الترشيح، تتدفق من خلالها مياه الترشيح خارج الخزان. تحتوي بعض خزانات الترشيح على أبواب متحركة على الجدران الجانبية أو القاع لتفريغ بقايا الترشيح، لكن معظم خزانات الترشيح لا تحتوي على أبواب متحركة؛ حيث يتم استخراج بقايا الترشيح مباشرةً من الخزان. 5.3.2 عملية الغمر في خزان الترشيح
5.3.2.1 التحميل
بعد تركيب القاع الزائف لخزان الترشيح، يمكن تحميل المادة المراد ترشيحها في الخزان. وهناك طريقتان لتحميل خزان الترشيح: الطريقة الجافة والطريقة الرطبة. بالنسبة للتحميل الجاف، يمكن تغذية المادة يدويًّا أو ميكانيكيًّا في الخزان ثم تسويتها. عادةً ما يتضمن التحميل الجاف اليدوي استخدام عربة يدوية لتغذية المادة في الخزان ثم تسويتها. وتتمثل ميزته في أنه يضمن طبقة مادة فضفاضة ومسامية ذات حجم جسيمات متجانس نسبيًا، ولكنه يتطلب عمالة كثيفة. غالبًا ما يستخدم التحميل الجاف الميكانيكي حزام ناقل لنقل المادة إلى موزع قرصي يقع في وسط الخزان. يحتوي القرص على أضلاع شعاعية على سطحه، وتقوم القوة الطردية المركزية الناتجة عن الدوران عالي السرعة للقرص بتوزيع المادة بالتساوي داخل خزان الترشيح. يؤدي التحميل الجاف الميكانيكي إلى فصل أكثر حدة للجسيمات، كما أنه عرضة لتكوين قنوات أثناء عملية الترشيح. يسمح التحميل الجاف للهواء بملء الفجوات الموجودة في طبقة المادة، مما يمكن أن يحسن معدل ترشيح الذهب. يعتبر التحميل الجاف مناسبًا للمواد التي يقل محتوى الرطوبة فيها عن 20%. يجب تجفيف الخام المطحون رطبًا مسبقًا قبل التحميل الجاف، مما يجعل العملية أكثر تعقيدًا.
يُستخدم الترشيح الرطب بشكل أساسي في مناجم الذهب الكبيرة التي تعمل على مدار السنة. في هذه الطريقة، يتم تخفيف المادة المراد ترشيحها بالماء لتشكيل ملاط، ثم يتم ضخه أو تغذيته بالجاذبية إلى خزان ترشيح ذي قاع زائف. يستقر الخام بشكل طبيعي في الخزان، ويتم تصريف المياه الزائدة وبعض الحمأة عبر قناة فائضة حلقية. وبمجرد امتلاء الخزان، يتم إيقاف التغذية، ويتم فتح مخرج محلول الترشيح لتصريف جميع المياه من طبقة الخام. مع التغذية الرطبة، يكون الهواء في طبقة الخام أقل، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة الرطوبة وإبطاء معدل ترشيح الذهب.
عند استخدام الجير كقاعدة واقية، يُضاف بالتساوي إلى الخزان مع المادة المراد ترشيحها. أما عند استخدام الصودا الكاوية كقاعدة واقية، فيتم إذابتها في محلول السيانيد قبل إضافتها إلى الخزان.
5.3.2.2 الترشيح — استخلاص السيانيد من الخزانات
بعد وضع المادة المراد ترشيحها في خزان الترشيح، يمكن إضافة عامل الترشيح بالسيانيد لإجراء عملية الترشيح بالسيانيد. هناك طريقتان يمر بهما عامل الترشيح بالسيانيد عبر طبقة المادة: الأولى هي أن عامل الترشيح بالسيانيد يتسرب من الأعلى إلى الأسفل عبر طبقة ثابتة من المادة تحت تأثير الجاذبية؛ والطريقة الأخرى هي وضع عامل الترشيح بالسيانيد في خزان مرتفع المستوى، حيث يتسرب عامل الترشيح من الأسفل إلى الأعلى عبر طبقة المواد الثابتة تحت الضغط. وعادةً ما تُستخدم الطريقة الأولى. عيب هذه الطريقة هو أن الحمأة الموجودة في المادة تتسرب مع عامل الترشيح عبر طبقة الرمل وتتراكم على وسيط الترشيح ذي القاع الزائف، مما يؤدي إلى انخفاض معدل الترشيح تدريجيًا. يمكن للطريقة الضغطية التغلب على هذا العيب، ولكن
استهلاكها للطاقة وتكاليف تشغيلها أعلى. أثناء عملية الترشيح في خزان الترشيح، من الضروري التحكم في معدل الترشيح، ومراقبة قيمة الرقم الهيدروجيني ومحتوى الذهب في السائل المرشح، والمنع الصارم لحدوث التوجيه و“الانهيار” لضمان أن عامل الترشيح بالسيانيد يمكنه الترشيح بشكل متساوٍ عبر الطبقة الكاملة من المواد المراد ترشيحها.
بناءً على طريقة إضافة عامل الترشيح بالسيانيد وتصريف المحلول المرشح، يمكن تقسيم عملية الترشيح في خزان الترشيح إلى طريقتين للتشغيل: متقطعة ومستمرة. في التشغيل المتقطع، تكون إضافة عامل الترشيح وتصريف السائل المرشح متقطعتين. عادةً، يُضاف أولاً عامل ترشيح أكثر تركيزًا (مثل محلول NaCN بنسبة 0.1-0.2%) إلى الخزان، بحيث يكون مستوى السائل أعلى من طبقة المادة. يُترك الخزان منقوعًا لمدة 6-12 ساعة، ثم يُصرف السائل المنقوع، ويُترك الخزان على حاله لمدة 6-12 ساعة للسماح للهواء بملء مسام طبقة المادة. بعد ذلك، يُضاف عامل ترشيح متوسط التركيز (مثل محلول NaCN بتركيز 0.05%-0.08%) إلى الخزان، بحيث يكون مستوى السائل أعلى من طبقة المادة. يُترك الخزان منقوعًا لمدة 6-12 ساعة، ثم يُصرف السائل المُستخلص الثاني، ويُترك الخزان لمدة 6-12 ساعة. بعد ذلك، يُضاف عامل ترشيح بتركيز أقل (مثل محلول NaCN بتركيز 0.03%-0.06%) ويُترك الخزان منقوعًا لمدة 6-12 ساعة. يتم تصريف السائل المرتشح الثالث، ثم تُضاف مياه نظيفة للغسل. بعد تصريف سائل الغسل، يمكن التخلص من بقايا عملية الترشيح. في التشغيل المستمر، يُضاف عامل الترشيح بالسيانيد باستمرار إلى الخزان، كما يتم تصريف السائل المرتشح الناتج بعد الترشيح عبر طبقة المادة بشكل مستمر من الخزان. أثناء عملية الترشيح، يكون مستوى السائل في الخزان دائمًا أعلى قليلاً من مستوى طبقة المادة. في التشغيل المتقطع، تُملأ المسام بين طبقات المادة بالهواء بشكل متقطع، مما يزيد من تركيز الأكسجين المذاب في عامل الترشيح. لذلك، في ظل نفس الظروف، يكون معدل ترشيح الذهب في التشغيل المتقطع أعلى عمومًا من معدل التشغيل المستمر.
يمكن تشغيل عدة خزانات ترشيح في آن واحد. ويضمن خلط مياه الترشيح الناتجة عن هذه الخزانات الحصول على محتوى أكثر استقرارًا من الذهب في محلول المعادن الثمينة. كما يمكن استخدام طرق الترشيح الدائري أو الترشيح المعاكس للتيار لزيادة معدل ترشيح الذهب وتقليل استهلاك السيانيد، مما ينتج عنه محلول معادن ثمينة يحتوي على نسبة أعلى من الذهب. بعد انتهاء عملية الترشيح بالسيانيد، يجب غسل بقايا الترشيح بالماء النظيف لإزاحة أكبر قدر ممكن من محلول المعادن الثمينة الموجود بين طبقات المواد، مما يؤدي إلى تحقيق معدل ترشيح أعلى للذهب.
5.3.2.3 تفريغ بقايا الترشيح
يمكن تفريغ بقايا عملية الترشيح بالسيانيد باستخدام الطرق الجافة أو الرطبة. يمكن أن يتم التفريغ الجاف يدويًا أو باستخدام دلو حفر. وعندما يكون هناك باب وصول مركزي في قاع خزان الترشيح، يمكن حفر ثقب من الأعلى باستخدام قضيب حديدي، يمكن من خلاله تفريغ مخلفات السيانيد في عربات المناجم ونقلها بعيدًا. وبشكل عام، يتم حفره من الأعلى يدويًّا أو باستخدام دلو حفر، ثم يتم نقله إلى سد المخلفات بواسطة عربات المنجم. أما التفريغ الرطب فيتضمن شطف بقايا عملية الترشيح إلى خندق المخلفات باستخدام مياه عالية الضغط (150–300 كيلو باسكال)،,
ثم تخفيفه بالماء قبل توجيهه بالجاذبية أو ضخه إلى سد المخلفات لتخزينه.
العوامل الرئيسية المؤثرة على عملية الترشيح بالسيانيد: أثناء عملية الترشيح بالسيانيد، يعتمد معدل ترشيح الذهب بشكل أساسي على عوامل مثل حجم جزيئات الذهب، ودقة الطحن، وبنية الخام، ومحتوى الشوائب الضارة بالسيانيد، وتركيز وجرعة عامل الترشيح بالسيانيد، ومعدل الترشيح، ومدة الترشيح، ودرجة غسل بقايا الترشيح. وتعتمد القيم المثلى لكل عامل على خصائص المادة المراد ترشيحها، ويتم تحديدها عمومًا تجريبيًّا. تعتبر الخامات الحاملة للذهب السائبة والمسامية التي تحتوي على جزيئات ذهب خشنة أكثر ملاءمة لعملية الترشيح بالسيانيد. إذا كانت جزيئات الذهب في الغالب على شكل جزيئات دقيقة، وفي ظل ظروف دقة الطحن الخاصة بعملية الترشيح، فإن جزيئات الذهب تكون موجودة بشكل أساسي كشوائب، مع وجود عدد قليل جدًا من جزيئات الذهب المكشوفة، مما يؤدي إلى معدل ترشيح منخفض جدًا للذهب. لذلك، يُعد حجم جزيئات الذهب ودرجة تفكك الخام ومساميته عوامل حاسمة في تحديد إمكانية استخدام عملية الترشيح. ويرتبط معدل ترشيح الذهب ومعدل تسلله بدرجة دقة الطحن. فكلما زادت درجة دقة الطحن، زاد تعرض جزيئات الذهب، مما يؤدي إلى زيادة معدل الترشيح، ولكنه يقلل من معدل التسلل. بعد الطحن، يُفضل تصنيف الخام لإزالة الطين الناعم، بحيث يُسمح بترشيح رمل الخام فقط، بينما يُرسل الطين الناعم إلى عملية السيانيدية المُحَرَّكة. تزيد هذه الطريقة من تعرض جزيئات الذهب مع الحفاظ على معدل ترشيح معين.
أثناء عملية الترشيح، يكون تركيز السيانيد في عامل الترشيح بالسيانيد أعلى عمومًا منه أثناء عملية التسيانيد مع التقليب، ويتراوح عادةً بين 0.1% و0.2%. ويُجرى الترشيح بالتدفق المتقاطع عمومًا باستخدام دفعات متعددة من عامل الترشيح بالسيانيد بتركيزات تتناقص تدريجيًّا. ويبلغ إجمالي كمية عامل الترشيح بالسيانيد التي تمر عبر طبقة المادة عادةً ما بين 0.8 إلى 2 ضعف وزن المادة. تعتمد كمية الكاشف المستهلك على خصائص المادة التي يتم ترشيحها؛ وعادةً ما يتراوح استهلاك سيانيد الصوديوم بين 0.25 و0.75 كجم والجير بين 1 و2 كجم (أو الصودا الكاوية بين 0.75 و1.5 كجم) لكل طن من الخام الجاف.
يُعبَّر عن معدل الترشيح في خزان الترشيح عادةً بالسرعة الخطية لارتفاع أو انخفاض مستوى السائل، والتي يتم التحكم فيها عمومًا في نطاق يتراوح بين 50 و70 ملم/ساعة. وإذا كان معدل الترشيح أقل من 20 ملم/ساعة، تُعتبر المادة صعبة الترشيح. يعتمد معدل الترشيح على عوامل مثل حجم الجسيمات وشكلها وتوزيع أحجام الجسيمات للمادة المراد ترشيحها، وتجانس الحمولة، وارتفاع طبقة المادة، ومحتوى الحمأة، وخصائص وسيط الترشيح ذي القاع الزائف. قد يكون معدل الترشيح المرتفع بشكل مفرط ناتجًا عن فصل الجسيمات أو تكوين قنوات ناتجة عن توزيع غير متساوٍ للحمولة. وقد يكون معدل الترشيح المنخفض بشكل مفرط ناتجًا عن ارتفاع محتوى الحمأة أو عن ترسبات الحمأة وكربونات الكالسيوم التي تسد وسيط الترشيح. لذلك، يجب رش وسيط الترشيح ذي القاع الزائف بالماء بشكل دوري أو غسله بمحلول حمض الهيدروكلوريك المخفف لإزالة رواسب كربونات الكالسيوم.
يمكن لجميع الشوائب التي تضر بعملية الترشيح بالسيانيد أن تقلل من معدل ترشيح الذهب في خزان الترشيح بالسيانيد. وعندما يكون محتوى كبريتيد الحديد مرتفعًا وتكون الأكسدة شديدة، يمكن غسل رمل الخام بالماء أو بالقلويات أو بالأحماض قبل عملية الترشيح لإزالة الأحماض الحرة والأملاح القابلة للذوبان. ويمكن للغسل القلوي أن يعادل الأحماض. ويمكن أن يؤدي الغسل بمحلول حمض الكبريتيك المخفف إلى إزالة أكاسيد النحاس وكربونات النحاس. كما أن إضافة كمية معينة من ملح الرصاص إلى عامل الترشيح بالسيانيد يمكن أن تقلل من الآثار الضارة للكبريتيدات والزرنيخ والأنتيمون والمكونات الأخرى.
يعتمد وقت عملية الترشيح على عوامل مثل خصائص الخام، ومعدل الترشيح، وطرق التحميل والتفريغ، وتركيز السيانيد، ومعدل الاستهلاك. في مرحلة الإنتاج، تتراوح مدة دورة الترشيح في خزان الترشيح عادةً بين 4 و8 أيام. وعندما تكون كفاءة تصنيف المواد منخفضة أو يكون محتوى الطين في الخام مرتفعًا، يمكن أن تستمر دورة الترشيح لمدة تصل إلى 10–14 يومًا.
تعد درجة غسل بقايا السيانيد أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على معدل ترشيح الذهب. وبشكل عام، بعد الترشيح بالسيانيد عن طريق الترشيح، ينبغي إجراء عملية غسل واحدة أو اثنتين. يمكن استخدام طريقة الغسل الدوري مع زيادة التركيز تدريجيًّا لإجراء 1–3 عمليات غسل، ولكن في النهاية، من الضروري إجراء 1–2 عملية غسل بالماء النظيف لإزالة المحلول الثمين تمامًا من الطبقة البينية.
يمكن أن تؤدي عملية الراحة المتقطعة إلى ملء الفجوات الموجودة بين طبقات الخام بالهواء. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق نفخ الهواء في طبقة الخام، أو التهوية المسبقة لعامل الترشيح بالسيانيد، أو إضافة كمية مناسبة من مادة مؤكسدة إلى عامل الترشيح بالسيانيد. تؤدي جميع هذه الطرق إلى زيادة تركيز الأكسجين المذاب في عامل الترشيح بالسيانيد، وهو ما يُفيد في تحسين معدل ترشيح الذهب ومعدل استخلاصه.
عند معالجة رمل الكوارتز المحتوي على الذهب في خزان الترشيح، يمكن أن يصل معدل استخلاص الذهب إلى 85%–90%. وعندما يكون حجم جسيمات الطحن خشنًا والتصنيف غير كافٍ، يمكن أن ينخفض معدل استخلاص الذهب إلى 60%–70%. وعندما تحتوي المادة الحاملة للذهب على مستويات عالية من الشوائب الضارة بعملية الترشيح بالسيانيد، مثل النحاس والزرنيخ والأنتيمون والكربون، يكون معدل ترشيح الذهب منخفضًا جدًّا، كما أن معالجة محلول المعادن الثمينة الناتج تكون أكثر تعقيدًا.
5.3.4 مثال على عملية الترشيح بالسيانيد: تقوم محطة لتكرير الذهب في بلدي بمعالجة خام أكسيد الكوارتز الحامل للذهب. والمعادن الفلزية الرئيسية هي الذهب الخام، والغالينا، والبيريت، والليمونيت، والمالاكيت، وغيرها، أما معادن الشوائب فهي الكوارتز، والميكا، والكالسيت، والكاولين، وغيرها. يحتوي الخام الخام على 8-10 غرام/طن من الذهب و1% من الرصاص. جزيئات الذهب دقيقة، ويحتوي الخام على نسبة عالية من الطين والأملاح القابلة للذوبان. يستخدم المصنع عملية مركبة من التميع - الفصل بالجاذبية - الترشيح بالتسريب بالسيانيد لاستخلاص الذهب. يُطحن الخام إلى حجم 60%-0.074 مم. تُركب ألواح التميع عند طرف تفريغ مطحنة الكرات وعند فائض المصنف لاستخلاص جزيئات الذهب الخشنة. تبلغ نسبة استخلاص الذهب أثناء عملية التميع حوالي 20%. يتم تصنيف مخلفات عملية التميع بواسطة مصنف هيدروليكي، ثم يتم تغذيتها إلى طاولات الاهتزاز لفصل الجسيمات حسب الحجم للحصول على مركزات الرصاص التي تحتوي على 50% من الرصاص و11.6 غ/طن من الذهب. تترسب مخلفات طاولات الاهتزاز في خزانات ترسيب الرمل الخشن والناعم، مع التخلص من الفائض. يبلغ حجم جسيمات الرمل الخشن الذي يتم الحصول عليه بعد الترسيب 98%-0.42 مم؛ بينما يبلغ حجم جسيمات الرمل الناعم 98%-0.125 مم. يتم استخراج الرمال الخشنة والناعمة بشكل منفصل باستخدام حفارة، ثم تجفيفها، ثم خلطها بنسبة الرمل الخشن إلى الرمل الناعم تبلغ 3:1. ويُعد الرمل المخلوط الخام الخام الذي يخضع لعملية الترشيح في خزان الترشيح بالسيانيد، حيث يحتوي على 3.48 غرام/طن من الذهب، مع محتوى مائي يتراوح بين 5% و6%، وحجم جسيمات يبلغ 40%-0.074 مم.
خزان الترشيح مستطيل الشكل، بأبعاد 4 م × 3 م × 1.2 م. يستوعب كل خزان 16 طنًا من الخام، مع انحدار قاعي يبلغ 0.3%. ويقع القاع الزائف على مسافة 100 ملم من قاع الخزان، ويتكون من ستارة من الخيزران مغطاة بأكياس من الخيش. ولا يوجد باب تشغيل في قاع الخزان. تم تحميل خام السيانيد يدويًّا في خزان الترشيح، ثم أُضيف محلول ترشيح بتركيز 0.5% ودرجة حموضة تتراوح بين 9 و10. واستُخدم أسلوب الترشيح المتقطع، مع استخدام هيدروكسيد الصوديوم كقلوي وقائي.
ثم نُقل محلول ترشيح المعادن الثمينة إلى خزان ترسيب يعمل بنظام الإزاحة بسلك الزنك لترسيب الذهب. وقد قُسم خزان الترسيب إلى سبعة أقسام، يبلغ حجم كل منها 0.2 م × 0.2 م × 0.3 م، مع مدة إزاحة تبلغ 7 دقائق.
تم استخراج مخلفات السيانيد بواسطة حفارة ونقلها إلى سد المخلفات باستخدام رافعة منحدرية. وأعيد المحلول الخفيف الناتج عن عملية الإزاحة لاستخدامه في عملية الترشيح لمدة شهر ونصف، ثم عولج بمسحوق التبييض قبل تصريفه.
عندما احتوى خام السيانيد على 3.48 غ/طن من الذهب، احتوت مخلفات السيانيد على 0.64 غ/طن من الذهب، مما أدى إلى معدل ترشيح للذهب بلغ 81.3%. وبلغ استهلاك سيانيد الصوديوم 2 كجم/طن، واستهلاك هيدروكسيد الصوديوم 0.5 كجم/طن. وبلغ معدل استرداد الذهب الإجمالي للمصنع 74.4%، تم استرداد حوالي 20% منها عن طريق عملية الملغم، وحوالي 15% عن طريق الفصل بالجاذبية، وحوالي 40% عن طريق عملية السيانيد.