استخراج طلا و مس

استخراج مواد معدنی شامل مراحل کاوش، حفاری، استخراج، خردایش و آماده‌سازی، جداسازی و غربال‌گری، فرآوری، بازیافت و مدیریت پسماندها است. در مرحله کاوش، محل و ذخایر معدنی شناسایی می‌شود،

استخراج مواد معدنی

استخراج مواد معدنی شامل مراحل کاوش، حفاری، استخراج، خردایش و آماده‌سازی، جداسازی و غربال‌گری، فرآوری، بازیافت و مدیریت پسماندها است. در مرحله کاوش، محل و ذخایر معدنی شناسایی می‌شود، سپس با حفاری به منابع دسترسی پیدا می‌شود. مواد معدنی استخراج شده سپس خرد و آسیاب می‌شوند و در مرحله جداسازی و غربال‌گری از طریق روش‌های فیزیکی و شیمیایی جدا می‌شوند. در مرحله فرآوری، مواد معدنی جدا شده فرآوری و بهره‌برداری صنعتی بیشتر صورت می‌گیرد. سپس بازمانده‌ها و پسماندها به طور مناسب مدیریت شده و ممکن است بازیافت شوند. استخراج مواد معدنی به منظور بهره‌برداری از منابع معدنی و تولید محصولات اقتصادی انجام می‌شود.

استخراج طلا و مس دو فرآیند مجزا هستند و از روش‌ها و فرآیندهای متفاوتی برای جداسازی این دو فلز استفاده می‌شود. در ادامه به شرح هر کدام خواهیم پرداخت.

استخراج طلا:

استخراج طلا از معادن معمولاً از طریق روش‌های سطحی و زیرزمینی انجام می‌شود.

 در روش سطحی، معدن خرد و آسیاب می‌شود و سپس با استفاده از روش‌های جداسازی مکانیکی و شیمیایی، طلا از سایر ذرات معدنی جدا می‌شود. 

در روش زیرزمینی، با استفاده از روش‌های حفاری و تونل‌کنی، به معدن دسترسی پیدا می‌شود و سپس معدن خرد و آسیاب می‌شود. از روش‌های جداسازی شیمیایی مانند سیانیداسیون نیز برای جداسازی طلا استفاده می‌شود. پس از جداسازی طلا، آن را می‌بایست تصفیه کرده و به صورت خالص بدست آورد.

به طور کلی سه روش اصلی برای استخراج طلا وجود دارد

 سیانیداسیون (cyanidation)

 فلوتاسیون (flotation)

 گرانولومتری (gravity separation)

روش سیانیداسیون:

روش سیانیداسیون در استخراج طلا به این صورت عمل می‌کند: در ابتدا، سنگ‌های حاوی طلا خرد می‌شوند تا به اندازه‌ی کوچکتری تبدیل شوند. سپس به این سنگ‌ها آب و مواد شیمیایی مثل سدیم سیانید و هیدروژن پراکسید اضافه می‌شود و همه چیز با هم مخلوط می‌شود. این مخلوط به شکل یک محلول سیانید طلا تشکیل می‌دهد.

سپس این محلول سیانید طلا در سیستمی از لوله‌ها جاری می‌شود. در این فرآیند، ذرات طلا در محلول سیانید طلا با آن واکنش می‌دهند و به صورت یون طلا (Au-) به آن متصل می‌شوند.

بعد از آن، طلا از محلول سیانید جدا می‌شود. یکی از روش‌های معمول استفاده از زغال فعال است. محلول سیانید طلا از طریق زغال فعال عبور می‌کند و ذرات طلا به آن متصل می‌شوند. سپس این ذرات طلا به دستگاه‌های جداسازی خاصی منتقل می‌شوند و طلا از زغال جدا می‌شود.

در نهایت، طلا که جدا شده است، نیاز به تصفیه و پاکسازی دارد تا از هرگونه آلودگی و املاح دیگر جدا شود و به صورت طلا خالص و پاک به دست آید.

روش فلوتاسیون:

روش فلوتاسیون در استخراج طلا، با استفاده از تعامل بین طلا و حباب‌های هوا در یک محلول شیمیایی، طلا را از سایر ذرات معدنی جدا می‌کند. در این فرآیند، سنگ‌های حاوی طلا خرد شده و در محلولی قرار می‌گیرند. با ایجاد حباب‌های هوا در محلول، ذرات طلا به سطح حباب‌ها چسبیده و به بالا صعود می‌کنند، در حالی که ذرات معدنی دیگر به پایین محلول کشیده می‌شوند. در نهایت، طلا از حباب‌ها جدا شده و جمع‌آوری می‌شود. این روش به دلیل قابلیت جداسازی بالا و کارآیی در جداسازی طلا از مواد دیگر، در صنعت استخراج طلا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش گرانولومتری:

روش گرانولومتری یکی از روش‌های مورد استفاده در استخراج طلا است که بر اساس اختلاف اندازه ذرات طلا و سایر ذرات معدنی، آنها را جدا می‌کند. در این روش، ابتدا سنگ‌های حاوی طلا خرد می‌شوند و سپس اندازه ذرات به وسیله یک گرانولومتر مشخص می‌شود. با این کار، ذرات طلا با اندازه خاصی که قابل جداسازی هستند، انتخاب می‌شوند.

پس از طبقه‌بندی، ذرات طلا با اندازه مناسب جدا می‌شوند و می‌توانند به‌طور جداگانه جمع‌آوری شوند. این جداسازی می‌تواند با استفاده از فیلترها و دستگاه‌های جداکننده دیگر صورت بگیرد.

روش گرانولومتری به دلیل قابلیت جداسازی بر اساس اندازه ذرات و کارایی در جداسازی طلا از سایر ذرات معدنی، به عنوان یک روش موثر و پرکاربرد در صنعت استخراج طلا استفاده می‌شود.

استخراج مس:

روش استخراج مس شامل چندین مرحله است. در ابتدا، سنگ‌های معدنی حاوی مس از معدن استخراج می‌شوند. سپس، سنگ‌ها آسیاب می‌شوند تا به ذرات کوچکتری تقسیم شوند. در مرحله بعدی، ذرات مس جدا می‌شوند و غلظت مس در محلول افزایش می‌یابد. سپس، مس مذاب در حوضچه مس ریخته می‌شود. در مراحل بعدی، مس تصفیه شده و آلاینده‌ها از آن رفع می‌شوند. در نهایت، مس به فرآیندهای پسادگی می‌رود و محصول نهایی به صنایع مس بری و فلزیابی ارسال می‌شود.

به طور کلی سه روش اصلی برای استخراج مس وجود دارد

 ذوب مستقیم یا روش احیاء

 تغلیظ کردن یا روش تهیه مات

 استخراج با استفاده از باکتری ها

روش ذوب مستقیم یا روش احیا:

روش ذوب مستقیم یا روش احیاء در استخراج مس به این صورت است که ابتدا سنگ معدنی حاوی مس را خرد و به شکل پودر یا گلوله‌های کوچک در می‌آورند. سپس این مواد در کوره‌های ذوب قرار می‌گیرند و در دماهای بسیار بالا، سنگ معدنی ذوب می‌شود و مس مذاب تشکیل می‌دهد.

بعد از ذوب، مرحله جداسازی آلاینده‌ها صورت می‌گیرد. با استفاده از فرآیندهای جداسازی، آلاینده‌ها از مس مذاب جدا می‌شوند و مس تصفیه می‌شود تا خلوص آن افزایش یابد.

در نهایت، مس تصفیه شده به فرآیندهای پسادگی می‌رود. این فرآیندها شامل ریختن مس در قوالب مختلف، فرآیند الکترولیز و ریختن نهایی مس می‌شوند.

استفاده از روش ذوب مستقیم یا روش احیاء در استخراج مس به دلیل کارایی و عملکرد بالای آن در تولید مس خالص، در صنایع مس بری و فلزیابی رایج است.

 تغلیظ کردن یا روش تهیه مات:

روش تهیه مات در استخراج مس، مرحله‌ای است که قبل از ذوب مس انجام می‌شود و هدف اصلی آن جداسازی مس از سایر مواد معدنی و ترکیب آن با عناصر دیگر است. در این روش، ابتدا سنگ‌های معدنی حاوی مس آسیاب می‌شوند تا به ذرات کوچکتر تبدیل شوند. سپس این ذرات به همراه سایر مواد معدنی مثل سیلیکا، آهن و گوگرد مخلوط می‌شوند تا کنسانتره‌ای به نام مخلوط کنسانتره به دست آید. در مرحله بعد، کنسانتره با استفاده از فرایندهای مختلف مانند فلوتاسیون، سرند کردن و مغناطیسی کردن تصفیه می‌شود و غلظت مس در محلول به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. در نهایت، این محلول غلیظ شده به همراه اکسید‌های دیگر، سیلیس و فلدسپات به کوره ورودی رسیده و در دمای بالا قرار می‌گیرد. در این دما، محلول حاوی مس و دیگر ترکیبات معدنی تبدیل به مات می‌شود. این مات شامل مس سولفید و سایر ترکیبات معدنی است که در مراحل بعدی به تهیه مس خام می‌انجامد.

روش  استخراج با استفاده از باکتری ها:

روش استخراج مس با استفاده از باکتری‌ها یک روش نوآورانه و پایدار است که بر اساس توانایی باکتری‌ها در تغذیه از ترکیبات معدنی موجود در سنگ‌های معدنی حاوی مس استوار است.

در این روش، ابتدا سنگ‌های معدنی حاوی مس آسیاب می‌شوند تا به ذرات کوچکتری تقسیم شوند. سپس باکتری‌های خاصی که قادر به تغذیه از ترکیبات معدنی موجود در سنگ معدنی هستند، انتخاب و آماده می‌شوند. محلولی حاوی باکتری‌ها، غذاهای لازم و شرایط مناسب برای رشد باکتری تهیه می‌شود.

در مرحله بعد، سنگ‌های معدنی آماده شده به همراه محلول باکتری ترکیب می‌شوند و در شرایطی که باکتری‌ها قادر به تغذیه از ترکیبات معدنی موجود در سنگ معدنی هستند، تحت پروسه باکتریایی قرار می‌گیرند. در این فرآیند، باکتری‌ها ترکیبات معدنی را به خوراک خود تبدیل می‌کنند و مس در محلول باکتری غلظت می‌یابد.

پس از اتمام فرآیند باکتریایی، محلول باکتری که حاوی مس است، جدا می‌شود و مراحلی مانند سنتز یا الکترولیز انجام می‌شود تا مس به صورت محصول نهایی به دست آید.

استخراج مس با استفاده از باکتری‌ها، علاوه بر کاهش هزینه‌ها و کاهش آلودگی محیط زیست، مزایای دیگری مانند افزایش بهره‌وری و قابلیت استخراج سایر عناصر معدنی از سنگ‌های معدنی را نیز داراست.

جمع بندی:

در این مقاله با روش های استخراج مواد معدنی  آشنا شدیم و در ادامه به معرفی روش های کلی استخراج طلا و مس پرداختیم