چکیده
   در این تحقیق حد مناسب خردایش، غلظت محلول سیانور ، pH مناسب و زمان بهینة سیانوراسیون تعیین گردید. مقدار مصرف سیانور و آهک برای تنظیم pH نیز مشخص شد. با توجه به نتایج حاصل از آزمایش سیانوراسیون با دانه بندی های مختلف، با افزایش زمان خردایش (کاهش ابعاد)، بازیابی طلا افزایش می یابد. بررسی اقتصادی و در نظر گرفتن هزینه های بالای خردایش می تواند بهترین دانه بندی را تعیین نماید. آزمایش های بهینه سازی pH، کاهش مصرف سیانور و افزایش مصرف آهک را در pH های بالا نشان می دهد. قیمت آهک، قیمت سیانور و بازیابی طلا پارامتر های مؤثر در بهینه سازی عامل pH می باشند. بررسی اثر غلظت سیانور بر بازیابی طلا نشان می دهد که با افزایش غلظت سیانور تاحد مشخصی بازیابی طلا افزایش می یابد و محلول های غلیظ تر اثر چندانی بر آن ندارند. با توجه به آزمایش های فروشویی زمانی و نمودار های مربوط به آن، حدود70 درصد از طلا در همان ساعات اولیه وارد محلول سیانوری می شود،که این امر نشان دهندة آزاد بودن ذرات طلا و انحلال سریع آنها می باشد. مقداری از طلا به میزان یک دهم گرم در تن حتی پس از 48 ساعت، در جامد باقی می ماند. بنابراین این بخش از طلا را می توان طلای مقاوم و تقریباً غیر قابل حل در سیانور دانست.

کلمات کلیدی: کانه آرایی، طلا، سیانوراسیون، طرقبه

پیش گفتار:
     مقدمه
   مواد معدنی که طلای آزاد دارند و مقدار بازیابی آنها به روش سیانوراسیون بیشتر از 80 درصد باشد، به روش سیانوراسیون مستقیم فرآوری می شوند. در این روش معمولاً کانسنگ تا ابعاد حدود 75-60 درصد ریزتر از 74 میکرون خرد شده و سپس مستقیماً تحت فرآیند سیانوراسیون قرار می گیرد]1[. عوامل بسیار زیادی در انحلال طلا توسط سیانور مؤثر می باشند. از مهمترین این عوامل می توان اثر اندازة ذرات، pH محیط، غلظت سیانور، حرارت محیط، اکسیژن، نور و سطح، مواد شیمیایی مورد استفاده در فلوتاسیون و درصد جامد را نام برد. در این تحقیق نمونه کانسنگ طلای طرقبه مورد بررسی و مطالعه فرآوری به روش سیانوراسیون قرار گرفت که روش ها و نتایج حاصل شرح داده می شود]2[.
  

مواد و روش ها
اثر اندازه ذرات
مواد معدنی طلادار معمولاً تا حدی خرد می شوند که ذرات طلا آزاد و با سیانور ترکیب شوند. ذرات دانه درشت طلا معمولاً به زمان سیانوراسیون بالایی نیاز دارند که ممکن است فرآیند سیانوراسیون را غیراقتصادی نماید. لذا ذرات دانه درشت طلا معمولاً بوسیلة روش ثقلی جدا می شوند و بندرت با سیانور فروشویی می شوند]3[. با توجه به اینکه خردایش زیاد، ملزم به صرف انرژی و هزینة بیشتری می باشد، بنابراین میزان خردایش بهینه با در نظر داشتن کلیة عوامل اقتصادی تعیین می گردد. در راستای هدف مذکور، بازیابی طلا در دانه بندی های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت تا بهترین دانه بندی با بیشترین بازیابی مشخص گردد. نمونه های خرد شده توسط سنگ شکن های فکی و غلطکی توسط آسیای گلوله ای به روش تر با جامد معادل 66 درصد و در چهار زمان مختلف 17، 22، 25 و32 دقیقه خرد شدند. d80 نمونه های مذکور به ترتیب 150، 120، 27/99 و 19/75 میکرون به دست آمد. از هر نمونه به روش تقسیم بندی شطرنجی به مقدار 400 گرم برداشته، بهمراه 600 سی سی آب در ظروف استوانه ای به جامد 40 درصد رسانده شدند. پس از افزایش آهک جهت تنظیم pH در مقدار 5/10، مقدار 6/0 گرم سیانور (با غلظت 1000 ppm) به آنها افزوده شد. قبل از شروع کار pH متر با pHهای استاندارد کالیبره شده و سپس pHهای طبیعی اندازه گیری شد. برای کلیه بطری ها، pH طبیعی بین 6/7 تا 7/7 متغیر بود و پس از تنظیم pH، این بطری ها روی دستگاه چرخاننده قرار گرفته و بعد از مدتی بار دیگر pHهای آنها اندازه گیری شد. در صورت پایین بودن pH در اثر مصرف آهک، آنقدر آهک ریخته شد تا pH مورد نظر یعنی (5/10) به دست آمد. البته این عمل در طول مدت سیانوراسیون تکرار گردید. عملیات لیچینگ به مدت 24 ساعت با سرعت همزنی متناسب (حدود 360 دور در دقیقه) انجام شد. بعد از مدت مذکور و حل شدن طلا درسیانور، مقداری از محلول برای تعیین میزان طلای موجود در آن و میزان سیانور مصرف شده برداشته شد. ضمناً pH نهایی و میزان مصرف آهک برای نمونه های مختلف اندازه گیری شد. پالپ باقیمانده توسط فیلتر خلأ فیلتر شده و محلول آن جدا گردید. جامد در حال فیلتر با مقداری آب کاملاً شسته شد تا طلای محلولی در آن باقی نماند. نمونه های محلول و جامد (پس از خشک شدن) بطور جداگانه مورد آنالیز طلا قرار گرفتند، تا میزان طلای وارد شده به فاز محلول و طلای نامحلول موجود در خاک بدست آید. ضمناً با تیتراسیون محلول سیانوری با استفاده از نیترات نقره و استفاده از اندیکاتور KI (یدید پتاسیم)، میزان سیانور آزاد باقیمانده در محلول و به دنبال آن میزان سیانور مصرفی در هر آزمایش مطابق جدول (1) بدست آمد. نمودار مربوط به شکل (1) اثر دانه بندی بر بازیابی طلا را نشان می دهد.

جدول1- اثر اندازه ذرات بر بازیابی

اثر pH
بایستی توجه داشت که محلول سیانوری در pHهای پایین، گاز سمی اسید سیانیدریک (HCN) آزاد می کند و هر چه pH کاهش یابد، مقدار آزاد شدن این گاز بیشتر می شود. لذا در صنعت برای جلوگیری از آزاد شدن این گاز، pHرا تا حدی بالا می برند تا آزاد شدن آن حداقل باشد]4[. از نمونه های دو کیلوگرمی خرد شده به روش تر در آسیای گلوله ای (زمان :22 دقیقه، جامد: 66 درصد) به روش تقسیم بندی شطرنجی تعداد پنج نمونة 400 گرمی با دانه بندی16/60 =d80 میکرون، جهت آزمایش در pHهای مختلف یعنی 5/9، 5/10، 11 و 12 برداشته شد. این نمونه ها به همراه 600 سی سی آب در داخل ظروف استوانه ای (بطری) به مقدارجامد 45 درصد رسیده و سپس pH طبیعی آنها اندازه گیری شد. با افزایش آهک به هر کدام، pH های مورد نظر تأمین شد. پس از این مرحله به هر یک از بطری ها 6/0 گرم سیانور (با غلظت ppm1000) افزوده شد و سپس آنها بر روی دستگاه چرخاننده قرار داده شدند. در طول عملیات لیچینگ (24 ساعت) در زمان های مختلف، pH ها بررسی شده و در صورت کاهش، با افزایش آهک، به مقدار مورد نظر رسانده شد. پس از انجام عملیات لیچینگ و آنالیز نمونه های محلول و جامد در هر کدام، بازیابی طلا برای هر مورد مطابق جدول(2) محاسبه شد و سپس منحنی تغییرات بازیابی برحسب pH رسم گردید. لازم به ذکر است که در pH برابر با 5/10، مقدار بازیابی به طور ناگهانی کاهش می یابد. با حذف این نقطه بعنوان خطای آزمایش، منحنی مربوط به شکل (2) به دست آمد.همانطوری که مشاهده می شود در pHهای بالاتر مصرف سیانور کاهش می یابد ، در حالیکه مصرف آهک افزایش یافته است. البته لازم به ذکر می داند که پارامترهای قیمت آهک، قیمت سیانور و بازیابی طلا پارامترهای مؤثر در بهینه سازی pH می باشند.

شکل1- اثر دانه بندی بر بازیابی طلا

جدول2- اثر pH بر بازیابی

اثر غلظت سیانور
در مقیاس صنعتی غلظت سیانور حدود 05/0 درصد و یا حدود یک پوند در یک تن محلول می باشد. محلول های غلیظ تر باعث تسریع در استخراج طلا نمی شود و از آنجائیکه اتلاف شیمیایی و مکانیکی محلول قوی تر سیانوری بیشتر می باشد، لذا بهتر آن است که غلظت سیانور را در حداقل ممکن حفظ نمود]4[.
نمونه های حاصل از آسیای گلوله ای، تعداد پنج نمونة 400 گرمی جهت انجام عملیات سیانوراسیون با غلظت های متفاوت سیانور (1000، 2000، 3500، 6000، 8000) به روش شطرنجی تهیه شدند. دانه بندی تمام این نمونه ها در حدود 16/60=d80 میکرون در نظر گرفته شد، و pH در مقدار 5/10 ثابت گردید. این نمونه های 400 گرمی به همراه 600 سی سی آب به جامد 40 درصد رسانده شدند و سپس pH طبیعی آنها اندازه گیری شد. اندازة pH با افزایش آهک در تمام مدت سیانوراسیون ثابت نگه داشته شد. بعد از تنظیم pH به تمامی بطری ها به ترتیب به مقدار 6/0، 2/1، 6/3 و 8/4 گرم سیانور اضافه شد. عیارسنجی و آنالیز نمونه های محلول و جامد، تأثیر غلظت سیانور بر بازیابی با رسم نمودار مربوط به شکل (3) مورد بررسی قرار گرفت.

شکل2- اثر pH بر بازیابی

شکل3- اثر غلظت سیانور بر بازیابی طلا

آزمایش فروشویی زمانی
در این آزمایش 2 نمونه از ماده معدنی تا ابعاد 16/60=d80 میکرون خرد شد و در داخل دو ظرف استوانه ای در باز ریخته شد. پس از تنظیم درصد جامد (40%) وبا تنظیم pH (برابر 5/10) بوسیلة آهک، سرعت همزنی عملیات سیانوراسیون تنظیم شد. pH های طبیعی در ابتدای کار یادداشت گردید و 5/10=pH در طول زمان فروشویی ثابت نگه داشته شد. در این روش پالپ شامل 2 لیتر آب و 33/1333 گرم جامد بود. آزمایش سیانوراسیون با افزایش سیانور با غلظت (ppm)1000 آغاز شد. برخلاف آزمایش های قبلی که زمان سیانوراسیون 24ساعت بود، این آزمایش به مدت 48 ساعت انجام شد. پس از سپری شدن زمان های 2 ، 4 ، 8 ، 12، 24 ، 36 و 48 ساعت از زمان شروع آزمایش توسط بشر استوانه ای کوچکی، نمونه هایی در حدود 30 میلی لیتر از ظرف برداشته شد و پس از فیلتر کردن، محلول آنها عیارسنجی شد تا مقدار طلای حل شده در محلول سیانوری معین شود. ضمناً در هر مرحله مقدار سیانور آزاد اندازه گیری شد، تا سیانور مصرفی با اضافه نمودن سیانور به پالپ جبران شود. پس از پایان آزمایش، پالپ را فیلتر کرده و مقدار طلای موجود در جامد باقیمانده تعیین گردید. با در دست داشتن نتایج این آزمایش، منحنی بازیابی طلا برحسب زمان سیانوراسیون مطابق شکل(4) رسم گردید. این آزمایش در دو ظرف موازی انجام شد تا با مقایسه منحنی های این دو نمونه بتوان خطاهای تصادفی را حذف کرد و سطح اطمینان را افزایش داد.

شکل4- نمودار تعیین زمان فروشویی

بحث
با توجه به شکل (1) بیشترین بازیابی مربوط به محدوده ابعادی با 19/75d80= میکرون و کمترین بازیابی مربوط به محدوده ابعادی با 150 d80=میکرون می باشد. آزمایش های بهینه سازی پارامتر pH، کاهش مصرف سیانور و افزایش مصرف آهک را در pH های بالا نشان می دهد. قیمت آهک، قیمت سیانور و بازیابی طلا پارامتر های مؤثری در بهینه سازی عامل pH می باشند. افزایش غلظت سیانور به میزان 2500 گرم در تن، بازیابی طلا افزایش می یابد و محلول های غلیظ تر اثر چندانی بر بازیابی طلا ندارند. با توجه به آزمایش های فروشویی زمانی، حدود70 درصد از طلا در مدت زمان کمتر از 10 ساعت وارد محلول سیانوری می شود. مقداری از طلا به میزان یک دهم گرم در تن حتی پس از 48 ساعت، در جامد باقی می ماند. با اینکه ریز بودن ذرات طلا باعث کاهش بازیابی به روشهای ثقلی می گردد، ولی این امر برای روش سیانوراسیون یک مزیت به شمار می آید. هرچه زمان سیانوراسیون کوتاهتر باشد، هزینه های مربوط به این عملیات نیز کمتر خواهد بود. زیرا می توان با انتخاب مخازن کوچکتر، با زمان ماند کوتاهتری، هزینه را به حداقل رساند]1[. مصرف سیانور و آهک، میزان خردایش و pH مورد نظر با توجه به آزمایش های انجام شده قابل محاسبه می باشند.