روشهای متداول فراوری طلا

[محسن آزماینده]

تاكنون روشهاي مختلف براي فرآوري و استحصال طلا از سنگ معدن ابداع شده است. اولين روشي كه بشر براي بدست آوردن طلا بكار برد شستشوي ماسه‌هاي طلادار بود. قسمت اعظم طلايي كه در ادوار گذشته استخراج مي‌شد، طلاي آبرفتي بود و عمل استحصال طلا به روشهاي ابتدايي و سنتي صورت مي‌گرفت يكي از اين وسايل استفاده از لاوك، جعبه شن‌شوئي و... بود.
پس از كشف تيزاب سلطاني كاني‌هاي طلا‌دار را با نمك و شوره و زاج و گرد آجر مخلوط كرده و در كوره‌اي حرارت مي‌دادند و بدين ترتيب طلا با توجه به وزن مخصوص بالا در ته كوره باقي مي‌ماند. استفاده از روش حرارتي و بكارگيري تركيبات سرب از ديگر روشهاي استحصال طلا در زمانهاي گذشته بود. اين روش در عين حال كه ابتدايي‌ترين روش علمي شناخته شده است، هنوز بعنوان روش مطمئن اندازه‌گيري عيار طلا به كار گرفته مي‌شود و اصطلاح علمي كوپلاسيون يا تجزيه حرارتي ناميده مي‌شود، در ايران از اين روش جهت استخراج طلا از هر نوع خاك محتوي طلا استفاده مي‌گردد كه در اصطلاح سنتي بنام نماكاري ناميده مي‌شود.
روش ديگر كه مورد استفاده بشر قرار گرفت استفاده از جيوه مي‌باشد. جيوه فلزي است كه با تشكيل ملقمه، طلاي موجود در خاك را در خود جمع و حل مي‌نمايد. بنابراين از اين خاصيت براي آزادسازي طلا از كاني‌هاي ديگر استفاده مي‌شود. روش بعدي استفاده از گاز كلر در استخراج صنعتي طلا مي‌باشد كه در يك دوره كوتاهي انجام گرفته با كشف روش سيانوراسيون در اواخر قرن نوزدهم بدليل مشكلات زيست محيطي مورد استفاده صنعتي قرار نگرفته است.
در روش ملقمه كردن، طلا توسط جيوه از ساير مواد جدا مي‌شود و سپس از طريق تبخير نمودن از طلا جدا مي‌شود. در اين روش كه به فرآيند پاشيو مرسوم است، جيوه‌اي كه به محيط زيست وارد مي‌شود، بازيابي نمي‌شود.
در كانسار طلاي كنگلومرايي ويت واترزراند، در آفريقاي جنوبي، قسمت اعظم طلا بصورت ذرات بسيار ريز تشكيل شده است. بعبارتي، تغليظ مكانيكي و ملقمه سازي امكان پذير نيست و طلا را بايد به شكل محلول درآورد كه اين عمل با روش سيانوراسيون و واكنش با سيانيد سديم انجام مي گيرد که يكي از مهمترين روش هاي توليد طلاي آزاد دانه ريز مي باشند.
بدين منظور، بوسيله آسياب ها و سنگ شكن ها، آسياهاي گلوله اي تر و كلاسيفايرها، ذرات طلا را از مواد سنگي جدا مي كنند. در پروژه هاي جديدتر، اين فرآيند آسيا كردن بطور زيرزميني انجام مي‌ شود.
مواد معدني طلا دار خرد شده كه ذرات طلا يا سولفيد زياد دارند، ممكن است كه براي سيانيدي شدن مناسب نباشند. فرآيندهاي مقدماتي، شامل تغليظ گرانشي، كه پس از آن ملقمه سازي انجام مي شود، تقريبا هميشه مورد نياز است. اين شيوه، اين امكان را فراهم مي كند تا 50% طلا سريعتر از روش سيانوري استحصال شود.
تغليظ و تمركز گرانشي را پيش از اين به كمك پارچه اي مخمل انجام مي دادند. پارچه را با يك گيره محكم مي كردند و دوغاب ماده معدني خرد شده را از آن عبور مي دادند. پارچه مي بايست عمود بر جهت جريان قرار مي گرفت. ذرات چگالتر در شيارها گير مي كردند ولي ذرات كوارتز سبكتر به كمك نيروي آب شسته مي شدند.
پارچه مخمل ديگر استفاده نمي شود و به جاي آن از كائوچوي موجدار استفاده مي كنند (ضخامت mm 10، عمق شيارها mm 3، فاصله بين شيارها mm 6). تجهيزات مكانيكي مدرن يك كمربند طولاني دارند (به عرض 5/1 متر و طول 2/7 متر) كه زاويه شيب آن °110 است. اين كمربند با سرعت min / m 4/0 در خلاف جهت جريان سيال كانه دار حركت مي كند.

تئوري Vat Leaching
روش سيانوراسيون طلا مهمترين روش طلاي آزاد ريز دانه مي‌باشد. انحلال طلا توسط سيانور قبل از قرن نوزدهم ميلادي شناخته شده بود اما تا پايان سال 1890 ميلادي بطور اقتصادي مورد استفاده قرار نگرفته بود سيانور در حضور اكسيژن، طلا را حل نموده و بصورت كمپلكس سيانور طلا در مي‌آيد.
معمولاً طلا بصورت اكسيدي قابل ليچ شدن مي‌باشد اگر طلا در زون احياء باشد، يعني اينكه كربن‌دار باشد، در اين حالت مقاومت ثابتي نسبت به عمل سيانوراسيون دارد كه مسئله Refactory Gold پيش خواهد آمد.
عوامل مؤثر در حلاليت طلا عبارتند از :
1- غلظت سيانور
2- PH محيط
3- حرارت محيط
4- اكسيژن موجود در محيط
5- نور و سطح
6- اندازه ذرات كانه خردايش شده
7- اندازه ذرات طلاي آزاد
8- نفوذپذيري كانسنگ
مطالعات قبل از عمليات ليچينگ بايد به دقت انجام گيرد زيرا هر يك از عوامل فوق براي هر كانسنگ با خواص ويژه متفاوت خواهد بود. اهم مطالعات عبارتست از:
- مطالعات كاني‌شناسي
- كاني ميزبان فلز
- اندازه ذرات فلزات قيمتي و درجه آزادي آن
- نوع باطله همراه كانه
- وجود پاراژنزهاي همراه كانسنگ
- نحوه توزيع طلا در كانسنگ
- وجود كانيهاي سيانوركش
در ايران توجه خاصي به فرآوري طلا نشده است و ذخاير قابل توجهي در مناطق مختلف کشور مانند زرشوران تکاب، آق دره تکاب و کوه زر دامغان وجود دارند که هر يک ويژگي هاي خاص خود را داشته و بايد از روش هاي ويژه اي براي استحصال طلاي آنها استفاده کرد.
پس از شناسايي انديس‌هاي طلادار در مناطقي از كشور توسط سازمان زمين‌شناسي و اكتشافات معدني كشور مسئله فرآوري و استحصال آن مطرح و در نهايت با همكاري شركت Jingxe از كشور چين روش نسبتاً ساده و ارزان قيمت Vat Leaching براي ذخاير اكسيدي پيشنهاد گرديد كه اين تجربه براي اولين بار در كشور در سطح وسيعي انجام گرفت.
يكي از مشكلات استخراج طلا اين است كه اكثر ذخاير سطحي طلا تاكنون كشف گرديده اند و كانسارهاي رگه اي طلا نسبت به ذخاير انباشتي آن نياز به معدنكاري زيرزميني دارند. بنابراين بهره برداري از ذخاير انباشته اي نياز به منابع عظيم آب دارد. هنگامي كه طلا به صورت طبيعي است به آساني توسط سيانيده كردن باطله ها جدا مي شود. اما زماني كه در داخل كانيهاي ديگر است، تصفيه و جداسازي آن مشكل است. پيريت-كالكوپيريت و آرسنيورهاي همراه طلا، تصفيه و سيانيده كردن آنرا مشكل و پرهزينه مي كند. در آمريكا، مخارج سيانيده كردن و فلوتاسيون 50/2 تا 75/8 دلار در تن است.
در آفريقاي جنوبي با وجود اينكه روش هاي نوين استخراج طلا از انباشته هاي قديمي را ميسر ساخته است، ولي استخراج رگه اي عميق طلا و پلاسر قديمي آن بواسطه بالابودن درجه حرارت، فشار و رطوبت ناشي از عمق زياد معادن بسيار مشكل است. بطور كلي مراحل مختلف و روشهاي متداول فرآوري و استحصال طلا را به شرح زير مي‌توان خلاصه نمود:
1- روشهاي جداسازي طلاي آزاد و تغليظ طلا از كاني‌ها شامل:
الف) روشهاي ثقلي
1- لاوك شوئي
2- جيك
3- ميزهاي لرزان
4- ميزهاي گردان
5- جدا كننده مغناطيس
6- جدا كننده‌هاي گريز از مركز
7- مخروطهاي ري ايچرت (Reichert)
ب) روش فلوتاسيون
2- روشهاي حل كردن فلز طلا از كاني‌ها و كنسانتره‌ها
1- روش غالگذاري (غالكاري)
2- روش ملقمه
3- روش كلريناسيون
4- روش سيانوراسيون
5- روش تيوره
6- روش‌هاي ديگر
3- روشهاي رسوب‌گيري طلا از محلول طلادار (روشهاي بازيابي طلا)
1- روش پودر روي
2- روش C.I.P
3- روش C.I.L
4- روشهاي ديگر

4- ذوب و تخليص طلا
لازم به توضيح است كه عمليات استحصال فلز طلا از سنگهاي معدني طلادار، متناسب با چگونگي وجود طلا در كاني متفاوت مي‌باشد.
كاني‌هاي طلا از نظر استحصال به 4 گروه ذيل تقسيم مي‌شوند:
- كاني‌هاي طلاي طبيعي (ناتيو)
- طلاي همراه با سولفيدها: كه در اين كاني‌ها طلا بصورت ذرات آزاد يا پراكنده در سولفيدها وجود دارند.تلوريدهاي طلا، كه معمولا در كنار طلاي ناتيو يا طلاي همراه سولفيدها ديده مي‌شوند، Calaverite, Krennerite كاني‌هايي هستند كه شامل 40 درصد طلا و Sylvanetite حدود 25 درصد طلا دارد.
- طلا در ساير مينرال ها مانند آرسنيك و آنتيموان و يا با پورفيرهاي مس و يا با مينرال هاي سرب و روي و يا با مواد كربن‌دار وجود دارد.
بطور كلي روشهاي متداول استخراج طلا از سنگهاي معدني طلادار، متناسب با چگونگي وجود طلا، شامل: خاكشوئي و يا روش ثقلي،‌ ملقمه كردن،‌ كلراسيون و سيانوراسيون مي‌باشد. در سالهاي اخير تكنولوژيهاي جديد و متنوعي براي استحصال طلا در جهان مطرح و توسعه يافته است. از اين ميان روشهاي تشويه و اكسيداسيون تحت فشار، راه خود را به صنعت طلا پيدا كرده‌اند،‌ هر چند مشكلات زيست محيطي ناشي از تسويه كانسنگ هاي سولفوري، اين روش را در تنگنا قرار داده است.
سادگي روش اكسيداسيون ميكروبي و هزينه كم سرمايه گذاري آن، باعث احداث چند كارخانه در نقاط مختلف جهان شده است. در سال 1993 و 1994، دو كارخانه استحصال ميكروبي طلا با انتقال دانش فني از كشور آفريقاي جنوبي در استراليا بنا شده‌اند. در سال 1994 شركت گلدفيلداشاني كارخانه‌اي براي فرآوري ميكروبي 720 تن كنسانتره سولفوري طلا در روز، احداث كرده است. با توسعه تكنولوژي فرآوري ميكروبي طلا، اين روش در مورد استحصال ساير فلزات از قبيل: مولبيدن، كبالت، منگنز و نيز زمينه‌هاي خاصي مانند فلوتاسيون، رشد چشمگير در جهان داشته‌اند.