استخراج طلا

استخراج طلا

ویژگی های کلی

طلا فلزی چگال و براق است که دارای ویژگی های خاصی می باشد. از جمله ویژگی های آن میتوان به چکش خواری بالا، هادی الکتریسیته و گرما، رنگ جذاب، عدم خوردگی و سیاه نشدن و عمر بالا اشاره کرد. این ویژگی ها، از زمان های قدیم مورد توجه انسان ها قرار گرفته و باعث ایجاد محبوبیت و تقاضای زیادی برای این فلز گران بها شدند. علاوه بر محبوبیت، طلا نقش تعیین کننده ای در اقتصاد دارد و در زمان های دور، پایه اقتصاد کشور ها بوده است.

این فلز معمولاً در طبیعت بصورت خالص وجود دارد و تنها با عناصری مانند سلنیوم، تلوریوم و بیسموت ترکیب می شود. مقدار فراوانی این فلز در پوسته زمین، در حدود ppm 0.005 تخمین زده شده است. علاوه بر این، در همه سنگ های آذرین با غلظت های کم وجود دارد. در معادن سرب و مس هم به عنوان محصول فرعی استحصال می شود و در رگه های هیدروترمال همراه با سنگ پیریت و کوارتز نیز وجود دارد. در رسوبات زردار، مقدار قابل توجهی از این عنصر یافت می شود و عمدتا حاصل ته نشست رودخانه هستند.

به طور کلی طلا هنگام بالا آمدن مواد مذاب و زمان تفریق ماگما، از آن جدا شده و غلظت های کم آن در ترکیب های جدید تشکیل شده وجود دارد. علاوه بر این، عنصر طلا بصورت محلول های هیدروترمال همراه با عناصر دیگر به سطح زمین آورده می شود و سپس بصورت رگه های با غلظت بالا تشکیل می شود.

این عنصر به شکل پراکنده در سنگ ها وجود دارد و به غیر از موارد خاص قابل دیدن نمی باشد. در بعضی موارد خاص بصورت رگه و یا پولک های ریز مانند کریستال های کالیفرنیا و یا توده های با جرم زیاد در استرالیا دیده شدند. عمده طلای جهان از جمله کشور های آمریکایی، کشور های اروپایی و آسیایی از رسوبات آبرفتی رودخانه ها و دریاچه ها استحصال شده است.

استخراج طلا از معادن

به منظور استخراج فلزات گران بها و استخراج طلا از معادن، به دو صورت استخراج روباز و زیرزمینی انجام عمل خواهد شد. استخراج سنگ معدن طلا از معادن روباز به مراتب آسان تر است و هزینه های کمتری نیز خواهد داشت. در حال حاضر به طور متوسط حدود 55 درصد از استخراج ها روباز و 45 درصد آن زیرزمینی است. این مقدار در کشور های آمریکایی 65 به 35، در استرالیا 30 به 70 و در آفریقا تمام معادن طلا زیرزمینی میباشند.

برای استخراج فلزات گران بها مانند طلا، با استفاده از مطالعات دقیق زمین شناسی و عملیات مهندسی اکتشاف و طی مراحل مختلف، مقدار غلظت طلا در معادن بررسی و هزینه ها نیز تخمین زده می شوند. هزینه استخراج و بازیافت سنگ معدن از مهم ترین شاخص های تعیین نوع برداشت می باشد. به طور کلی مقدار طلای تخمین زده شده باید عیاری بیش از 5گرم در تن داشته باشد تا از نظر اقتصادی استخراج آن به صرفه باشد.

بعد از تخمین میزان ذخیره، هزینه های بهره برداری، نوع ذخیره و ژئومتری سه بعدی ذخیره،تناژ و عیار میانگین طلا، روش استخراج مشخص می شود. در معادنی که ابتدای فعالیت خود هستند و سنگ معدن در دسترس است، از روش روباز استفاده می شود. با افزایش برداشت و استخراج ذخایر سطحی، از روش زیرزمینی استفاده خواهد شد.

روش های زیادی برای استخراج زیرزمینی و روباز وجود دارد. این روش ها در طول سالیان مورد استفاده قرار گرفته شدند و با پیشرفت تکنولوژی، از روش های جدید برای استخراج استفاده شد.

در استخراج طلا بصورت روباز، بسته به نوع ذخیره که می تواند پراکنده در سنگ یا به شکل رگه معدنی باشد، از تجهیزات مکانیکی متنوعی می توان استفاده کرد. هزینه استخراج به روش روباز معمولا کمتر از نصف هزینه برداشت به روش زیرزمینی خواهد بود. این هزینه ها وابسته به نوع سنگ معدن، ظرفیت استخراج و میزان سنگ باطله متفاوت است.

در برخی از ذخایر طلا مانند ذخایر آبرفتی دریاچه ها و رودخانه ها، برای استخراج طلا نیاز به حفاری عمیق و انفجار های مختلف نیست و می توان با برداشت آبرفت ها و انتقال به محل جداسازی، هزینه ها را به کمترین مقدار ممکن تقلیل داد. این نمونه از ذخایر در بین النهرین، ایران، روسیه، آمریکا و کانادا وجود داشته و جالب است بدانید عملیات جداسازی طلا از این نوع سنگ معدنی، در ابتدا توسط ایرانیان ابداع و استفاده می شد و سپس به جهان عرضه شد. این نمونه از ذخایر که نوعی از کانسار های توده ای می باشند، دارای عیار پایینی از طلا هستند و استخراج طلا نیز با عملیات کم هزینه انجام می شود.

روش روباز برای ذخایری استفاده می شود که در عمق مناسبی نسبت به سطح زمین قرار دارند و در صورت افزایش عمق بیش از حد معین از سطح زمین، استخراج به روش زیرزمینی صورت خواهد پذیرفت.

با توجه به نوع سنگ در برگیرنده عنصر طلا، روش های استخراج و فرآوری مختلفی استفاده می شود. سنگ های اکسید شده دارای مقدار پایینی از این فلز می باشند و فرآوری آن ها در معدن صرفه اقتصادی ندارد. در این حالت با استفاده از روش های انفجاری، این سنگ ها به قطعات کوچک تر تبدیل می شوند و پس از استخراج، به صورت تپه هایی انباشته خواهند شد. این تپه ها با ارتفاع و طول زیاد، طی فرآیند هایی با استفاده از مواد مختلف مانند سیانور، شست و شو داده می شوند و طلا از آن ها بدست می آید اما استفاده از این روش اثرات زیست محیطی مخربی از خود بر جای می گذارد.

در مواردی هم طلا از لایه روبی و دریاچه ها و رودخانه ها بدست می آید که این رسوبات توسط فشار هیدرولیکی خرد شده و نیازی به تخریب مجدد ندارند. رسوبات به همین حالت روی هم انباشته و فرآیند های جداسازی بر روی آن ها انجام می شود.

ذخایر رگه ای معمولاً در اعماق وجود دارند و برای بهره برداری از این نوع ذخایر، از روش های زیرزمینی استفاده می شود. روش های زیرزمینی بسیار متنوع هستند. عمق ذخیره، پراکندگی آن و عیار آن میتواند از روش های انتخاب نوع استخراج طلا باشد. در بعضی از کشور ها مانند آفریقا، عمق رگه ها به 4 کیلومتر نیز می رسد. در نتیجه برای استحصال طلا از رگه معدنی، نیاز به حفر کیلومتر ها تونل و استخراج هزاران تن سنگ معدنی می باشد. در روش زیرزمینی باید به درجه حرارت بالا، ترکیدگی سنگ و مشکلات استفاده از دستگاه های معدنی توجه کرد. در این نوع معادن بدلیل مسافت طولانی رگه تا سطح زمین، سعی می شود جدایش طلا از سنگ معدنی در اعماق انجام شود و به همین دلیل نیاز به استفاده از تجهیزات مدرن و کاربردی، بیشتر نمود میکند.

فرآوری طلا

آماده سازی سنگ معدن طلا برای استفاده در محصولات مختلف را فرآوری طلا می گویند. در معدن، طلا به صورت پراکنده در سنگ های معدنی وجود دارد و برای بدست آوردن طلای خالص، باید آن را از سنگ در بر گیرنده آن جدا کرد. از جمله روش های مورد استفاده برای فرآوری می توان به روش سیانید، پیرو متالوژی، روش قالکاری و روش شیمیایی اشاره کرد.

در روش سیانید پس از خرد کردن سنگ معدنی، به آن محلول سیانید اضافه می شود و که این محلول می تواند سدیم سیانید یا پتاسیم سیانید باشد. پس از تشکیل محلول، برای افزایش سرعت واکنش به آن اکسیژن اضافه می شود؛ این اکسیژن می تواند از طریق هوا یا گاز اکسیژن خالص به محلول اضافه شود. برای بازیافت طلا از این محلول، از سه روش کربن دی خمیر، الکترووینینگ و فرآیند مریل کرو استفاده می شود. در این سه روش طلای خالص از محلول سیانید جدا شده و آماده استفاده می شود.

روش پیرو متالوژی برای استخراج فلزات گران بها و جدا سازی آنها در مرحله تصفیه استفاده می شود. در این روش با استفاده از حرارت بالا، فلزات استخراج و تصفیه می شوند و شامل چهار مرحله تشویه، تکلیس، ذوب و احیا و تصفیه می شود. در نهایت فلز قابل استفاده از این روش استحصال می شود.

در روش قالکاری، خاک طلا با فلاکس که شامل سیلیسیوم دی اکسید، سدیم کربنات، مس و نقره به عنوان جمع کننده طلا، می باشد مخلوط شده و در کوره بوته ای یا کوره قال ذوب می شود. پس از جدا  شدن مواد مزاحم، طلا توسط مذاب نقره یا مس جذب شده و و پس از سرد شدن، توسط تیزاب از مس یا نقره جدا می شود.

روش شیمیایی نسبت یه بقیه روش ها دارای بازدهی کمتری است و حجم کار زیاد تری را می طلبد. در این روش خاک طلا با محلول تیزاب مخلوط می شود و سپس ناخالصی های آن را جدا می کنند و توسط موادی مانند سدیم متابی سولفید رسوب داده می شود. در مرحله بعد رسوب بدست آمده شست و شو  وخشک شده و در نهایت ذوب می شود.

بسته به طبیعت سنگ معدن، یکی از روش های گفته شده استفاده می شود و فلز طلا به طور خالص برای کاربرد های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. معروف ترین روش برای استحصال طلا، روش سیانید می باشد که امروزه به صورت گسترده استفاده می شود.

کاربرد در صنعت

طلا پس از جدا سازی و خالص شدن، وارد صنعت شده و مصارف مختلفی از آن می شود. در صنعت جواهر سازی، فضا نوردی، ساخت مدار و قطعات الکترونیکی از طلا استفاده می شود و این عنصر بدلیل ویژگی های خاص خود که در بالا توضیح داده شد، نقش کلیدی در دنیای امروزی دارد.

روش های متنوعی برای استخراج طلا وجود دارد که با توجه به نوع ذخیره...