
مصنع استخلاص خام الذهب بتقنية الكربون في الاستخلاص (CIL) هو منشأة لمعالجة المعادن تجمع بين استخلاص الذهب وامتزازه باستخدام الكربون المنشط ضمن سلسلة من الخزانات المزودة بأنظمة التحريك. وتُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع لاستعادة الذهب من الخامات المناسبة، وذلك عن طريق إذابة الذهب في محلول السيانيد وامتزاز الذهب المذاب على الكربون المنشط.
تتمثل الميزة الرئيسية لمعالجة CIL في حدوث الاستخلاص والامتزاز في الوقت نفسه ضمن دائرة الخزانات نفسها. ويقلل ذلك من الحاجة إلى مرحلة منفصلة لامتزاز الكربون، كما يمكن أن يساعد على تحسين معدل استرداد الذهب عند تصميم العملية والتحكم فيها بصورة صحيحة.
أثناء الاستخلاص، يذوب الذهب في محلول قلوي من السيانيد بوجود الأكسجين، مكوّنًا معقدًا ذائبًا من الذهب والسيانيد. بعد ذلك، يُضاف الكربون المنشط إلى الملاط لامتزاز الذهب المذاب. ومع انتقال الملاط عبر سلسلة الخزانات، يُحتفظ بالكربون المحمّل بالذهب ويُنقل تدريجيًا في الاتجاه المعاكس لتدفق الملاط نحو بداية الدائرة، تمهيدًا لاستعادة الذهب في المراحل اللاحقة.
يتضمن مصنع CIL نموذجي لمعالجة خام الذهب أنظمة التكسير والطحن وتحضير الملاط والاستخلاص المسبق وخزانات CIL وإزالة الذهب من الكربون والاستخلاص الكهربائي والصهر ومعالجة المخلفات. وتسهم كل مرحلة في تحسين معدل الاسترداد واستقرار التشغيل وكفاءة الإنتاج.
ومع ذلك، فإن تقنية CIL ليست مناسبة لجميع مكامن الذهب. إذ يجب تقييم التركيب المعدني للخام، ومدى تحرر الذهب، واستهلاك السيانيد، والطلب على الأكسجين، ووجود المعادن الكربونية أو المعادن المقاومة للاستخلاص قبل اختيار هذه العملية.

تتكون عملية CIL لمعالجة خام الذهب من عدة مراحل مترابطة، تبدأ بإعداد الخام المستخرج من المنجم وتنتهي بإنتاج سبائك الذهب الخام ومعالجة المخلفات.
يُقلَّص حجم خام الذهب المستخرج من المنجم أولًا باستخدام معدات التكسير. وقد تتضمن دائرة التكسير النموذجية كسارة فكية للتكسير الأولي، تليها كسارة مخروطية أو كسارة تصادمية عند ملاءمة ذلك.
بعد التكسير، يُنقل الخام إلى دائرة الطحن، التي تتكون عادةً من مطحنة كروية ومعدات التصنيف. والهدف هو تحرير جزيئات الذهب من المعادن المحيطة بها وإنتاج مادة تغذية مناسبة لعملية الاستخلاص.
قد يتراوح حجم الطحن المستهدف عادةً بين 75 و150 ميكرومتر، إلا أن المتطلبات الفعلية تعتمد على حجم جزيئات الذهب وارتباطها بالمعادن الأخرى ونتائج الاختبارات المعدنية. ويمكن أن يحسن الطحن الأدق من تحرر الذهب، لكنه يزيد أيضًا من استهلاك الطاقة وقد يعقد عمليات المعالجة اللاحقة.
بعد الطحن والتصنيف، يُخلط الخام بالماء لتكوين الملاط. ووفقًا لتصميم دائرة المعالجة، قد تُستخدم مكثفات لضبط كثافة الملاط واستعادة مياه المعالجة.
تحتوي تغذية دائرة CIL عادةً على نحو 40–50% من المواد الصلبة بالوزن، مع اختلاف الكثافة المثلى حسب خصائص الخام واللزوجة وتصميم الخزانات وكفاءة الخلط.
يساعد استقرار كثافة الملاط على الحفاظ على زمن مكوث ثابت وتوزيع منتظم للمواد الكيميائية وظروف تشغيل مستقرة في جميع أنحاء المصنع.
قبل دخول دائرة CIL، تُهيأ ظروف الملاط الكيميائية لضمان ملاءمتها لإذابة الذهب.
يُستخدم الجير أو مادة قلوية مناسبة أخرى عادةً للحفاظ على درجة حموضة مرتفعة (pH)، غالبًا في حدود 10–11، مما يقلل من خطر تكوّن غاز سيانيد الهيدروجين شديد السمية. ويجب التحكم في تركيز السيانيد وتوافر الأكسجين وفقًا للمتطلبات المعدنية للخام وإجراءات السلامة المعمول بها.
قد تستفيد بعض أنواع الخام من تدابير تهيئة إضافية، مثل إضافة الأكسجين أو المعالجة بنترات الرصاص، وذلك وفقًا لنتائج الاختبارات المخبرية. ولا تُعد نترات الرصاص ضرورية في جميع الحالات، ولا ينبغي استخدامها إلا عندما تثبت الاختبارات فوائدها المعدنية.
يدخل الملاط المُهيأ إلى سلسلة من خزانات CIL المزودة بأنظمة التحريك. ويعمل السيانيد على إذابة الذهب المتاح بوجود الأكسجين، بينما يمتص الكربون المنشط الذهب المذاب من الملاط عن طريق الامتزاز.
صُممت الخزانات للحفاظ على خلط فعال وتوفير تلامس كافٍ بين الخام والمحلول والأكسجين والكربون المنشط. وتعمل المناخل البينية بين المراحل على الاحتفاظ بالكربون داخل الخزانات مع السماح للملاط بمواصلة التدفق إلى المراحل التالية.
مع انتقال الملاط نحو الخزانات النهائية، يُضاف الكربون الجديد أو المُجدد بالقرب من نهاية الدائرة، ثم يُنقل تدريجيًا نحو بدايتها. ويحافظ هذا الترتيب المعاكس لاتجاه تدفق الملاط على تدرج تركيز ملائم لامتزاز الذهب.
يجب تحديد عدد الخزانات وزمن المكوث الإجمالي وتركيز الكربون وظروف التشغيل من خلال الاختبارات المعدنية والحسابات الهندسية، وليس بالاعتماد على معيار ثابت واحد.
يُفصل الكربون المنشط المحمّل بالذهب عن دائرة CIL ويُنقل إلى نظام نزع الذهب، حيث يُحرر الذهب من الكربون وينتقل إلى محلول مركز.
تشمل التقنيات الشائعة عملية زادرا (Zadra)، وعملية مختبرات الأبحاث الأنجلو أمريكية (AARL)، وأنظمة نزع الذهب باستخدام الضغط. وتعتمد الطريقة المناسبة على الطاقة الإنتاجية للمصنع وخصائص الكربون وتكاليف التشغيل ومتطلبات الاسترداد.
بعد نزع الذهب، قد يخضع الكربون للتجديد الحراري لاستعادة نشاطه في الامتزاز قبل إعادته إلى دائرة CIL.
تُعالج المحاليل الغنية بالذهب الناتجة عن نزع الذهب لاستعادة الذهب المذاب فيها.
يستخدم الاستخلاص الكهربائي تيارًا كهربائيًا لترسيب الذهب والمعادن الأخرى القابلة للاسترداد على المهبطات. ويُعد الترسيب بالزنك، المرتبط عادةً بعملية ميريل-كرو (Merrill–Crowe)، خيارًا آخر للمحاليل المناسبة المحتوية على الذهب، إلا أنه ليس طريقة الاسترداد الافتراضية لجميع مصانع CIL.
تعتمد طريقة الاسترداد المختارة على كيمياء المحلول وتكوين المصنع واستراتيجية استرداد الذهب الشاملة.
تُجمع المواد المستردة المحتوية على الذهب وتُجهز للصهر. وتُضاف مواد الصهر المساعدة عند الحاجة لتسهيل فصل الشوائب وتكوين طور معدني منصهر.
ينتج عن الصهر ذهب خام على هيئة سبيكة، تتكون من الذهب والفضة عادةً، ثم تُرسل هذه السبيكة إلى مصفاة لإجراء المزيد من عمليات التنقية.
يحتوي الملاط المتبقي على المخلفات ومواد المعالجة الكيميائية المتبقية، وقد يحتوي أيضًا على سيانيد متبقٍ. وقبل تصريف تيار المخلفات أو إعادة استخدامه، يجب التأكد من استيفائه للمتطلبات البيئية المعمول بها.
تشمل تقنيات تدمير السيانيد عملية إنكو (INCO) باستخدام ثاني أكسيد الكبريت والهواء، والأكسدة باستخدام حمض كارو (Caro's acid). وتعتمد المعالجة المناسبة على الأنواع الكيميائية للسيانيد وتركيزاته المتبقية وكيمياء المياه ومعايير التصريف.
يجب أن يشمل تصميم المصنع مرافق تخزين المخلفات واستعادة المياه والتحكم في التسرب والإدارة البيئية طويلة الأجل.

يجب توصيف الخام قبل اختيار المعدات، لأن مكمنين يحتويان على درجات متشابهة من الذهب قد يُظهران سلوكًا مختلفًا تمامًا أثناء الاستخلاص والامتزاز. ويمكن أن يؤثر التركيب المعدني وحجم جزيئات الذهب ومحتوى الكبريتيدات ووجود الكربون الطبيعي في معدل الاسترداد وتكاليف التشغيل.
تُعد خامات الذهب سهلة الاستخلاص مناسبة عمومًا للاستخلاص التقليدي بالسيانيد، لأن نسبة كبيرة من الذهب الموجود فيها يمكن إذابتها دون الحاجة إلى معالجة مسبقة معقدة.
وقد تكون رواسب الذهب المؤكسدة مناسبة أيضًا عندما يكون الذهب متحررًا بدرجة كافية ولا تكون المعادن المستهلكة للسيانيد موجودة بكميات مفرطة. وتعتمد قابلية المعالجة الفعلية على التركيب المعدني ومحتوى الطين وتوزيع جزيئات الذهب.
بالنسبة إلى هذه الخامات، يمكن أن توفر دائرة تقليدية تشمل التكسير والطحن والمعالجة بتقنية CIL حلًا فعالًا للمعالجة.
قد يوجد الذهب على هيئة جزيئات أصلية خشنة، أو شوائب دقيقة داخل معادن الكبريتيد، أو جزيئات مجهرية موزعة داخل الصخور الحاضنة.
قد تتطلب جزيئات الذهب الخشنة استخدام الفصل بالجاذبية قبل المعالجة بتقنية CIL أو بالتوازي معها. أما الذهب الدقيق أو المحبوس داخل المعادن فقد يتطلب طحنًا أدق لتحقيق مستوى كافٍ من التحرر.
ومع ذلك، يؤدي الطحن المفرط إلى زيادة استهلاك الطاقة وقد ينتج عنه طين ناعم يعيق التكثيف وانتقال الأكسجين والتعامل مع الملاط. لذلك، ينبغي تحديد متطلبات الطحن بناءً على الفحص المعدني واختبارات الاستخلاص.
تحتوي بعض خامات الذهب على مواد كربونية طبيعية تمتص الذهب المذاب من محلول السيانيد. وتُعرف هذه الظاهرة باسم الاستحواذ المسبق على الذهب (Preg-Robbing).
يمكن أن تؤدي هذه الظاهرة إلى انخفاض معدل استرداد الذهب، لأن الذهب المذاب يُحتجز بواسطة الكربون الطبيعي الموجود في الخام بدلًا من الكربون المنشط المخصص لاستعادته.
وفقًا لشدة المشكلة، قد تشمل الحلول الممكنة المعالجة المسبقة المتخصصة أو تعديل ظروف التشغيل أو استخدام مخططات تدفق بديلة. ولا تضمن المعالجة التقليدية بتقنية CIL التخلص من هذه الظاهرة تلقائيًا.
تحتوي الخامات المقاومة للاستخلاص على ذهب لا يمكن استرداده بكفاءة باستخدام الاستخلاص التقليدي بالسيانيد وحده. فقد يكون الذهب محبوسًا داخل معادن الكبريتيد، مثل البيريت أو الأرسينوبيريت، أو مرتبطًا بمعادن أخرى تحد من وصول الكواشف الكيميائية إليه.
قد تتطلب هذه الخامات معالجة إضافية قبل الاستخلاص بالسيانيد، بما في ذلك الأكسدة بالضغط أو التحميص أو الأكسدة الحيوية.
على الرغم من إمكانية بقاء تقنية CIL جزءًا من مخطط التدفق الإجمالي، فإن مرحلة المعالجة المسبقة الإضافية قد تزيد بصورة كبيرة من الاستثمار الرأسمالي ومتطلبات الطاقة وتعقيد التشغيل.
تحدد الاختبارات على نطاق المختبر والمصنع التجريبي العلاقة بين معدل استرداد الذهب وحجم الطحن، واستهلاك السيانيد، والطلب على الأكسجين، وحركية تحميل الذهب على الكربون، وتأثير المعادن المتداخلة. ومن دون بيانات اختبار موثوقة، يُحتمل تحديد أحجام الخزانات ومخزون الكربون وأنظمة الكواشف بصورة غير صحيحة، مما يؤدي إلى انخفاض الاسترداد أو ارتفاع تكاليف التشغيل. ولا تُعد تقنية CIL مناسبة تلقائيًا لجميع مكامن الذهب؛ إذ تتطلب الخامات المقاومة للاستخلاص أو شديدة الاستحواذ المسبق على الذهب خطوات معالجة إضافية.

يتطلب تصميم مصنع فعال لمعالجة خام الذهب بتقنية CIL التنسيق بين الاختبارات المعدنية والهندسة العملية واختيار المعدات وتخطيط البنية التحتية.
تتمثل الخطوة الأولى في تحديد معدل المعالجة المطلوب للمصنع وجدول التشغيل ودرجة الخام المغذي ومعدل استرداد الذهب المستهدف.
ينبغي تحديد أهداف الاسترداد بناءً على نتائج اختبارات تمثيلية وافتراضات تشغيل واقعية، بدلًا من الاعتماد على قيم قصوى نظرية.
يجب اختيار دائرة التكسير والطحن وفقًا لصلابة الخام وحجم التغذية ودرجة الكشط ومعدل المعالجة المطلوب وحجم التحرر المستهدف.
تُستخدم الكسارات الفكية عادةً للتكسير الأولي، بينما يمكن استخدام الكسارات المخروطية لتقليل الحجم في مرحلتي التكسير الثانوي أو الثالثي. وكثيرًا ما تُستخدم المطاحن الكروية ومعدات التصنيف لإنتاج المادة بالطحن المطلوب.
قد تتطلب الخامات الصلبة والكاشطة معدات أكثر متانة وميزانية أكبر لقطع التآكل. أما الخامات الأكثر ليونة، فقد تسمح باستخدام تكوينات أبسط، اعتمادًا على الطاقة الإنتاجية المطلوبة وحجم المنتج النهائي.
يعتمد تحديد حجم الخزانات على معدل تدفق الملاط وكثافته وزمن المكوث المطلوب والحجم التشغيلي الفعال.
يجب أن تأخذ الحسابات في الاعتبار دائرة CIL بأكملها، والأحجام التشغيلية لكل خزان، وهوامش التصميم المناسبة. وينبغي التحقق من زمن المكوث الفعلي وفقًا لنتائج الاختبارات المعدنية وظروف التشغيل المتوقعة.
كما تؤثر هندسة الخزانات وتصميم المراوح وشدة الخلط وانتقال الأكسجين وأداء مناخل الكربون في كفاءة المصنع.
يؤثر نوع الكربون المنشط وحجم جزيئاته وتركيزه ونشاطه في أداء امتزاز الذهب. ويجب تنسيق مخزون الكربون ومعدلات نقله بين الخزانات مع مستوى تحميل الذهب وسعة نزع الذهب وعمليات تجديد الكربون.
يمكن أن يؤدي انخفاض نشاط الكربون أو فقدانه بكميات مفرطة إلى تقليل معدل الاسترداد وزيادة تكاليف الاستبدال. وفي المقابل، فإن زيادة تركيز الكربون وحدها لا تضمن تحسين الأداء إذا كانت عملية الخلط أو حركية الامتزاز أو ظروف الاستخلاص تمثل عوامل محدودة.
يجب أن يربط التصميم الكامل للمصنع دائرة CIL بأنظمة نزع الذهب من الكربون والاستخلاص الكهربائي والصهر وإزالة سمية المخلفات وإعادة تدوير المياه.
يتتبع ميزان الكتلة على مستوى المصنع المواد الصلبة والمياه والذهب والكربون والكواشف. أما ميزان المياه، فيحدد احتياجات المياه العذبة وفرص إعادة التدوير والخسائر المحتملة للمياه.
ينبغي أن يقلل تخطيط المصنع من عمليات مناولة المواد غير الضرورية، وأن يوفر وصولًا آمنًا لتشغيل المعدات وصيانتها وإدارة الكواشف الكيميائية.
تشمل البنية التحتية المهمة الطاقة الكهربائية ومياه المعالجة وأجهزة القياس والتحكم والتهوية عند الحاجة ومرافق تخزين الكواشف والمختبرات وأنظمة الاستجابة للطوارئ.

بعد بدء تشغيل مصنع CIL، تُعد المراقبة المستمرة وتحسين العملية أمرين أساسيين للحفاظ على معدل الاسترداد والتحكم في التكاليف.
تؤثر نعومة الطحن مباشرةً في تحرر الذهب وحركية الاستخلاص. فإذا كان الطحن خشنًا أكثر من اللازم، فقد يبقى الذهب محبوسًا داخل المعادن الحاضنة. أما إذا كان الطحن ناعمًا بصورة مفرطة، فسيزداد استهلاك الطاقة وقد تتدهور كفاءة التعامل مع الملاط.
ينبغي للمشغلين مراقبة أداء المطحنة وكفاءة التصنيف ومعدل استرداد الذهب أثناء الاستخلاص معًا لتحديد هدف الطحن الأكثر اقتصادية.
يُعد استقرار درجة الحموضة وتوافر السيانيد بالمستوى المناسب وكفاية انتقال الأكسجين وفعالية التحريك أمورًا ضرورية لضمان إذابة الذهب بصورة مستقرة.
ينبغي تقييم تركيز الكربون ونشاطه وأداء الامتزاز إلى جانب مستويات الذهب المذاب على امتداد دائرة الخزانات. ويجب أن تستند تعديلات العملية إلى التحليلات المخبرية وبيانات التشغيل.
نظرًا إلى أن السيانيد يشكل مخاطر خطيرة على الصحة والبيئة، يجب أن تخضع عمليات مناولة المواد الكيميائية والتحكم في العملية لإجراءات السلامة المعتمدة.
تتراكم الشوائب تدريجيًا على الكربون المنشط، وقد ينخفض أداء الامتزاز نتيجة التلوث أو التآكل أو ضعف التجديد.
يمكن أن تساعد الاختبارات المنتظمة لنشاط الكربون والتجديد المناسب وفحص المناخل البينية بين المراحل في الحفاظ على الأداء. وينبغي تتبع فقدان الكربون لتحديد تلف المناخل أو التآكل المفرط أو أوجه القصور في مناولة الكربون.
تؤثر التغيرات في كثافة الملاط في معدل التدفق الحجمي وزمن المكوث الفعال. وقد يحد ضعف انتقال الأكسجين من ذوبان الذهب، بينما يمكن أن يؤدي سوء الخلط إلى تكوّن مناطق راكدة أو توزيع غير متساوٍ للكواشف.
تساعد المراقبة الدورية لكثافة الملاط والأكسجين المذاب ومستويات الخزانات ومعدلات التدفق على اكتشاف الانحرافات قبل أن تتسبب في خسائر كبيرة في معدل الاسترداد.
تُعد الصيانة الوقائية مهمة للكسارات والمطاحن والمضخات والخلاطات والمناخل ومعدات نزع الذهب. ويمكن أن تساعد عمليات فحص قطع التآكل ومراقبة الاهتزاز أو درجة الحرارة في اكتشاف المشكلات الميكانيكية قبل تفاقمها.
ينبغي تقييم استهلاك الكواشف الكيميائية مقارنةً بخصائص الخام وأداء الاسترداد الفعلي. وقد يشير الاستهلاك المفرط للسيانيد أو الجير إلى تغيرات في التركيب المعدني للتغذية أو ضعف التحكم في العملية أو إضافة كميات غير ضرورية من الكواشف.
يمكن أن تقلل إعادة تدوير المياه من الطلب على المياه العذبة وتكاليف التشغيل، خاصةً في المناطق التي تعاني من ندرة المياه. ومع ذلك، يجب مراقبة كيمياء المياه المعاد تدويرها، لأن الأملاح الذائبة والكواشف المتبقية والملوثات الأخرى قد تؤثر في الاستخلاص والامتزاز.
تجمع الإدارة الفعالة للمخلفات بين إزالة سمية السيانيد واستعادة المياه والاستقرار الجيوتقني والتحكم في التسرب والمراقبة البيئية. وتساعد هذه التدابير على ضمان عدم تحقيق تحسينات الإنتاج على حساب الامتثال البيئي.
يدمج مصنع معالجة خام الذهب بتقنية CIL عمليات التكسير والطحن والاستخلاص بالسيانيد وامتزاز الكربون المنشط واستعادة الذهب ومعالجة المخلفات ضمن نظام معالجة متكامل. ولا يعتمد أداء المصنع على الطاقة الإنتاجية للمعدات الفردية فحسب، بل يتأثر أيضًا بالتركيب المعدني للخام وحجم تحرر الذهب وظروف الملاط ونشاط الكربون والتحكم في العملية، وهي عوامل تؤثر جميعها في معدل الاسترداد وتكاليف التشغيل.
بالنسبة إلى أصحاب المناجم ومطوري المشاريع، تتمثل الطريقة الأكثر فعالية في إجراء اختبارات معدنية تمثيلية قبل اعتماد مخطط تدفق المعالجة النهائي، وتحديد أحجام المعدات وفقًا لمتطلبات العملية التي تم التحقق منها، وتحسين أداء الدائرة بأكملها طوال عمرها التشغيلي. ومع التصميم المناسب والتشغيل المنضبط، يمكن لمصنع CIL تحقيق استرداد موثوق للذهب من الخامات القابلة للمعالجة بالاستخلاص التقليدي بالسيانيد.
تجمع تقنية CIL بين استخلاص الذهب وامتزاز الكربون ضمن دائرة الخزانات نفسها. أما تقنية CIP (الكربون في الملاط)، فعادةً ما تُكمل الاستخلاص أولًا قبل نقل الملاط إلى دائرة منفصلة لامتزاز الكربون. وتعتمد الطريقة المفضلة على خصائص الخام ونتائج الاختبارات المعدنية والجدوى الاقتصادية للمشروع.
تشمل المعدات الرئيسية عادةً الكسارات والمناخل ومطاحن الطحن ومعدات التصنيف ومضخات الملاط وخزانات الاستخلاص والامتزاز والخلاطات ومناخل الكربون ومعدات مناولة الكربون المحمّل بالذهب ومعدات نزع الذهب وخلايا الاستخلاص الكهربائي وأنظمة إدارة المخلفات والمياه. وتعتمد القائمة النهائية على مخطط تدفق المعالجة المعتمد.
تختلف التكلفة الإجمالية حسب الطاقة الإنتاجية للمعالجة وخصائص الخام ومواصفات المعدات وموقع المصنع ومتطلبات البنية التحتية والتركيب وأنظمة التحكم البيئي. وينبغي أن يميز التقدير الدقيق بين تكلفة توريد المعدات والتكلفة الرأسمالية الإجمالية للتركيب ونفقات التشغيل المستمرة.
يمتَزّ الكربون المنشط الذهب المذاب من محلول المعالجة. وفي الترتيب المعتاد، يتحرك الكربون عبر دائرة الخزانات في الاتجاه المعاكس لحركة الملاط، مما يسمح بجمع الكربون المحمّل بالذهب لاستعادة الذهب في المراحل اللاحقة، مع إعادة الكربون المُجدد إلى العملية.
اترك رسالتك هنا، وسنرسل إليك بريدا إلكترونيا على الفور.