راهنمای پردازش طلا: از سنگ معدن تا محصول نهایی

خلاصه：راهنمای جامع پردازش طلا، شامل ساخت گیاه از اکتشاف تا بهره‌برداری. درباره روش‌های کلیدی بهینه‌سازی مانند سیانیداسیون و شناورسازی برای حداکثر بازیابی بیاموزید.

درک طلا

طلا، باارزش‌ترین و جذاب‌ترین فلز گرانبها در جهان، از زمان‌های قدیم نماد ثروت و ثبات بوده است. در سیستم‌های معدنی و مالی مدرن، طلا نه تنها به عنوان دارایی پایه برای سیستم‌های پولی عمل می‌کند بلکه به عنوان یک ماده خام حیاتی برای تولید صنعتی، پردازش جواهرات و صنایع پیشرفته نیز به شمار می‌رود. ثبات، قابلیت کشش بالا و مقاومت در برابر خوردگی طلا را به یک حفاظ حیاتی برای بازدهی بلندمدت و کاهش ریسک در سرمایه‌گذاری‌های معدنی تبدیل می‌کند.

طبیعت طلا: طلاهای اولیه و ثانویه

ذخایر طلا به سه نوع اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام دارای شرایط ژئولوژیکی، عیار و فرآیندهای فرآوری خاص خود هستند.

طلاهای اولیه

طلای ثانویه

توزیع مخازن طلا در سطح جهانی

تا سال 2024، تولید سالانه معادن طلا در سطح جهانی تقریباً 3,600 تن است، با ذخایر معدنی قابل استخراج که حدود 59,000 تن برآورد شده است. منابع طلا به طور گسترده‌ای توزیع شده و در کشورهایی مانند استرالیا، روسیه، چین، کاناداو ایالات متحده متمرکز شده‌اند. در همین حال، آفریقا با پتانسیل معدنی غنی و سیاست‌های سرمایه‌گذاری مناسب، به یک مرکز نوظهور برای سرمایه‌گذاری جهانی در معدن تبدیل شده است.

ساخت کارخانه فرآوری طلا

ساخت کارخانه یک پروژه پیچیده و چند رشته‌ای است که نیاز به سرمایه‌گذاری بزرگ و دوره‌های اجرایی طولانی دارد. این پروژه باید با برنامه‌ریزی علمی دقیق انجام شود تا از امکان‌پذیری فنی، قابلیت اقتصادی و رعایت ESG اطمینان حاصل شود.

1. اکتشاف

هدف:تعریف توزیع بدنه معدنی، درجه و ذخایر برای اتخاذ تصمیمات علمی.

فعالیت‌های کلیدی:

• تحقیقات میدانی:تحلیل داده‌های زمین‌شناسی، نقشه‌ها و ادبیات علمی برای شناسایی اهداف.
• Field Mapping & Sampling:انجام تحقیق‌های زمین‌شناسی دقیق.
• Geophysical/Geochemical Surveys:استفاده از مغناطیس‌سنجی هوایی/GPR برای شناسایی رسوبات.
• Drilling:به‌دست آوردن نمونه‌های هسته‌ای برای آزمایش و برآورد منابع.
• Resource Estimation:ایجاد مدل‌های 2D/3D برای برآورد اندازه، درجه و قابلیت اجرایی.

Deliverable:گزارش منابع/ذخایر معدنی.

2. Planning & Design

هدف:طراحی خطوط تولید کارآمد، اقتصادی و ایمن.

فعالیت‌های کلیدی:

• Feasibility Studies:ارزیابی قابلیت اجرایی اقتصادی و فنی.
• مجوز و تامین مالی:دریافت مجوزهای زیست محیطی و تامین مالی.
• طراحی معدن:برنامه‌ریزی زیرساخت‌ها، مسیرهای دسترسی، روش‌های استخراج (معدن روباز/زیرزمینی)، طراحی استخراج، طراحی فرآوری و طراحی باطله.
• آماده‌سازی سایت:ساخت جاده‌های دسترسی، تأسیسات و پاکسازی مواد اضافی.

Deliverable:گزارش مطالعه امکان‌سنجی، طراحی معدن

۳. ساخت و ساز

هدف:اطمینان از ساخت و ساز با استاندارد بالا برای راه‌اندازی سریع.

فعالیت‌های کلیدی:

• تأمین:منبع‌یابی جهانی از سنگ‌شکن‌ها، آسیاب‌های گلوله‌ای، سلول‌های شناور، غلیظ‌کننده‌ها، فیلترها، پمپ‌ها، شیرها، سیستم‌های اتوماسیون.
• Civil Works:تسطیح سایت، جاده‌ها، پی‌ریزی‌های تأسیسات، ساخت سازه، سد ابتدایی برای تأسیسات ذخیره‌سازی باطله (TSF).
• نصب و راه‌اندازی تجهیزات:
  • نصب و هم‌راستا کردن تجهیزات خردایش، آسیاب، جداسازی، غلیظ‌سازی و فیلترکننده مطابق با جریان فرآیند.
  • نصب لوله‌کشی، سیستم‌های الکتریکی و اتوماسیون.
  • آزمایش تجهیزات واحد: صحت عملکرد واحدهای فردی را تأیید کنید.
  • آزمایش بار: با سنگ معدن/آب اجرا کنید، به تدریج به ظرفیت و معیارهای طراحی برسید.

Deliverable:تأسیسات راه‌اندازی شده با خوراک.

4. عملیات و نگهداری

هدف:عملیات ایمن، پایدار، کارآمد و کم‌هزینه.

فعالیت‌های کلیدی:

• معدن‌کاری و حمل و نقل سنگ معدن:
  • حفاری و انفجار:تکه‌تکه کردن سنگ برای حفاری.
  • بارگیری و حمل:انتقال سنگ معدن به کارخانه از طریق بیل مکانیکی/تریلی.
• تولید: انجام خردایش، آسیاب‌کاری، جداسازی، غلیظ‌سازی، فیلتراسیون طبق طراحی. کنترل پارامترهای کلیدی (اندازه آسیاب، دوز مواد شیمیایی، زمان شناورسازی، چگالی غلیظ‌کننده).
• نگهداری: بازرسی‌های منظم، خدمات و تعویض قطعات برای به حداقل رساندن زمان خرابی.
• کنترل کیفیت:تست خوراک، واسطه‌ها و کنسانتره؛ فرآیندها را برای برآورده کردن مشخصات تنظیم کنید. مدیریت ایمنی: پروتکل‌ها، آموزش، تجهیزات حفاظتی فردی و سیستم‌های پاسخ به اضطراری را پیاده‌سازی کنید.

Deliverable:اهداف تولید محقق شد.

5. فروش و لجستیک

هدف:تبدیل ارزش سریع، امن و کم‌هزینه.

فعالیت‌های کلیدی:

• آزمایش کیفیت:نمونه‌برداری/آماده‌سازی/آزمایش مشترک برای تعیین درجه نهایی برای تسویه.
• قرارداد فروش:قراردادهای بلندمدت مبتنی بر قیمت‌های بازار.
• حمل و نقل کنسانتره:حمل به‌وسیله کامیون/ریل/دریا با تدابیر حفاظتی برای حفظ کیفیت.

Deliverable:درآمد تحقق.

6. مدیریت باطله‌ها و ESG

هدف:ایمنی، مسئولیت زیست‌محیطی و رعایت اجتماعی را ادغام کنید.

فعالیت‌های کلیدی:

• تخلیه باطله‌ها:باطله‌های تولید شده در حین تولید از طریق لوله‌ها یا روش‌های دیگر به تأسیسات ذخیره‌سازی باطله (TSF) برای ذخیره‌سازی منتقل می‌شوند.
• مدیریت TSF:به‌طور مداوم پایداری سد، نشت و کیفیت آب را نظارت کنید؛ به‌طور همزمان اقدامات لازم برای حفاظت از محیط‌زیست مانند نصب لایه‌های نفوذناپذیر و ساخت تأسیسات تصفیه فاضلاب را اجرا کنید تا از آلودگی جلوگیری شود.
• استفاده جامع از باطله‌ها:باطله‌ها را دوباره پردازش کنید یا به‌طور جامع از آن‌ها برای بازیابی عناصر با ارزش استفاده کنید، یا از آن‌ها به‌عنوان مصالح ساختمانی، برای پر کردن مناطق استخراج‌شده و غیره استفاده کنید و به این ترتیب انباشت باطله‌ها را کاهش دهید، تأثیرات زیست‌محیطی را به حداقل برسانید و استفاده از منابع را به حداکثر برسانید.
• بهبود اکولوژیکی:پس از رسیدن به ظرفیت طراحی، TSF را با استفاده از ترمیم پوشش گیاهی و بازیابی فرم زمین ببندید و به‌طور اکولوژیکی احیا کنید.

فرآیندهای متداول فرآوری طلا

انتخاب فرایند به نوع سنگ معدن، اندازه آزادسازی، کانی‌شناسی و اقتصاد بستگی دارد. مسیرهای اصلی شامل جداسازی گرانشی، فلوتاسیون، سیانیداسیون و فرایندهای ترکیبی است.

تفکیک گرانشی

کاربرد:مناسب برای ذخایر پلاسر و سنگ معدن‌های سخت با طلای آزاد شده درشت. نیاز به ذرات درشت، تفاوت‌های چگالی قابل توجه و محتوای کم خاک رس دارد (به عنوان مثال، رسوبات آلی و یخچالی).

اصل:از چگالی بالای طلا (~19.3 g/cm³) در مقابل ماده باطله استفاده می‌کند. جداسازی از طریق دینامیک سیالات/نیروی گریز از مرکز در متمرکزکننده‌های گرانشی انجام می‌شود.

متن استاندارد:

• 1. خردایش و غربالگری اولیه (حذف سنگ‌های زائد)
• 2. تمرکز گرانشی (شوت مارپیچی / جیگ / میز لرزان)
• 3. ارتقاء و غلیظ‌سازی کنسانتره → کنسانتره طلا با عیار بالا.
• 4. باطله‌ها: بازگردانی یا ارسال به شناور سازی/سیانیداسیون.

مزایا:هزینه پایین، ساده، بدون مواد شیمایی، بازیابی مستقیم: 85%-90%.

معایب:بازیابی ضعیف طلاهای ریز؛ اثربخشی محدود برای طلاهای غنی از خاک رس یا محبوس شده.

شناور سازی

کاربرد:روش اصلی برای طلاهای متوسط/ریز و طلاهای مرتبط با سولفید (پیریت، کالکوپیریت، اسپینل). در ~20% از پروژه‌های طلا در سطح جهانی برای سنگ‌های معدنی یا پیچیده استفاده می‌شود.

اصل:منافع تفاوت‌های هیدروفوبیسیته سطحی. مواد شیمیایی (جمع‌آورنده/فوم‌ساز) طلا/سولفیدها را هیدروفوبیک می‌کنند و آن‌ها را به حباب‌های هوا برای بازیابی فوم می‌چسبانند.

متن استاندارد:

• 1. خرد کردن و آسیاب کردن (تا -200 مش، 60%-80% عبور).
• 2. مرحله اولیه: افزودن جمع‌آورنده‌ها/فوم‌سازها؛ تولید کنسانتره عمده.
• 3. تمیز کردن: ارتقاء درجه کنسانتره.
• 4. بازیابی: بازیابی طلا باقی‌مانده از دم‌مانده‌ها. 5. کنسانتره: ذوب مستقیم یا سیانیداسیون.

مزایا:مؤثر برای طلاهای ریز/کپسوله شده.

معایب:پیچیده؛ نیاز به مواد شیمیایی؛ هزینه‌های عملیاتی بالاتر و کنترل‌های زیست‌محیطی.

سیانیداسیون

کاربرد:فرایند استخراج طلا در سطح جهانی غالب (>90% طلا). مناسب برای اکثر کانسنگ‌ها، از جمله اکسیدهای با عیار پایین، طلاهای ریز و کنسانتره‌های شناوری.

اصل:طلا در محلول قلیایی سیانید حل می‌شود و [Au(CN)2]- کمپلکس را تشکیل می‌دهد. از طریق جذب کربن (CIP/CIL) یا رسوب روی بازیابی می‌شود.

متن استاندارد:

• 1. خرد کردن و آسیاب کردن (تا -200 مش، 80%-90% عبور می‌کند).
• 2. لیچینگ سیانید (CIL/CIP): طلا به محلول حل می‌شود.
• 3. جذب/شستشو: کربن فعال کمپلکس طلا را جذب می‌کند؛ الویت و به خمیر طلا الکترووون می‌شود.
• 4.ذوب‌کردن → طلا با خلوص بالا.

مزایا:فناوری بالغ؛ بازیابی بالا (90%-97%); کاربرد وسیع.

معایب:سیانید سمی (کنترل زیست‌محیطی سختگیرانه); نیاز به پیش‌پردازش برای سنگ‌های کربن‌دار/آرسنیکی (آتش‌کاری/POX).

لیچینگ توده‌ای (معدن‌کاری لیچینگ با سیانید)

کاربرد:سنگ‌های اکسیدی با درجه پایین (معمولاً 0.5-1.5g/t) با طلا در حال آزاد. نیاز به نفوذپذیری خوب (خاک رس کم). اهداف: ROM با درجه پایین، سنگ‌های زباله، باطله‌های قدیمی.

اصل:طراحی لیچینگ توده‌ای 10000 تن برای طلا محلول رقیق NaCN از طریق سنگ‌های انباشته چکه می‌کند. طلا از طریق واکنش حل می‌شود: 4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH محلول حامل جمع‌آوری می‌شود؛ طلا از طریق جذب کربن بازیابی می‌شود → شستشوی الکتریکی.

مزایا:CAPEX/OPEX پایین، انرژی کم؛ فرآیندها با درجه حاشیه‌ای؛ منعطف/قابل گسترش.

معایب:بازیابی کمتر (۶۰%-۸۵%)؛ چرخه طولانی (هفته‌ها/ماه‌ها)؛ جریان نقدی کند؛ حساس به آب و هوا (سرد/بارانی)؛ نفوذپذیری حیاتی؛ ریسک محیط زیستی.

تحقق ارزش پس از بهره‌برداری

حداکثر کردن ارزش منابع از طریق ارتقاء سنگ معدن با درجه پایین به محصولات با ارزش بالا. مدل‌های تجاری رایج:

فروش کنسانتره طلا:فروش مستقیم به ذوب‌‌کننده‌ها. چرخه نقدی کوتاه؛ ریسک‌های ذوب را اجتناب می‌کند (ایده‌آل برای استارتاپ‌های دارای محدودیت سرمایه).

فروش طلا دُر/آلیاژ: ذوب/تصفیه در محل → فروش آلیاژهای استاندارد. حداکثر کردن حاشیه سود؛ کنترل قیمت قوی‌تر.

پردازش با هزینه: ارسال کنسانتره/دُر به کوره برای تصفیه (پرداخت هزینه)؛ حفظ مالکیت و انعطاف‌پذیری در بازار.