استعادة المعادن الثمينة من-المنتجات الثانوية-المعادن الثقيلة غير الحديدية: تحليل العمليات المعدنية الحرارية والمائية والمجمعة

في عملية صهر-المعادن غير الحديدية مثل النحاس والرصاص والزنك، بواسطة-يتم إنشاء منتجات تحتوي على معادن ثمينة مثل الذهب والفضة والبلاتين والبلاديوم (على سبيل المثال، الوحل الأنودي، وخبث الصهر، وغبار المداخن). إذا تم التخلص من هذه المنتجات الثانوية-مباشرة، فلن يؤدي ذلك إلى إهدار الموارد فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى مخاطر بيئية. تستخدم الصناعة بشكل أساسي ثلاثة أنواع من التقنيات-عمليات التعدين الحراري، وعمليات التعدين المائي، والعمليات المجمعة- لتحقيق الاسترداد الفعال للمعادن الثمينة. تتميز كل عملية من هذه العمليات بخصائصها الفنية وسيناريوهاتها المناسبة، والتي تدعم بشكل جماعي "إعادة تدوير الموارد" و"تحسين القيمة" في صناعة المعادن غير الحديدية.

1. عملية معالجة المعادن الحرارية: تقنية استرداد تقليدية عالية الكفاءة تعتمد على درجة حرارة عالية

تعد عملية معالجة المعادن الحرارية تقنية كلاسيكية تستخدم مبدأ "فصل الذوبان عند درجة حرارة عالية-" لإثراء وتنقية المعادن الثمينة من المنتجات الثانوية-. ونظرًا لتقنيته الناضجة وقدرته الكبيرة على المعالجة، فإنه يظل الخيار السائد لاستعادة المعادن الثمينة من الوحل الأنودي (المنتج الأساسي-الذي يحتوي على معادن ثمينة في صهر النحاس والرصاص).

المبدأ الأساسي
من خلال التسخين عند درجات حرارة عالية (1200-1500 درجة)، تذوب المعادن الأساسية (مثل النحاس والرصاص والقصدير) الموجودة في المنتجات الثانوية- لتشكل "خبثًا" أو "سبائك"، بينما تستقر المعادن الثمينة (الذهب والفضة والبلاتين والبلاديوم) ذات نقاط انصهار وكثافات عالية وتتركز في النظام المنصهر، وتشكل "سبائك رصاص" (سبيكة رصاص تحتوي على المعادن الثمينة) أو "الذهب الخام". تنتج عمليات التكرير اللاحقة (مثل التحليل الكهربائي والتكوير) معادن ثمينة عالية النقاء.

العملية النموذجية (أخذ معالجة الوحل بآنود النحاس كمثال)

المعالجة المسبقة للتحميص: تحميص سلايم الأنود عند درجة حرارة 600-800 لإزالة الشوائب المتطايرة مثل الكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم، مما يمنع توليد الغازات الضارة أثناء الذوبان اللاحق.

تخفيض الصهر: إضافة عوامل اختزال مثل فحم الكوك وبرادة الحديد، وخلطها مع طين الأنود المحمص، وإدخالها في فرن عاكس أو محول. عند درجات الحرارة المرتفعة، تشكل المعادن الأساسية خبثًا، بينما تستقر المعادن الثمينة على شكل "سبائك الرصاص".

تكرير Cupellation: إرسال سبائك الرصاص إلى فرن cupellation وتسخينها في الهواء لأكسدة الرصاص إلى أكسيد الرصاص (الذي تتم إزالته مع الخبث)، تاركًا وراءه "سبائك الذهب-الفضة."

تنقية كهربائيا: تتم معالجة سبيكة الذهب-الفضة بحمض النيتريك لفصل الفضة ومع الكلوريد لفصل الذهب، يلي ذلك التحليل الكهربائي للحصول على الذهب والفضة بدرجة نقاء تزيد عن 99.99%. ويتم استرداد البلاتين والبلاديوم أيضًا من محاليل النفايات.

المزايا والسيناريوهات المناسبة

المزايا: Large processing capacity (single furnace can handle tens of tons of anode slime per day), high recovery rates for precious metals (generally >98% للذهب والفضة)، واستقرار قوي للعملية مع أقل تأثير من التقلبات في تركيب المنتج-.

السيناريوهات المناسبة: بواسطة-المنتجات التي تحتوي على معادن أساسية منصهرة بسهولة مثل الرصاص والنحاس (على سبيل المثال، مصعد أنود النحاس، وغبار مداخن صهر الرصاص)، ومناسبة بشكل خاص للاسترداد الصناعي-على نطاق واسع.

2. عملية المعالجة الميتالورجية المائية: تقنية فصل دقيقة عن طريق الذوبان الكيميائي

تستخدم عملية التعدين المائي مبدأ "التحلل الانتقائي باستخدام الكواشف الكيميائية" لترشيح المعادن الثمينة من المنتجات الثانوية-باستخدام الأحماض أو القواعد أو عوامل التعقيد، يليها الترسيب أو الامتزاز أو التحليل الكهربائي للفصل والتنقية. ونظرًا لفوائده البيئية وفصل الشوائب الدقيق، فقد تم تطبيقه بشكل متزايد في استعادة-التركيبة المنخفضة والمعقدة بواسطة-المنتجات في السنوات الأخيرة.

المبدأ الأساسي
يتم اختيار الكواشف المحددة (مثل السيانيد، والثيوريا، والماء الملكي، والكلوريدات) بناءً على تركيبة المنتجات الثانوية-لتكوين مجمعات قابلة للذوبان (على سبيل المثال، مركب سيانيد الذهب، ومجمع ثيوريا الفضة) في الغرفة أو في درجات حرارة منخفضة (50-90 درجة)، بينما تظل الشوائب الأساسية (مثل الحديد والألومنيوم والسيليكون) غير قابلة للذوبان أو تترسب. يتم بعد ذلك استرداد المعادن الثمينة من المحلول من خلال إزاحة مسحوق الزنك، أو امتصاص الكربون المنشط، أو الترسيب الكهربائي.

العملية النموذجية (أخذ معالجة خبث الصهر كمثال)

المعالجة المسبقة: سحق وطحن خبث الصهر إلى جزيئات دقيقة (أقل من 200 شبكة) لزيادة مساحة التلامس مع الكواشف.

الترشيح: ترشيح الخبث بحمض الكبريتيك المخفف أو حمض الهيدروكلوريك لاستخلاص معادن أساسية (مثل الحديد والزنك)، وتصفيته للحصول على "الخبث الثمين"، ثم ترشيح الخبث الثمين بمحلول سيانيد الصوديوم (أو محلول الثيوريا) للحصول على مادة راشح تحتوي على معادن ثمينة.

الانفصال والانتعاش: إضافة مسحوق الزنك إلى المادة المرتشحة ليحل محل الذهب والفضة فيتكون "طين الذهب". في حالة وجود البلاتين والبلاديوم، يمكن فصلهما عن طريق امتصاص راتنج التبادل الأيوني.

طهارة: يتم غسل طين الذهب بالحمض- لإزالة الشوائب ثم تنقيته من خلال التحليل الكهربائي أو الصهر للحصول على ذهب وفضة نقيين.

المزايا والسيناريوهات المناسبة

المزايا: استهلاك منخفض للطاقة (لا يلزم-تسخين بدرجة حرارة عالية)، وأداء بيئي جيد (يمكن تقليل التلوث من خلال إعادة تدوير مياه الصرف الصحي)، ومعدلات استرداد عالية للمعادن الثمينة-منخفضة الدرجة (على سبيل المثال، محتوى الذهب في الخبث<5g/t), and simultaneous recovery of platinum and palladium.

السيناريوهات المناسبة: خبث الصهر منخفض الدرجة-، والخبث الثمين الذي يحتوي على-شوائب يصعب-إذابتها مثل السيليكون والألومنيوم، والمناطق ذات المتطلبات البيئية العالية (على سبيل المثال، مصانع الصهر القريبة من مصادر المياه).

3. العملية المشتركة: مزيج فعال من "الإثراء الجسدي + التنقية الكيميائية"

تستخدم العملية المجمعة أولاً تقنيات الإثراء الفيزيائي (مثل التعويم والفصل بالجاذبية) لإثراء المعادن الثمينة من المنتجات الثانوية-، تليها عمليات التعدين المائي أو التعدين الحراري للتنقية. يوازن هذا الأسلوب بين "الإثراء منخفض التكلفة-" و"الاسترداد-عالي النقاء"، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للتعامل مع التركيبات المعقدة والمعادن الثمينة المدمجة بدقة في-المنتجات الثانوية (على سبيل المثال،-غبار مداخن الصهر ذو الحبيبات الدقيقة ومخلفات الصهر المنخفضة-من الدرجة).

المبدأ الأساسي
من خلال استغلال اختلافات الخصائص الفيزيائية بين المعادن الثمينة والشوائب (مثل الكثافة والمغناطيسية والكراهية السطحية للماء)، تقوم عملية الإثراء بتركيز المعادن الثمينة في "مركز" (زيادة درجة المعدن الثمين بمقدار 10-100 مرة)، مما يقلل حجم المادة للصهر اللاحق أو المعالجة الكيميائية، وبالتالي خفض التكاليف. ثم تحدد خصائص المركز ما إذا كان سيتم استخدام العمليات المعدنية الحرارية أو المعالجة المعدنية المائية لاستعادة المعادن الثمينة بدرجة نقاء عالية.

العملية النموذجية (نأخذ -المعالجة الدقيقة لغبار المداخن كمثال)

إثراء فصل الجاذبية: خلط غبار المداخن مع الماء لتكوين ملاط، باستخدام طاولات اهتزاز أو مكثفات طرد مركزي لفصل الشوائب الخفيفة (مثل السيليكا) عن المعادن الثمينة الأثقل (كثافة الذهب 19.3 جم/سم مكعب)، مما ينتج عنه مركزات خام من المعادن الثمينة.

تنقية التعويم: إضافة المجمعات (مثل الزانثات) إلى المركز الخام لجعل سطح المعادن الثمينة كارهًا للماء، مما يسمح لها بالالتصاق بفقاعات الهواء وتشكيل "مركزات التعويم" (مزيد من درجة المعادن الثمينة).

تكرير المعادن الهيدرولوجية: ترشيح مركز التعويم باستخدام الماء الملكي، يليه الاستخلاص بالمذيبات (على سبيل المثال، استخدام ثنائي بوتيل كربامات لاستخراج الذهب) لفصل الذهب والفضة والبلاتين والبلاديوم، مما يؤدي في النهاية إلى الحصول على منتجات معدنية ثمينة نقية.

المزايا والسيناريوهات المناسبة

المزايا: تكلفة منخفضة للإثراء الفيزيائي الأولي، والحد الأدنى من استهلاك الكواشف الكيميائية اللاحقة، وارتفاع معدلات الاسترداد الإجمالية (5%-10% أعلى من العمليات التعدينية المائية أو الحرارية)، والقدرة على معالجة المنتجات الثانوية ذات الحبيبات الدقيقة والمنخفضة- التي يصعب استردادها باستخدام طرق أخرى.

السيناريوهات المناسبة: غبار المداخن-الحبيبات الدقيقة، والمخلفات-منخفضة الجودة التي تحتوي على معادن ثمينة، والمنتجات الثانوية المعقدة-التي تحتوي على معادن ثمينة مدمجة في معادن الشوائب.

تحليل مقارن للعمليات الثلاث واتجاهات تطبيق الصناعة

في الوقت الحالي، لا تزال عملية التعدين الحراري تهيمن على عملية استخلاص الوحل الأنودي عالي الجودة وكبير الحجم-، ولكنها تعمل على تحسين أدائها البيئي من خلال تقنيات "استرداد الحرارة المهدرة" و"تنقية غاز المداخن". تتم ترقية عملية المعالجة الميتالورجية المائية إلى "الترشيح الحر للسيانيد-" (مثل ترشيح الثيوريا والكلوريد) لتقليل استخدام الكواشف شديدة السمية. أصبحت العملية المجمعة هي الاتجاه السائد لاستعادة المنتجات-المنخفضة الجودة والمعقدة بواسطة-، خاصة في ظل الترويج لأهداف "الكربون المزدوج"، حيث تتوافق خصائص "الاستهلاك المنخفض للطاقة وإعادة التدوير العالية" بشكل أوثق مع احتياجات التنمية المستدامة للصناعة.

من خلال التطبيق المرن لهذه العمليات الثلاث، يمكن استعادة المعادن الثمينة الموجودة في-المنتجات الثانوية-من تعدين المعادن غير الحديدية بكفاءة، مما يعزز الفوائد الاقتصادية للمؤسسات وتحقيق إعادة تدوير الموارد التي تحول النفايات إلى مواد قيمة، مما يوفر إمدادات مستقرة من المواد الخام لصناعة المعادن الثمينة (مثل المجوهرات والإلكترونيات والطاقة الجديدة).