به گزارش ایسکانیوز، وقتی به یک معدن طلای مدرن نگاه می‌کنید، با ماشین‌آلات غول‌پیکر و هزاران تن سنگی که روزانه جابجا می‌شود، راحت ممکن است قهرمانان اصلی این فرآیند را از قلم بیندازید. این قهرمان‌ها، نه شمش‌های درخشان طلا هستند و نه مهندسان کارکشته، بلکه همان دانه‌های سیاه و بی‌ادعایی هستند که در قلب کارخانه فرآوری کار می‌کنند: کربن فعال گرانولی.

به گفته یک متخصص کهنه‌کار این صنعت، "برای ما که دهه‌ها در این صنعت خاک خورده‌ایم، روی آوردن به کربن فعال باکیفیت فقط یک آپدیت فنی نبود؛ یک تغییر بازی بود که باعث شد بتوانیم از کانسنگ‌هایی طلا استخراج کنیم که قبلاً فکر می‌کردیم صرفه اقتصادی ندارند." این ماده در واقع یک اسفنج میکروسکوپی است که اشتهای عجیبی برای طلا دارد.

جادوی یک زمین فوتبال در هر گرم کربن فعال

قدرت واقعی کربن فعال در ساختار داخلی آن نهفته است. این ماده که با فرآیندهای خاصی "فعال" می‌شود، شبکه‌ای تو در تو از حفره‌های میکروسکوپی دارد که سطح تماس فوق‌العاده‌ای به آن می‌دهد؛ چیزی حدود ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ متر مربع برای هر گرم. برای اینکه تصوری از این عدد داشته باشید، فکر کنید یک گرم از این کربن فعال، سطحی معادل یک زمین فوتبال برای جذب طلا فراهم می‌کند!

اما همه کربن‌ها مثل هم نیستند. تجربه به فعالان این صنعت ثابت کرده که منبع اولیه کربن، نقشی حیاتی در عملکرد نهایی آن دارد. به همین دلیل است که تقریباً تمام عملیات‌های استخراج طلای بزرگ در دنیا، منحصراً از کربن فعال تولید شده از پوسته نارگیل استفاده می‌کنند. چرا؟ چون سه ویژگی کلیدی دارد:

۱. سختی مکانیکی بالا
۲. مقاومت فوق‌العاده در برابر سایش
۳. ساختاری ریزمتخلخل که انگار دقیقاً برای به دام انداختن کمپلکس طلا-سیانید ([Au(CN)₂]⁻) طراحی شده است.

این ویژگی‌ها مستقیماً بر سودآوری معدن تأثیر می‌گذارند. سختی بالا یعنی کربن در تانک‌های همزن‌دار خرد نمی‌شود و به ذرات ریز تبدیل نمی‌شود. این ذرات ریز یک کابوس عملیاتی هستند، چون آنقدر کوچک‌اند که از سرندها فرار می‌کنند و طلای جذب‌شده را با خود به سد باطله می‌برند.

پس انتخاب کربن فعال فقط یک خرید ساده نیست، بلکه یک تصمیم مهم است که سقف بازدهی شما را مشخص می‌کند. کارشناسان هشدار می‌دهند: "خرید کربن ارزان‌تر در کوتاه‌مدت شاید هزینه‌ها را کم کند، اما شک نکنید که در نهایت با کاهش نرخ بازیابی، هزینه تمام‌شده هر اونس طلا را بالاتر می‌برد. این درسی است که بسیاری در سال‌های اول فعالیتشان به سختی یاد گرفته‌اند."

بهترین کربن فعال برای استخراج طلا کدام است؟

در فرآیند پیچیده و پرهزینه استخراج طلا، انتخاب‌های استراتژیک معدودی به اندازه نوع کربن فعال، بر بازدهی نهایی و سودآوری عملیات تأثیرگذار هستند. سؤالی که هر متالورژیست و مدیر کارخانه‌ای با آن روبروست این است که در میان گزینه‌های موجود، بهترین انتخاب کدام است؟ پاسخ قاطع صنعت مدرن، کربن فعال گرانولی است که به دلیل ساختار فیزیکی مقاوم، بهترین عملکرد را در محیط‌های سایشی و پر تلاطم فرآیندهای CIP و CIL از خود نشان می‌دهد.

کربن فعال گرانولی نیز خود انواع مختلفی دارد که هریک کاربردهای متفاوتی دارند. برای استخراج طلا با کربن فعال، توصیه شده است از کربن فعال ۶۰۰۰ جاکوبی استفاده شود.
این کربن، بهترین راهکار برای جداسازی و استخراج طلا با کربن فعال است که همه‌ی شرکت‌ها و متخصصان آن را پیشنهاد کرده‌اند.

همکاری شیمیایی سیانید و کربن: تشریح فرآیندهای CIP و CIL

در قلب متالورژی مدرن طلا، یک همکاری شیمیایی دقیق بین سیانید و کربن در جریان است. فرآیند با حل کردن طلا از سنگ آسیاب‌شده شروع می‌شود. محلول رقیق سیانید سدیم (NaCN)، طلا را از فاز جامد جدا کرده و آن را به یک کمپلکس محلول در آب تبدیل می‌کند:

۴Au+۸NaCN+O۲+۲H۲O→۴Na[Au(CN)۲]+۴NaOH

برای این واکنش، اکسیژن و pH قلیایی (بین ۱۰ تا ۱۲) حیاتی هستند. کنترل دقیق pH علاوه بر بهینه‌سازی انحلال، یک اقدام ایمنی ضروری برای جلوگیری از تشکیل گاز کشنده هیدروژن سیانید (HCN) است.

وقتی طلا حل شد، نوبت به کربن فعال می‌رسد. اینجا دو روش اصلی وارد میدان می‌شود:

• کربن در پالپ (Carbon-in-Pulp - CIP): در این روش، ابتدا سنگ در چند مخزن با سیانید لیچینگ می‌شود تا طلا کاملاً حل شود. سپس، این مخلوط (پالپ) به مخازن دیگری منتقل شده و آنجا کربن فعال برای جذب طلا اضافه می‌گردد. این فرآیند دو مرحله‌ای است: اول انحلال، بعد جذب.

• کربن در لیچینگ (Carbon-in-Leach - CIL): در این روش، لیچینگ و جذب همزمان در یک سری مخزن اتفاق می‌افتد. کربن فعال از همان ابتدا در مخازن وجود دارد و به محض اینکه سیانید، طلا را حل می‌کند، کربن آن را می‌قاپد.

مقابله با "طلا-ربایی": سلاح مخفی CIL

انتخاب بین این دو روش، به کانی‌شناسی سنگ بستگی دارد. CIL فقط نسخه فشرده‌تر CIP نیست؛ بلکه سلاح اصلی برای مقابله با پدیده مخربی به نام «طلا-ربایی» (Preg-Robbing) است. بعضی کانسنگ‌ها موادی مثل گرافیت یا رس‌های خاص دارند که خودشان هم مثل کربن فعال عمل کرده و طلا را می‌دزدند. در فرآیند CIP، بین حل شدن طلا و جذب آن توسط کربن، یک فاصله زمانی وجود دارد. در همین فاصله، مواد طلا-ربای طبیعیِ داخل سنگ، طلای محلول را می‌ربایند و این طلا برای همیشه از دست می‌رود.

CIL این مشکل را با حذف فاصله زمانی حل می‌کند. با حضور کربن فعالِ مهندسی‌شده در حین لیچینگ، یک رقابت شکل می‌گیرد که برنده آن همیشه کربن فعال است، چون سطح و فعالیت بسیار بالاتری دارد. برای کانسنگ‌های طلا-ربا، CIL یک انتخاب نیست، یک ضرورت است.

چرا مدارهای کربنی جایگزین روش‌های قدیمی شدند؟

گاهی بزرگ‌ترین چالش در استخراج طلا، پیدا کردن آن نیست، بلکه این است که نگذاریم خود سنگ، آن را پس بگیرد. برای درک اهمیت این موضوع، باید به روش‌های قدیمی‌تر مثل فرآیند مریل-کرو (Merrill-Crowe) نگاه کنیم.

این فرآیند که بر پایه رسوب‌دهی طلا با پودر روی کار می‌کند، در مقایسه با استخراج طلا با کربن فعال گرانولی، یک هیولای حساس و پردردسر است که موفقیتش به مراحل حساسی چون زلال‌سازی بی‌نقص محلول و هواگیری کامل بستگی دارد.

جدول زیر نشان می‌دهد چرا مدارهای کربنی یک جهش بزرگ در این صنعت بودند:

ویژگی کربن در لیچینگ (CIL) / کربن در پالپ (CIP) فرآیند مریل-کرو (Merrill-Crowe)
هزینه سرمایه‌گذاری به طور قابل توجهی پایین‌تر بالاتر (نیاز به تجهیزات بزرگ و گران)
هزینه عملیاتی پایین‌تر بالاتر (مصرف بالای روی و نگهداری زیاد)
کار با پالپ عالی! پالپ با جامد بالا را مستقیم فرآوری می‌کند. نیازمند جداسازی سخت و پرهزینه جامد از مایع.
حساسیت به کانسنگ بهترین گزینه برای سنگ‌های طلا-ربا و رسی. با سنگ‌های طلا-ربا و رسی به شدت مشکل‌ساز است.
پیچیدگی عملیاتی ساده‌تر، قوی‌تر و اپراتورپسند. بسیار پیچیده و حساس به کوچک‌ترین اختلال.

کیمیاگری مدرن: استخراج طلا با کربن فعال

موفقیت در این کار بیشتر از اینکه شبیه کیمیاگری باشد، علم مهندسی است. متالورژیست‌ها با تنظیم چند پارامتر کلیدی، بازدهی را به حداکثر می‌رسانند:

• چگالی پالپ: معمولاً بین ۴۵ تا ۵۵ درصد جامد.
• کنترل pH: همیشه بین ۱۰.۵ تا ۱۱.۰، نقطه طلایی برای انحلال و ایمنی.
• سیانید و اکسیژن: اغلب، اکسیژن محلول (بالای ۶-۸ ppm) عامل محدودکننده سرعت واکنش است، نه سیانید.
• غلظت کربن: معمولاً بین ۱۵ تا ۵۰ گرم بر لیتر.

برای ارزیابی خود کربن فعال هم، حرفه‌ای‌ها به دو معیار کلیدی نگاه می‌کنند: مقدار-K (ظرفیت نهایی جذب طلا) و مقدار-R (سرعت جذب طلا). مقدار-R بالا در مدارهای CIL حیاتی است تا کربن بتواند در رقابت با مواد طلا-ربا پیروز شود.

از کربن تا شمش: قلب تپنده مدار کربن را جدی بگیرید

وقتی کربن، طلا را جذب کرد، باید طلا را از آن جدا کنیم. به این مرحله واجذب (Elution) یا "استریپینگ" می‌گویند که با استفاده از یک محلول داغ قلیایی انجام می‌شود. محلول غنی از طلا به سلول‌های الکترووینینگ فرستاده شده و در آنجا طلا روی کاتدهای فولادی می‌نشیند. این کاتدها در نهایت ذوب شده و به شمش‌های دورِه (Doré) تبدیل می‌شوند.

اما مهم‌ترین و شاید نادیده‌گرفته‌شده‌ترین بخش چرخه، احیای حرارتی کربن است. بعد از چند دوره کار، منافذ کربن با آلاینده‌ها مسدود شده و کارایی‌اش پایین می‌آید. راه‌حل این است که کربن را در یک کوره در دمای حدود ۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت دهیم تا آلاینده‌ها بسوزند و کربن دوباره "فعال" شود.

یک هشدار جدی از سوی کارشناسان این حوزه همواره شنیده می‌شود: "صرفه‌جویی در هزینه احیا، کلاسیک‌ترین نمونه کوته‌بینی در این صنعت است. کوره احیا، قلب مدار کربن است. اگر این قلب ضعیف کار کند، سلامت کل کارخانه به تدریج رو به افول می‌رود و بازدهی شما آرام آرام کم می‌شود، بدون اینکه شاید اول متوجه شوید مشکل از کجاست."