ในกระบวนการนี้ ถ่านกัมมันต์ไม่ได้ "แยก" ทองคำโลหะออกจากอนุภาคแร่โดยตรง แต่จะดูดซับคอมเพล็กซ์ที่มีทองคำอยู่ในสารละลายอยู่แล้ว การวิจัยแสดงให้เห็นว่านับตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา การดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ได้กลายเป็นวิธีการทางอุตสาหกรรมที่สำคัญสำหรับการนำทองคำกลับมาใช้ใหม่จากสารละลายไซยาไนด์ที่มีทองคำ โดยมีข้อได้เปรียบหลักๆ ได้แก่ ประสิทธิภาพการดูดซับสูง วัตถุดิบที่มีให้เลือกมากมาย เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ และความง่ายในการรีไซเคิล
ในการผลิตจริง ถ่านกัมมันต์สำหรับการนำทองคำกลับมาใช้ใหม่ส่วนใหญ่จะใช้ในสามกระบวนการต่อไปนี้:
คาร์บอนในเยื่อกระดาษ (CIP);
คาร์บอนในการชะล้าง (CIL);
คาร์บอนในคอลัมน์ (CIC)
อัตราการดูดซับ ความสามารถในการรับทองคำ ความแข็งแรงเชิงกล และความต้านทานต่อการขัดถูของถ่านกัมมันต์ส่งผลโดยตรงต่ออัตราการนำทองคำกลับคืนมา การสูญเสียคาร์บอน และต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมของโรงงาน
เหตุใดถ่านกัมมันต์จึงสามารถนำไปใช้ในการรีไซเคิลทองคำได้
ในกระบวนการชะล้างทองคำทั่วไป ทองคำในแร่จะเข้าสู่สารละลายและก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยทองคำที่เสถียร จากการชะล้างไซยาไนด์แบบดั้งเดิมเป็นตัวอย่าง ทองคำมักจะมีอยู่ในสารละลายชะล้างในรูปไอออนไดไซยาเนต กล่าวคือ Au(CN)2−ปฏิกิริยาอย่างง่ายสามารถแสดงเป็น:4Au+8CN−+O2+2H2O→4Au(CN)2−+4OH−
ถ่านกัมมันต์หลังการกระตุ้นจะมีโครงสร้างรูพรุนที่ได้รับการพัฒนาอย่างดีและพื้นที่ผิวภายในขนาดใหญ่ ทำให้สามารถดูดซับและเพิ่มคุณค่าให้กับคอมเพล็กซ์ทองคำจากสารละลายที่ประกอบด้วยทองคำที่มีความเข้มข้นต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับการบำบัดน้ำชะขยะที่มีความเข้มข้นต่ำในปริมาณมากโดยตรง การมุ่งเน้นทองบนถ่านกัมมันต์จำนวนเล็กน้อยก่อนการสลายและการวางตำแหน่งด้วยไฟฟ้าจะช่วยลดขนาดของการบำบัดในภายหลัง
เหตุใดลูกค้าส่วนใหญ่จึงเลือกถ่านกัมมันต์กะลามะพร้าวสำหรับการกลั่นทองคำ
.jpg)
ถ่านกัมมันต์ที่ใช้ในการนำทองคำกลับมาใช้ใหม่สามารถเตรียมได้จากวัตถุดิบที่มีคาร์บอน เช่น ถ่านหิน ไม้ และกะลามะพร้าว อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไประบบ CIP, CIL และ CIC ในอุตสาหกรรมจะจัดลำดับความสำคัญของความแข็งแรงเชิงกล ความต้านทานต่อการเสียดสี และความเสถียรของขนาดอนุภาคของถ่านกัมมันต์
ถ่านกัมมันต์กะลามะพร้าวมีลักษณะดังต่อไปนี้:
ความแข็งแรงทางกลสูง
ถ่านกัมมันต์ต้องเผชิญกับแรงเสียดทานและการกระแทกอย่างต่อเนื่องในถังผสม อุปกรณ์คัดกรอง ท่อลำเลียง และระบบการฟื้นฟู ถ่านกัมมันต์ที่มีความแข็งแรงสูงมีแนวโน้มที่จะแตกหักน้อยกว่า ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงที่ผงคาร์บอนที่บรรจุทองคำจะสูญหายพร้อมกับหางแร่
โครงสร้างรูขุมขนที่ได้รับการพัฒนาอย่างดี
การกระจายขนาดรูพรุนที่เหมาะสมช่วยให้สารเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยทองคำเข้าไปในส่วนภายในของถ่านกัมมันต์ ซึ่งจะถูกดูดซับและเสริมสมรรถนะบนพื้นผิวรูพรุน
ทนต่อการขัดถูได้ดี
อัตราการเสียดสีต่ำจะช่วยลดการสร้างคาร์บอนละเอียด ลดภาระการคัดกรองและการสูญเสียคาร์บอน
ขนาดอนุภาคค่อนข้างสม่ำเสมอ
การกระจายขนาดอนุภาคที่เสถียรช่วยรักษาเสถียรภาพของการไหลของสารละลาย การคัดกรอง และกระบวนการถ่ายโอนคาร์บอน
ความสามารถในการสลาย การฟื้นฟู และการนำกลับมาใช้ใหม่
หลังจากการสลาย ถ่านกัมมันต์ที่บรรจุทองคำสามารถถูกสร้างใหม่ได้บางส่วนผ่านการสร้างใหม่ด้วยความร้อน และกลับสู่วงจรการดูดซับเพื่อการใช้งานต่อไป
ซัพพลายเออร์ถ่านกัมมันต์สำหรับการรีไซเคิลทองคำมักจะพิจารณาถึงความแข็งสูง การเสียดสีต่ำ ปริมาณอนุภาคที่เป็นขุยต่ำ ขนาดอนุภาคที่เสถียร และจลนพลศาสตร์การดูดซับทองคำที่ดี เป็นคุณลักษณะสำคัญด้านประสิทธิภาพการทำงานของถ่านกัมมันต์ที่มีทองคำในกะลามะพร้าว
กระบวนการหลักสำหรับถ่านกัมมันต์ในการกลั่นทองคำ
1. กระบวนการคาร์บอนอินพัลส์ (CIP)
CIP ย่อมาจาก "คาร์บอนในเยื่อกระดาษ"ในกระบวนการ CIP สารละลายจะผ่านการชะล้างทองคำก่อน จากนั้นจึงเข้าสู่วงจรถ่านกัมมันต์ซึ่งประกอบด้วยถังดูดซับหลายถัง สารละลายที่ชะล้างประกอบด้วยทองคำที่ละลายอยู่ ถ่านกัมมันต์แบบเม็ดจะถูกเติมลงในถังดูดซับ ส่งผลให้คอมเพล็กซ์ทองคำถ่ายโอนจากสถานะของเหลวไปยังพื้นผิวและรูพรุนภายในของถ่านกัมมันต์
โดยทั่วไปสารละลายจะไหลตามลำดับผ่านถังดูดซับในทิศทางเดียว ในขณะที่ถ่านกัมมันต์จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม ทีละขั้นตอน การดำเนินการทวนกระแสนี้อำนวยความสะดวกในการติดต่อระหว่างถ่านกัมมันต์สดหรือทองคำต่ำกับสารละลายส่วนท้ายที่มีความเข้มข้นต่ำ ขณะเดียวกันก็ปล่อยให้ถ่านกัมมันต์ที่บรรจุทองสูงสัมผัสกับสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า ซึ่งจะช่วยปรับปรุงแรงขับเคลื่อนการดูดซับและการใช้ถ่านกัมมันต์
ลักษณะสำคัญของ CIP ได้แก่ :
• การชะล้างและการดูดซับถ่านกัมมันต์เสร็จสิ้นเป็นขั้นตอน;
• การควบคุมกระบวนการค่อนข้างชัดเจน;
• ง่ายต่อการปรับสภาวะการชะล้างและการดูดซับแยกกัน
• ข้อกำหนดสูงสำหรับความต้านทานการสึกหรอและความคงตัวของขนาดอนุภาคของถ่านกัมมันต์
2. คาร์บอนในการชะล้าง (CIL)
CIL เป็นตัวย่อของ "Carbon in Leach" หรือที่เรียกกันทั่วไปว่ากระบวนการชะล้างคาร์บอนต่างจาก CIP ตรงที่ CIL ผสมผสานการชะล้างทองคำและการดูดซับถ่านกัมมันต์ไว้ในถังเดียวกัน ทองคำในแร่จะเข้าสู่สารละลายในขณะที่ถูกดูดซับโดยถ่านกัมมันต์ ทำให้กระบวนการชะล้างและการดูดซับเกิดขึ้นพร้อมกัน
คุณสมบัติที่สำคัญของ CIL ได้แก่ :
• การชะล้างและการดูดซับพร้อมกัน;
• การไหลของกระบวนการค่อนข้างกะทัดรัด;
• ความสามารถในการลดความเข้มข้นของทองคำในสารละลายได้ทันที โดยคงแรงผลักดันในการชะล้างต่อไป
ข้อได้เปรียบที่เป็นไปได้เมื่อแปรรูปแร่ที่มีลักษณะ "ขโมยทอง"
"การขโมยทอง" หมายถึงการดูดซับทองคำที่ละลายแล้วกลับคืนสู่พื้นผิวแร่โดยสารคาร์บอนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือส่วนประกอบตัวดูดซับอื่น ๆ ในแร่ ส่งผลให้สูญเสียทองคำพร้อมกับหางแร่ ในกระบวนการ CIL ถ่านกัมมันต์ชนิดพิเศษสามารถแข่งขันกับสารดูดซับที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้สำหรับสารเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยทองคำ ซึ่งช่วยลดผลกระทบจากการขโมยทองคำ อย่างไรก็ตามประสิทธิผลที่แท้จริงยังคงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของแร่และการออกแบบกระบวนการโดยรวม (sciencedirect.com)
3. คาร์บอนในคอลัมน์ (CIC)
CIC ย่อมาจาก "Carbon in Column" หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าการดูดซับคอลัมน์คาร์บอนหรือการดูดซับถ่านกัมมันต์ชนิดคอลัมน์CIC ปฏิบัติต่อสารละลายที่มีทองคำใสเป็นหลัก แทนที่จะใช้สารละลายผสมที่เป็นของแข็งและของเหลว สารละลายที่มีทองคำจะไหลผ่านคอลัมน์ดูดซับที่เต็มไปด้วยถ่านกัมมันต์แบบเม็ด ทองคำจะถูกกักอยู่ภายในถ่านกัมมันต์ และสารละลายที่มีปริมาณทองคำต่ำที่ผ่านการบำบัดจะถูกปล่อยออกจากคอลัมน์
CIC มักใช้สำหรับ:
•การชะละลายของสารละลายอันมีค่าที่มีทองคำเป็นกอง
•การคืนสภาพของสารละลายที่มีทองคำใส;
•การบำบัดสารละลายชะแร่คุณภาพต่ำ;
•การนำทองคำกลับมาจากหางแร่หรือสารละลายหมุนเวียน
เนื่องจากสารละลายจำเป็นต้องผ่านคาร์บอนเบดอย่างเสถียร ระบบ CIC จึงต้องการความสนใจเป็นพิเศษกับขนาดอนุภาคของถ่านกัมมันต์ แรงดันตกในเบด ปริมาณฝุ่น ความแข็งแรงเชิงกล และสภาวะไฮดรอลิก
กระบวนการรีไซเคิลทองคำคาร์บอนกัมมันต์ที่สมบูรณ์
กระบวนการนำทองคาร์บอนกัมมันต์กลับมาใช้โดยทั่วไปมักประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:
การบดและบดแร่ → การปรับสภาพ → การชะล้างทองคำ → การดูดซับคาร์บอนกัมมันต์ → การคัดกรองคาร์บอนที่บรรจุทองคำ → การล้างด้วยกรด → การดูดซับ → การชนะด้วยไฟฟ้า → การถลุง → การสร้างคาร์บอนกัมมันต์ → กลับสู่ระบบดูดซับ
1. การบดและบด
ขั้นแรก แร่ที่มีทองคำจะถูกบดและบดให้ได้ขนาดอนุภาคที่เหมาะสมสำหรับการชะล้าง เผยให้เห็นทองคำภายในแร่ให้ได้มากที่สุด ขนาดอนุภาคแร่ส่งผลต่ออัตราการชะล้าง การใช้สารรีเอเจนต์ และการไหลของสารละลายสำหรับแร่ทองคำทนไฟ การบดแบบธรรมดาเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอที่จะปล่อยทองคำ และอาจต้องใช้กระบวนการปรับสภาพ เช่น การคั่วแบบออกซิเดชั่น การออกซิเดชันด้วยแรงดัน การออกซิเดชันทางชีวภาพ หรือการบดแบบละเอียดพิเศษ
2. การชะล้างทองคำ
ภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม ทองคำในแร่จะถูกแปลงเป็นสารเชิงซ้อนที่มีทองคำที่ละลายน้ำได้ กลายเป็นสารละลายที่มีทองคำหรือสารละลายที่มีทองคำประสิทธิภาพการชะล้างได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่อไปนี้:
สถานะการเกิดทองคำ
ขนาดอนุภาคแร่
ความเข้มข้นของเยื่อกระดาษ
เงื่อนไขรีดอกซ์;
ความเข้มข้นของ pH และสารชะล้าง
ทองแดง ซัลเฟอร์ และแร่ธาตุบริโภคอื่น ๆ
วัสดุคาร์บอนธรรมชาติในแร่
3. การดูดซับคาร์บอนที่เปิดใช้งาน
หลังจากที่สารละลายหรือสารละลายที่มีทองคำสัมผัสกับถ่านกัมมันต์ที่เป็นเม็ด คอมเพล็กซ์ทองคำจะย้ายไปยังพื้นผิวด้านนอกของถ่านกัมมันต์ จากนั้นจะกระจายผ่านรูพรุนเข้าไปด้านในของถ่านกัมมันต์และถูกดูดซับโดยทั่วไประบบ CIP และ CIL อุตสาหกรรมจะไม่ทำงานที่สมดุลการดูดซับที่แท้จริง ดังนั้นอัตราการดูดซับจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง การศึกษาระบุว่าการปรับปรุงจลนพลศาสตร์การดูดซับช่วยให้ทองคำเข้าสู่ถ่านกัมมันต์ได้มากขึ้นภายในกรอบเวลาเดียวกัน ซึ่งช่วยลดจำนวนขั้นตอนการดูดซับ ลดขนาดอุปกรณ์ หรือเพิ่มระดับการโหลดทองคำ
4. การแยกคาร์บอนกัมมันต์ที่บรรจุทองคำ
ถ่านกัมมันต์หลังจากการดูดซับทองคำเรียกว่า "คาร์บอนที่บรรจุทองคำ" คาร์บอนที่บรรจุทองคำนี้จะถูกแยกออกจากสารละลายหรือสารละลายโดยใช้อุปกรณ์คัดกรอง จากนั้นจึงเคลื่อนย้ายไปยังระบบการประมวลผลที่ตามมาหากความแข็งแรงของถ่านกัมมันต์ไม่เพียงพอ จะเกิดคาร์บอนละเอียดจำนวนมากในระหว่างการกวนและการขนส่ง อนุภาคคาร์บอนที่บรรจุทองคำละเอียดเหล่านี้อาจผ่านตะแกรงและเข้าไปในหางแร่ ทำให้เกิดการสูญเสียทองคำโดยตรง ดังนั้นความต้านทานต่อการสึกหรอไม่เพียงแต่ส่งผลต่อปริมาณถ่านกัมมันต์ที่ใช้เท่านั้น แต่ยังส่งผลโดยตรงต่ออัตราการคืนสภาพของทองคำอีกด้วย
5. การล้างด้วยกรด
ในระหว่างการทำงานระยะยาว คาร์บอนที่บรรจุทองคำอาจดูดซับหรือสะสมเกลือแคลเซียม เกลือแมกนีเซียม คาร์บอเนต และสารอนินทรีย์อื่นๆ ซึ่งไปอุดตันรูขุมขนบางส่วน วัตถุประสงค์หลักของการล้างด้วยกรดคือเพื่อขจัดคราบอนินทรีย์เหล่านี้ สร้างเงื่อนไขสำหรับการสลายและการงอกใหม่ในภายหลังกระบวนการล้างด้วยกรดโดยเฉพาะควรพิจารณาจากคุณภาพน้ำในเหมือง ประเภทของตะกรัน วัสดุอุปกรณ์ และการออกแบบกระบวนการ และควรดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติเหมาะสม
6. การสลายทองคำ
การดูดซับหรือที่เรียกว่าการชะ มีจุดมุ่งหมายเพื่อถ่ายโอนทองคำจากถ่านกัมมันต์ที่บรรจุทองคำไปยังสารละลายที่มีขนาดเล็กลงและมีความเข้มข้นมากขึ้นระบบกำจัดการดูดซึมทางอุตสาหกรรมทั่วไป ได้แก่ กระบวนการ Zadra และกระบวนการ AARL โดยทั่วไปแล้วโรงงานกำจัดการดูดซึมโดยสมบูรณ์จะประกอบด้วยหน่วยสำหรับการล้างด้วยกรด การขจัดการดูดซึม การบำบัดสุราเข้มข้น การคายน้ำด้วยถ่านกัมมันต์ และการฟื้นฟู
7. การชนะด้วยไฟฟ้าและการถลุง
สารละลายที่มีความเข้มข้นสูงของทองคำที่ได้จากการดูดซับจะเข้าสู่ระบบการชนะด้วยไฟฟ้า โดยที่ทองคำจะสะสมอยู่บนวัสดุแคโทด เกิดเป็นโคลนที่มีทองคำ หลังจากทำความสะอาด ทำให้แห้ง และถลุงแล้ว โคลนที่มีทองคำสามารถนำไปใช้ในการผลิตแท่งทองคำผสมได้
ขั้นตอนนี้ทำให้การเสริมสมรรถนะทองคำทีละน้อยเสร็จสิ้นตั้งแต่แร่และน้ำชะล้างที่มีความเข้มข้นต่ำไปจนถึงผลิตภัณฑ์โลหะที่มีความเข้มข้นสูง
8. การสร้างถ่านกัมมันต์ขึ้นใหม่: สารอินทรีย์ เกลืออนินทรีย์ และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ อาจยังคงอยู่บนพื้นผิวและในรูพรุนของถ่านกัมมันต์ที่ถูกดูดซับ โดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการสร้างใหม่ด้วยความร้อนเพื่อคืนความสามารถในการดูดซับ
หลังจากการทำความเย็น การกรอง และการกำจัดคาร์บอนละเอียด ถ่านกัมมันต์ที่สร้างใหม่สามารถส่งคืนไปยังวงจร CIP, CIL หรือ CIC เพื่อการใช้งานต่อไป การสร้างใหม่อย่างเหมาะสมสามารถยืดอายุของถ่านกัมมันต์ได้ แต่การควบคุมอุณหภูมิ บรรยากาศ และเวลาที่อยู่อาศัยที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้โครงสร้างของรูพรุนเสียหายหรือลดความแข็งแรงเชิงกลได้ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าถ่านกัมมันต์ที่ใช้โดยไม่มีการฟื้นฟูที่มีประสิทธิภาพอาจมีความสามารถในการดูดซับทองคำลดลงเนื่องจากการครอบครองรูพรุน
เหตุใดคุณภาพของถ่านกัมมันต์จึงส่งผลต่อความสามารถในการทำกำไรของเหมืองทองคำ
ทองคำเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูง การสูญเสียทองคำเพิ่มขึ้นเล็กน้อยต่อตันของสารละลายหรือต่อลูกบาศก์เมตรของสารละลายก็อาจส่งผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างมีนัยสำคัญในระยะยาวถ่านกัมมันต์ที่มีคุณภาพไม่สอดคล้องกันอาจทำให้เกิด:
•อัตราการดูดซับทองคำลดลง;
• เพิ่มความเข้มข้นของทองคำในหางแร่ดูดซับ
•การปิดใช้งานถ่านกัมมันต์ก่อนกำหนด;
•การสูญเสียคาร์บอนละเอียดที่บรรจุทองคำพร้อมกับกากแร่;
•การเติมคาร์บอนเพิ่มขึ้น
• เพิ่มความถี่ในการสลายตัวและการฟื้นฟู
•ความไม่แน่นอนในการทำงานของตัวกรอง ปั๊ม และท่อ
• เพิ่มต้นทุนการกู้คืนหน่วยทองสำหรับโรงงาน
ดังนั้นการซื้อถ่านกัมมันต์ที่บรรจุทองคำจึงไม่ควรพิจารณาจากราคาต่อตันเพียงอย่างเดียว
ต้นทุนรวมของถ่านกัมมันต์ประกอบด้วย: ต้นทุนการซื้อ + ต้นทุนการสูญเสียคาร์บอน + ต้นทุนการสลายและการฟื้นฟู + ต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์ + มูลค่าของทองคำที่ยังไม่ได้นำกลับมาใช้ใหม่
ถ่านกัมมันต์ที่มีราคาต่ำกว่าซึ่งมีอัตราการเสียดสีสูงกว่าอาจมีต้นทุนโดยรวมสูงกว่าถ่านกัมมันต์ที่ทนทองคำที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งมีสมรรถนะที่มั่นคงในท้ายที่สุด
บทสรุป
ถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุดูดซับที่สำคัญในกระบวนการนำทองกลับมาใช้ใหม่ด้วยวิธีไฮโดรเมทัลโลจิคัล ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการ CIP (คาร์บอนในเยื่อกระดาษ), CIL (คาร์บอนในของเหลว) และ CIC (คาร์บอนในคอลัมน์) หน้าที่หลักคือการดูดซับสารเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยทองคำจากสารละลายหรือสารละลายทองคำที่มีความเข้มข้นต่ำ เพื่อเพิ่มคุณค่าให้กับทองคำลงบนคาร์บอนที่บรรจุทองคำ ซึ่งจะสร้างสภาวะสำหรับการล้างกรด การขจัดการดูดซึม การสกัดด้วยไฟฟ้า และการถลุงในเวลาต่อมาถ่านกัมมันต์ที่เหมาะสมสำหรับการกลั่นทองคำไม่เพียงต้องมีความสามารถในการดูดซับสูงเท่านั้น แต่ยังต้องมีจลนศาสตร์ของการดูดซับที่รวดเร็ว ความแข็งแรงเชิงกลที่ดี อัตราการเสียดสีต่ำ การกระจายขนาดอนุภาคที่เสถียร และความสามารถในการรีไซเคิลที่เชื่อถือได้ การเปรียบเทียบมูลค่าไอโอดีน พื้นที่ผิวจำเพาะ หรือราคาซื้อเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถประเมินมูลค่าที่แท้จริงของถ่านกัมมันต์ที่ผลิตทองคำได้ครบถ้วน
การรวมถ่านกัมมันต์คุณภาพสูงสำหรับการนำทองคำกลับคืนมาเข้ากับการออกแบบกระบวนการที่สมเหตุสมผลและความปลอดภัยและการจัดการสิ่งแวดล้อมที่ได้มาตรฐานเท่านั้นที่จะสามารถลดการสูญเสียคาร์บอนละเอียดและทองคำได้ อัตราการนำกลับคืนของการดูดซับดีขึ้น และต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมของการผลิตทองคำก็ลดลง
