طلا (اکتشاف و استخراج ، فرآوری ،استحصال ، کاربردها )

[M@hdi42]

2 ) روش جذب اتمي شعله‌اي (FAA) : اين روش از دقيق‌ترين روشها براي اندازه‌گيري طلا مي‌باشد. در اين روش تداخل حاصل از فلزات همراه با طلا را مي‌توان در مرحله جداسازي توسط حلال‌هاي آلي از بين برد و طلا را با دقت نسبتاً خوبي اندازه‌گيري نمود. مخلوطي از هوا- استيلن بهترين سوخت براي شعله مي‌باشد. عليرغم محاسن خوبي كه اين روش دارد براي پلاتين، پالاديم، آلومينيوم، آهن، كلسيم، يون سيانور و يون سولفات در بالاتر از 50 گرم در تن (ppm50)ايجاد تداخل مي‌نمايد.


3 ) روش جذب اتمي گرافيتي (GFAA): در اين روش يك واحد گرافيتي (كوره گرافيتي) جانشين شعله مي‌گردد. در اين روش كوره گرافيتي توسط جريان الكتريكي در دماي بالا حرارت داده مي‌شود. در طي اين پديده نمونه ابتدا خشك شده و سپس به حالت اتمي در مي‌آيد و نهايتاً اندازه‌گيري مي‌شود. دقت اين روش نسبتا بالا و در مرزهاي پائيني از (ppb) است.

4 ) روشهاي نشري : در اين روش‌ها معمولا از سيستم آرگون- پلاسما براي سنجش نمونه‌هاي جامد و يا محلول استفاده مي‌شود. دقت اندازه‌گيري در حد ميلي گرم در تن است.

5 ) روشهاي راديواكتيو : در روشهاي راديو اكتيو نمونه‌ها جريان‌هاي نوتروني بمباران مي‌شود و عناصر به حالت ايزوتوپي در مي‌آيند و نهايتا عيار طلا بر حسب نمونه‌هاي شاهد اندازه‌گيري مي‌شود. دقت اين روش در حد 1/0 ميلي گرم در تن است. در اين روشها منبع انرژي كاليفرنيم 252 مي‌باشد.

6 ) روش فلوئورسانس اشعه X (XRF) : اين روش بدليل تداخل زياد عناصر زمينه كه همراه طلا هستند از دقت بسيار خوبي برخوردار نمي‌باشد.

7 ) روش وزن ‌سنجي- ژئوشيمي : اين يكي از روشهاي عادي و متداول‌ براي اندازه‌گيري طلا است كه به ترتيب زير انجام مي‌شود.

الف) ده گرم از نمونه معدني پودر شده را با 75 گرم از كمك ذوب روش وزن سنجي مخلوط مي‌كنند.

ب) 2 قطر نيترات نقره به نمونه اضافه مي‌نمائيم و بر اساس مراحل «ب» الي «د» ذوب كرده و نهايتا سرد مي‌نماييم.
ج) در اين مرحله با اضافه نمودن اسيد كلريدريك، نقره به صورت كلريد نقره رسوب مي‌كند و طلا را در تيزاب سلطاني حل مي‌كنند. محلول حاصل را با آب مقطر رقيق نموده و كلرور نقره در ته ظرف آزمايش رسوب مي‌كند و سپس محلول را از كاغذ صافي عبور مي‌دهند.

د) 2 ميلي ليتر از محلول را از طريق لوله تغذيه كننده وارد سيستم كوره گرافيتي دستگاه جذب اتمي مي‌نمايند عيار طلا را اندازه‌گيري مي‌كنند.

هـ) روش محاسبه به اين ترتيب است:
Au = ( C*V /W) * 100
Au = عیار طلا در سنگ ( ppb )
C = غلظت طلا در محلول ( میکرو گرم در میلی متر )
V = حجم نمونه ( 2 میلی گرم )
W = وزن نمونه پودر شده
100 = ضریب رقت محلول
در اين روش دقت و حساسيت اندازه‌گيري ppb2 مي‌باشد كه محدوده غبار عادي طلا را درسنگهاي مختلف پوسته زمين نشان مي‌دهد.

8 ) روش رنگ سنجي : در اين روش با استفاده از معرف‌ها و محلولهاي رنگين طلاي موجود در نمونه‌هاي سنگي و رگه‌اي به صورت لكه‌هاي قرمز تا قرمز تيره رنگ مشخص مي‌شود. روش كار به ترتيب ذيل مي‌باشد:

الف) گذاشتن كاغذ معرف داخل يك محلول ثابت كننده طلا (نقره را از طلا جدا مي‌كند)
ب) شستن كاغذ به صورت 20 دقيقه با آب مقطر و نهايتا خشك نمودن آن.
ج) گذاشتن كاغذ در تيزاب سلطاني براي يك دقيقه

د) اسيدزدايي كاغذ توسط يك كاغذ صافي مخصوص

هـ) قرار دادن سطح صيقلي نمونه (كاني- سنگ) بر روي كاغذ معرف طلا به مدت يك دقيقه

و) اضافه نمودن معرف رنگي رودانين

در صورتيكه PH كاغذ اسيدي باشد رنگها ظاهر نمي‌گردند. در چنين حالتي بايد كاغذ را در استات سديم و اسيد استيك قرار دهيم و دوباره بعد از شستن و خشك نمودن با معرف رودانين آزمايشنماييم. به جاي معرف رودانين مي‌تون از بنزيدين استفاده كرد كه رنگ طلا را بنفش نشان مي‌دهد. اگر قطر ذرات طلا در حد 02/0 ميلي متر باشد يك دقيقه وقت لازم است تا رنگها ظاهر شود.
از كليه موارد فوق چنين نتيجه‌گيري مي‌شود كه روشهاي وزن سنجي و جذاب اتمي به علت ساده بودن،‌ اقتصادي بودن روش و حساس بودن روش مي‌توانند از تاثير خوبي برخوردار باشند.

[M@hdi42]

عوامل عملياتي در توليد طلا

1 ) ضرورتهاي محيطي:

در معادني كه از روشهاي سنتي مانند سيانيداسيون (Cyanidation) سنتي استفاده مي‌نمايند. بايسيتي از پيش احتياط‌هاي مخصوص و روشهاي ثبت و كنترل براي جلوگيري از آلودگي محيط اطراف استفاده گردد. در وضعيت‌هاي اضطراري، در صورت هرگونه حادثه شيميايي از قبيل، انتشار مواد سيانيدي جهت خنثي نمودن اثرات زيان بار آن مي‌توان از گاز كلر (Cl) استفاده نمود. از آنجا كه خطر آلودگي ناشي از جيوه وجود دارد، در حال حاضر استفاده از ملقمه جيوه در عمليات استخراج طلا در مقياس بزرگ، واقعا تحريم شده است. جيوه و آرسنيك جزء مواد آلوده كننده كانيهاي طلا بوده و در فرآيندهاي استخراج مشكل آفرين و هزينه بر مي‌باشند. ساير آلوده كننده‌هاي پتانسيلي كه بعنوان محصولات فرعي عمليات استخراج طلا به حساب مي‌آيند عبارتند از:

تلوريوم (Tellurium)، بيسموت (Bismuth)، آنتيموان (Antimony)و تاليم (Tallium) دو سولفيد آهن يعني پيريت (Pyrite) و پيروتيت (Pyrrhotie) كه معمولا در كانسارهاي طلا رخ مي‌دهند مي‌توانند بعنوان يك جريان آلودگي تلقي شوند، البته از آنكه اكسيد شده و تشكيل سولفات‌ها و ديگر تركيبات محلول را بدهند. آلودگي ناشي از عمليات روي كانسارهاي آبرفتي را مي‌توان از طريق حوضچه‌هاي درست طراحي شده، كاهش داده و يا كاملا حذف نمود. انبارهاي موقتي مخصوص ضايعات و باطله حاصل از آسيا و محصولات استخراج شده، بايستي تحت رسيدگي دقيق قرار گرفته و هزينه‌هاي كنترل مربوطه بايستي در نظر گرفته شوند. لازم به توجه است كه ضرورت‌هاي توسعه يافته امني معادن در سالهاي اخير از فاكتورهاي مهم هزينه بر محسوب مي‌شود.


2 ) انرژي مورد نياز

بر طبق مطالعات انجام شده در سال 1976 با بهره‌گيري از الگوهاي ويژه‌اي مشخص شد كه مقدار انرژي لازم براي بازيابي يك تن طلاي فلزي از يك عمليات استخراج معدن به روش زيرزميني، تقريبا دو برابر مقدار مورد لزوم براي بازيابي همان مقدار در عمليات روباز مي‌باشد. تنها به صرف مقايسه مقدار انرژي مورد لزوم براي توليد يك تن خالص طلا از كليه منابع اوليه حدود 59000 ميليون واحد گرمايي بريتانيا (B.T.U) مي‌باشد و اين رقم با حدود 1500 ميليون (B.T.U) براي بازيابي يك تن خالص نقره از كليه منابع اوليه مربوطه مقايسه مي‌شود.

3 ) مشكلات (Problems)

شايد مساله اصلي و مشترك بين مصرف كننده و توليد كننده طلا يكي باشد و آنهم قيمت است و اين مساله از ديرباز وجود داشته و در آينده نيز وجود خواهد داشت. از طرفي مساله نوساناتشديد قيمت طلا، خود دلايل و مسائلي متنوع و مستقيم با شرايط عمومي جهان به ويژه در دهه گذشته نهفته است. مدلهاي اندازه‌گيري اقتصادي كامپيوتري، قيمت طلا را با استفاده از تركيب فاكتورهاي اجتماعي سياسي و اقتصادي در سالهاي اخير پيش‌بيني مي‌نمايند. پيش‌بيني قيمت طلا بطور غيرعادي پيچيده مي‌باشد، زيرا طلا نه تنها به عنوان يك فلز قيمتي و تزئيني و صنعتي مي‌باشد، بلكه به عنوان يك واسطه ارزي و يا استاندارد ارزش پولي در نظر گرفته مي‌شود و قيمت طلا بر خلاف ساير ارقام نه تنها تابع عرضه و تقاضا مي‌باشد، بلكه تابع فاكتورهاي غيرقابل پيش بيني نظير حوادث پيش بيني نشده جهاني، پايدار و ثبات و عدم ثبات ملت ها و دولت ها از لحاظ سياسي و اقتصادي و سطح تورم اقتصادي جهان مي‌باشد. مصرف كنندگان صنعتي طلا كه با قيمت‌هاي مخرب مواجه شده‌اند،‌ به فكر جايگزيني مواد ديگر در محصولات توليدي خود و يا كمترنمودن ميزان مصرف خود مي‌باشند.يك مساله بالقوه ديگر، ركود پايدار پيش بيني شده در توليد فلزي آفريقاي جنوبي است كه از سال 1987 آغاز گرديده و در اثر كاهش ممكن است ميزان اكتشاف و توسعه افزوده شده و روشهاي استخراج و توليد بهبود يافته و اقدامات معدني در جهان كه ممكن است تحت تاثير اين كاهش توليد در آفريقاي جنوبي واقع گردند عبارتند از:

كاهش و نزول درجات كاني، كمبود سرمايه و نيروي كار ماهر، تورم، هزينه‌هاي بالا در استخراج‌هاي عميق، سطح بالاي هزينه مورد لزوم براي توسعه اوليه معادن جديد، آشوب‌ها و اضطراب‌هاي كارگري و كاهش ياد شده اثرات عميقي را كاملا در اقتصاد جهاني طلا و صنعت استخراج طلا بر جاي خواهد گذاشت.

[M@hdi42]

تحقيقات و كاربردهاي طلا

مدتي است روي فرآيند جدايش كپه‌اي كانيهاي كم عيار (Heap Leaching) توسط اداره معادن آمريكا تحقيقات گسترده‌اي در حال انجام مي‌باشد. اين فرآيند موجب كاهش عمومي هزينه‌هاي استخراج طلا مي‌گردد. همچنين فرآيند استخراج طلا با استفاده از كربن فعال شده، از محلول جدايش حاصل از فرآيند جدايش كپه‌اي فرآيند مؤثري براي كانيهاي كم عيار تلقي مي‌گردد. كاربردهاي موفقيت آميز فرآيند مزبور در تعداد رو به افزايش معادن آمريكا و كشورهاي ديگر آشكار گرديده است، لازم به تذكر است كه اين تسهيلات براي جدايش به گونه‌اي طراحي مي‌شوند كه مسائل و مشكلات فصلي از قبيل يخ زدن محلول هاي جدايش را سبك و برطرف نمايند، موارد مواجه شده در خلال جدايش كانسارهاي زياد هوازده در مناطق استوايي Tropical با پيشرفت تكنولوژي جدايش در حال كم شدن مي‌باشند. در حال حاضر اداره معادن آمريكا همچنين در حال سرمايه‌گذاري و بررسي دقيق امكان عملي بودن استخراج طلا و نقره از طريق تزريق يك محلول جدايش از ميان سوراخهاي ايجاد شده در پيكره كاني و سپس بازيابي دوباره محلول و فرآيند نمودن آن براي بازيابي فلزات حل شده در آن مي‌باشد. اين تكنيك كه بنام عمليات استخراج درمحل (insits) شناخته مي‌شود، در مورد استخراج بعضي از انواع كانسارهاي معدني با موفقيت به كار گرفته شده است. تحقيقات در زمينه نحوه‌ها و موارد كاربرد طلا به مقدار زياد بستگي به كيفيت رو به رشد و استفاده اقتصادي محصولات آن دارد.به ويژه از طرف سازندگان فرآورده‌هاي الكترونيكي، آبكاري نقطه‌اي و ترجيحي مورد توجه بيشتر قرار گرفته است. تحقيقات روي توسعه آبكاري طلا از لحاظ كيفي با استفاده از تكنولوژي پيشرفته رسوب دهي الكتريكي در حال تداوم مي‌باشد، همچنين سرمايه گذاريهاي روي آبكاري طلا از طريق electroless (آبكاري بدون برق) همانند آبكاري (Laser - ehanced) كه مزيت‌هايي بر روشهاي سنتي دارند، در حال انجام مي‌باشند. همچنين استفاده از فيلمهاي طلا در رفلكتورهاي مادون قرمز (Infraed - reflectors) در وسايل گرمادهي تابشي و شيشه پنجره‌هاي ساختمانهاي مهندسي و طلا و آلياژهاي (طلا- كروم) جهت استفاده در كلكتورها و متمركز كننده‌هاي ادوات تبديل انرژي خورشيدي، در حالبررسي بوده و تحقيقاتي در زمينه قابليت ايجاد اتصال آلياژهاي لحيم كاري سخت كه محتوي طلا باشند براي لحيم كاري‌هاي سخت در كمپرسورهاي موتور هواپيما و ديگر مواردي كه عملكرد بالا و دقيقي مورد نظر مي‌باشد، در حال انجام است. تحقيقات جديد نيز روي خواص كاتاليزوري(Catalytic) طلا در مواردي كه نياز به كاتاليزورهاي كاملا انتخابي باشد، از قبيل پالايش نفت خام، پيشنهاد گرديده است.

نکته : در ايران توجه خاصي به فرآوري طلا نشده است و ذخاير قابل توجهي در مناطق مختلف کشور مانند زرشوران تکاب، آق دره تکاب و کوه زر دامغان وجود دارند که هر يک ويژگي هاي خاص خود را داشته و بايد از روش هاي ويژه اي براي استحصال طلاي آنها استفاده کرد. پس از شناسايي انديس‌هاي طلادار در مناطقي از كشور توسط سازمان زمين‌شناسي و اكتشافات معدني كشور مسئله فرآوري و استحصال آن مطرح و در نهايت با همكاري شركت Jingxe از كشور چين روش نسبتاً ساده و ارزان قيمت Vat Leaching براي ذخاير اكسيدي پيشنهاد گرديد كه اين تجربه براي اولين بار در كشور در سطح وسيعي انجام گرفت.يكي از مشكلات استخراج طلا اين است كه اكثر ذخاير سطحي طلا تاكنون كشف گرديده اند و كانسارهاي رگه اي طلا نسبت به ذخاير انباشتي آن نياز به معدنكاري زيرزميني دارند. بنابراين بهره برداري از ذخاير انباشته اي نياز به منابع عظيم آب دارد. هنگامي كه طلا به صورت طبيعي است به آساني توسط سيانيده كردنباطله ها جدا مي شود. اما زماني كه در داخل كانيهاي ديگر است، تصفيه و جداسازي آن مشكل است. پيريت-كالكوپيريت و آرسنيورهاي همراه طلا، تصفيه و سيانيده كردن آنرا مشكل و پرهزينه مي كند. در آمريكا، مخارج سيانيده كردن و فلوتاسيون 50/2 تا 75/8 دلار در تن است. در آفريقاي جنوبي با وجود اينكه روش هاي نوين استخراج طلا از انباشته هاي قديمي را ميسر ساخته است، ولي استخراج رگه اي عميق طلا و پلاسر قديمي آن بواسطه بالابودن درجه حرارت، فشار و رطوبت ناشي از عمق زياد معادن بسيار مشكل است.
بطور كلي روشهاي متداول استخراج طلا از سنگهاي معدني طلادار، متناسب با چگونگي وجود طلا، شامل: خاكشوئي و يا روش ثقلي،‌ ملقمه كردن،‌ كلراسيون و سيانوراسيون مي‌باشد.
در سالهاي اخير تكنولوژيهاي جديد و متنوعي براي استحصال طلا در جهان مطرح و توسعه يافته است. از اين ميان روشهاي تشويه و اكسيداسيون تحت فشار، راه خود را به صنعت طلا پيدا كرده‌اند،‌ هر چند مشكلات زيست محيطي ناشي از تسويه كانسنگ هاي سولفوري، اين روش را در تنگنا قرار داده است.سادگي روش اكسيداسيون ميكروبي و هزينه كم سرمايه گذاري آن، باعث احداث چند كارخانه در نقاط مختلف جهان شده است. در سال 1993 و 1994، دو كارخانه استحصال ميكروبي طلا با انتقال دانش فني از كشور آفريقاي جنوبي در استراليا بنا شده‌اند. در سال 1994 شركت گلدفيلداشاني كارخانه‌اي براي فرآوري ميكروبي 720 تن كنسانتره سولفوري طلا در روز، احداث كرده است. با توسعه تكنولوژي فرآوري ميكروبي طلا، اين روش در مورد استحصال ساير فلزات از قبيل: مولبيدن، كبالت، منگنز و نيز زمينه‌هاي خاصي مانند فلوتاسيون، رشد چشمگير در جهان داشته‌اند.