التعدين وإثراء الخامات

العمل لا يبدأ بجرعة جير بل بقياس كم من الحمض سيولّده الخام وكم سيستهلك. فمحاسبة الحمض–القاعدة (ABA) تحدّد جهد توليد الحمض وجهد التعديل؛ وتُعدّ نسبة NP/AP فوق 3 غير مولّدة للحمض عمومًا، ودون 1 مولّدة له. أما النطاق غير المؤكد بينهما فيتطلب اختبار التوليد الصافي للحمض (NAG) وتجارب الخلايا الحركية.

وعلى العينات نفسها تُفصل أنواع الكبريت: فالكبريت البيريتي ليس ككبريت الكبريتات، والحساب المبني على الكبريت الكلي يضخّم جهد الحمض. ولجانب التعويم يُحدَّد مقاس تحرّر البيريت/الكالكوبيريت ومحتوى الطين؛ ولجانب النض يُقاس مختبريًا طلب الخام من السيانيد والجير.

وعلى جانب مياه التصريف والمياه الصناعية لا يكفي pH وحده كبيان. إذ تُطلب الحموضة والقلوية وتوزيع Fe²⁺/Fe³⁺ وAl وMn والكبريتات والعسر معًا؛ ودون أخذ عينات موسمية لا يمكن اختيار التدفق التصميمي ولا حمل الحموضة اختيارًا صحيحًا.

يُظهر منحنى طلب الجير كيف يستجيب pH لزيادة الجرعة ويكشف مناطق التنظيم. وفي مياه AMD نادرًا ما يكون هذا المنحنى مستقيمًا: تظهر هضبة حيث يكتمل التحلل المائي لـ Fe وAl، وانعطافة ثانية حيث يبدأ Mn بالترسّب. وتُبنى الجرعة التصميمية لا على الهضبة بل فوق منطقة ترسيب المعدن المستهدف بقليل.

وعلى جانب التعويم لا تُثبَّت جرعة الجير ثم يُقرأ pH؛ بل تُجرى اختبارات حركية عند عدة مستويات pH ويُستخرج منحنى الاستخلاص–العيار عند كل مستوى. والهدف ليس أعلى استخلاص بل أدنى pH يُبقي عياري الكبريت والحديد في المركّز دون مواصفة المصهر.

ويجب أن تُجرى الاختبارات بالمياه المُعادة الفعلية للمصنع لا بمياه الصنبور. فالمياه المُعادة الحاملة للكالسيوم والكبريتات وبقايا الكواشف تعطي pH أمثل مختلفًا عن المياه العذبة للخام نفسه، وهذا الفارق يتحول إلى مفاجأة أثناء التشغيل التجريبي.

عند الاستهلاك المرتفع يخفض إطفاء الجير الحي في الموقع تكلفة وحدة المادة الفعّالة بوضوح. وتُصمَّم وحدة الإطفاء على نسبة ماء/CaO بين 3:1 و5:1 وزنًا مع تحكم في حرارة المخرج؛ ولأن التفاعل يطلق نحو 1,140 kJ لكل kg من CaO فإن تصريف البخار ومياه التبريد يدخلان في الحساب.

وفصل الحصى (grit) هو مصدر معظم الأعطال. فالنوى غير المُطفأة والشوائب التي لا تُزال تُبري مضخات التجريع وصمامات التحكم وتفسد قابلية تكرار الجرعة. وارتفاع نسبة الحصى فوق المتوقع يشير عادةً إلى دفعة انخفضت تفاعليتها أو حُرقت زيادة.

وتُقاس كثافة المعلّق المُحضَّر باستمرار ويُصحَّح حجم التجريع بناءً عليها. فبدون قياس الكثافة يظن المشغّل أنه يجرّع الحجم نفسه بينما تتغير كمية المادة الفعّالة من دفعة إلى أخرى؛ ومعظم التذبذب غير المفسَّر في منحنى استهلاك الجير مصدره هنا.

نقطة التجريع لا تقل أهمية عن مقدار الجرعة. فالجير المضاف في دائرة الطحن يحقق الكبح نفسه بكاشف أقل بفضل طول زمن التلامس والسطح المكسور حديثًا؛ أما الجير المضاف عند وحدة التكييف فيناسب التصحيح السريع لكنه لا يمنع هبوط pH على امتداد الدائرة. وتستخدم أغلب المصانع الاثنين معًا: الحمل الأساسي في الطحن والضبط الدقيق عند التكييف.

وتشغيل الخشن والماسح عند pH واحد عادة شائعة تكلّف استخلاصًا في الماسح غالبًا. فيُختار pH مرتفع في الخشن من أجل الانتقائية، وأدنى بدرجة أو درجتين في الماسح لالتقاط المعادن الثمينة الهاربة؛ ثم يُرفع pH مجددًا في مراحل التنقية.

وقطب pH داخل العجينة بندٌ من بنود الصيانة. فبدون تركيب ذاتي التنظيف ومعايرة منتظمة وتحقق متقاطع مع عينات المختبر، تلاحق حلقة التحكم رقمًا خاطئًا. وانحراف القطب من أكثر الأسباب تكرارًا لارتفاع استهلاك الجير دون أن يُلاحظ.

يُجرَّع الجير في دائرة الطحن ويُرفع pH إلى النطاق المستهدف قبل إضافة السيانيد. وعكس الترتيب — السيانيد أولًا ثم الجير — يجعل مكوّنات الخام المستهلكة للحمض تستهلك السيانيد الحر فينشأ خطر انطلاق HCN. وهذا الترتيب ينبغي أن يكون مكتوبًا في إجراءات التشغيل.

وتجري المتابعة كملف pH خزانًا بخزان إلى جانب معايرة CaO الحر. وهبوط pH من الخزان الأول إلى الأخير أمر طبيعي؛ ومقدار الهبوط يقول عن طلب الخام للحمض أكثر مما تقوله القيمة المطلقة. وحين ينزل CaO الحر تحت 150 ppm يكون النطاق قد فقد حمايته.

ويظهر ثمن الإفراط في دائرة الامتزاز: فتراكم كربونات الكالسيوم على سطح الكربون المنشّط يخفض سعة تحميل الذهب ويزيد تواتر الغسيل الحمضي. والتراجع التدريجي في أداء الكربون سببه في الغالب ليس الكربون نفسه بل قلوية أُبقيت أعلى من اللازم في النض.

يبدأ الخط بالتهوية. فـ Fe²⁺ لا يترسّب عند أي pH معقول قبل أكسدته إلى Fe³⁺؛ وتخطّي التهوية يعني إما ظهور الحديد في التصريف أو الاضطرار إلى رفع pH فوق 10.5 لترسيبه، وهو ما يرفع استهلاك الجير وحجم الحمأة معًا. كما تجرّد التهوية ثاني أكسيد الكربون فتخفض طلب الجير.

وترفع المرحلة الأولى pH إلى 4.5–6.0 بكربونات الكالسيوم. وتغطي هذه المرحلة معظم الحمض الحر بكاشف رخيص وتنتج حمأة جبسية الغالب تنزح ماءها جيدًا. ولمنع تدرّع حبيبات الحجر الجيري بهيدروكسيد الحديد يُختار نظام تلامس مميّع أو نبضي؛ فالعمود ذو الطبقة الثابتة ينسدّ خلال أسابيع على الماء نفسه.

وترفع المرحلة الثانية pH إلى 8.5–9.5 بالجير المطفأ فيترسّب Fe وAl كهيدروكسيدات. وعند وجود المنغنيز ينتقل الهدف إلى 9.5–10.5. ومع تشغيل إعادة تدوير الحمأة (HDS) يبلغ صلب التدفق السفلي 20–35% — وهو القرار التصميمي الوحيد الذي يخفض حجم التخلّص من الحمأة عدة أضعاف. وقبل التصريف يُعاد ضبط pH إلى حدّ الرخصة بثاني أكسيد الكربون أو بالمزج المتدرّج.

في المكثّف يغيّر الجير الشحنة السطحية وبنية الندف ومن ثم يؤثر مباشرة في أداء المُلبِّد. فالجرعة نفسها من متعدد الأكريلاميد الأنيوني تعطي سرعة ترسيب مختلفة عند pH 8 عنها عند pH 11؛ وتحسين جرعة المُلبِّد بمعزل عن جرعة الجير جهد ضائع.

ويحدّد صلب التدفق السفلي كمية الماء الذاهبة إلى منشأة المخلفات ومن ثم الحمل الذي يتحمّله جسم السد. وفي المواقع المتجهة إلى التخزين المرشَّح أو العجيني يعمل الجير أيضًا كجزء من منظومة الرابط، إذ يتطلب تنشيط خبث الأفران العالية وسطًا قلويًا.

وتُتابَع كيمياء الماء الطافي على حدة لأنها تعود إلى الدائرة. فتراكم الكالسيوم والكبريتات يحكم انتقائية التعويم وتقشّر الأنابيب معًا، بينما يُتابَع السيانيد المتبقي والثيوسيانات لأغراض التصريف وسلامة الموقع. وفي جسم السد وطبقات التصريف وطرق النقل يسري منطق التدرّج الحبيبي نفسه المستخدم في تطبيقات البنية التحتية للطرق.

تجريع الجير ليس معاملًا يُضبط ويُنسى. فحين يتغير نطاق الخام يتغير معه محتوى البيريت وطلب الحمض؛ وفي الموسم الممطر يرتفع تدفق AMD بينما يخفّ تركيز الحموضة، ويحدث العكس في الموسم الجاف. لذا يجب أن تُبنى استراتيجية التحكم على حاصل التدفق × حمل الحموضة لا على التدفق وحده.

وعلى صعيد السجلات تُحفظ ثلاث سلاسل على الأقل معًا: استهلاك الكواشف (kg/t وkg/يوم)، وقيم pH في الدوائر، وجودة المنتج (عيار المركّز، استخلاص النض، معادن التصريف). وهذه السلاسل لا تقول شيئًا حين تُقرأ منفردة؛ أما تراكبها فيُظهر عادةً بنظرة واحدة سبب ارتفاع استهلاك الجير.

وفي المواقع التي تستخدم السيانيد تكون سجلات القلوية موضوعًا مباشرًا لتدقيقات مدونة الإدارة الدولية للسيانيد؛ وفي خطوط AMD تُطلب معاملات رخصة التصريف وسجلات التخلص من الحمأة. ولدراسة تجريع خاصة بخامك ومياهك يمكنك التواصل معنا بنتائج تحاليلك عبر صفحة الاتصال.