1. المعالجة: كيفية استخلاص البلاتين من خامات الذهب والنحاس والنيكل

يُعدّ البلاتين من أندر المعادن النفيسة وأكثرها قيمة في العالم، ويُستخدم على نطاق واسع في المحولات الحفزية للسيارات، والإلكترونيات، والمحفزات الكيميائية، وصناعة المجوهرات. ومع استمرار نمو الطلب الصناعي العالمي، أصبحت عملية استخلاص معادن مجموعة البلاتين ذات أهمية متزايدة.

على عكس الذهب أو الفضة، نادراً ما يوجد البلاتين كمعادن منفردة. بدلاً من ذلك، غالباً ما يرتبط بـ خامات الذهب والنحاس والنيكل. فعال تقنيات إثراء البلاتين ومعالجة المعادن لذا فهي ضرورية لاستخلاص البلاتين من رواسب الخام المعقدة.

تقدم هذه المقالة نظرة عامة شاملة على:

1. أنواع رواسب البلاتين

2. عمليات إثراء خام البلاتين

3. كيفية استخلاص البلاتين من خامات الذهب والنحاس والنيكل

4. المعدات الرئيسية المستخدمة في معالجة خام البلاتين

2. ما هي عملية استخلاص البلاتين؟

يشير مصطلح إثراء البلاتين إلى أساليب معالجة المعادن المستخدمة في فصل وتركيز معادن مجموعة البلاتين من الخام قبل التكرير المعدني. ولأن البلاتين نادرًا ما يوجد في صورة نقية وعادة ما يوجد بتراكيز منخفضة جدًا، فإن التركيز ضروري لتحسين القيمة الاقتصادية لخامات البلاتين.

يوجد البلاتين في العديد من الرواسب جنبًا إلى جنب مع معادن أخرى مثل النيكل والنحاس والذهبغالباً ما ترتبط هذه المعادن بالمعادن الكبريتية. والهدف من معالجة خام البلاتين هو زيادة تركيز المعادن الحاملة للبلاتين مع إزالة الصخور النفايات والمواد المصاحبة لها..

تشمل معادن مجموعة البلاتين ما يلي:

1. البلاتين (Pt)

2. البلاديوم (Pd)

3. الروديوم (Rh)

4. الإيريديوم (Ir)

5. الروثينيوم (Ru)

6. الأوزميوم (Os)

نظراً لأن تركيز معادن مجموعة البلاتين في الخامات الطبيعية غالباً ما يكون منخفضاً للغاية، فإن المعالجة الفعالة تلعب دوراً حاسماً في تعدين البلاتين الحديث. فمن خلال تحسين الخام قبل صهره، يمكن لعمليات التعدين أن تحسين استخلاص البلاتين، وخفض تكاليف المعالجة، وزيادة كفاءة عمليات التكرير اللاحقة..

في التعدين الصناعي، تعتبر عملية تركيز البلاتين خطوة أساسية بين استخراج الخامات وتكرير المعادن، مما يشكل أساس إنتاج البلاتين بكفاءة.

3. الأنواع الرئيسية لرواسب البلاتين

يوجد البلاتين في بيئات جيولوجية متعددة، ويُعدّ فهم أنواع رواسب البلاتين المختلفة أمرًا أساسيًا لاختيار أساليب التعدين والمعالجة المناسبة. وبشكل عام، يمكن تصنيف موارد البلاتين إلى ثلاثة أنواع رئيسية من الرواسب بناءً على تكوينها وتركيبها المعدني.

3.1 رواسب البلاتين الغرينية

تتشكل رواسب البلاتين الغرينية من خلال تجوية وتعرية الصخور الأولية الحاملة للبلاتين. ونظرًا لكثافته العالية واستقراره الكيميائي، يمكن أن يتراكم البلاتين في رواسب الأنهار، والرواسب الطميية، والرمال الساحلية.

تشبه هذه الرواسب رواسب الذهب الغرينية، وتحتوي عادةً على جزيئات البلاتين الخشنة مختلطة بالرمل والحصىبسبب التركيب المعدني البسيط، غالبًا ما يتم استخلاص البلاتين الغريني باستخدام طرق الفصل بالجاذبية.

3.2 رواسب البلاتين في العروق

تتشكل رواسب البلاتين الوريدية عندما تتركز المعادن الحاملة للبلاتين داخل عروق معدنية أو شقوق في الصخور المضيفةغالباً ما تحتوي هذه الرواسب على معادن مصاحبة مثل الكروميت والكبريتيدات والعناصر المعدنية الأخرى.

بالمقارنة مع رواسب الغرينية، فإن خامات البلاتين من النوع الوريدي عادة ما يكون لها بنية معدنية أكثر تعقيدًا وتتطلب أساليب معالجة معدنية أكثر تقدمًا لاستعادة المعادن القيمة.

3.3 رواسب كبريتيد النحاس والنيكل

تُعد رواسب كبريتيد النحاس والنيكل أهم مصدر عالمي للمعادن من مجموعة البلاتين (PGMs). في هذه الرواسب، يوجد البلاتين عادة مع معادن كبريتيد النحاس والنيكل.

غالباً ما يأتي إنتاج البلاتين على نطاق واسع من هذه الرواسب، حيث يتم استخراج البلاتين على شكل منتج ثانوي أثناء عمليات تعدين النحاس والنيكلومن الأمثلة الشهيرة مجمع بوشفيلد في جنوب إفريقيا ومنطقة نوريلسك للتعدين في روسيا.

4. عمليات معالجة خامات البلاتين المختلفة

تتطلب أنواع خامات البلاتين المختلفة عمليات معالجة مختلفة تبعًا لخصائصها التركيب المعدني، وتوزيع حجم الجسيمات، والتكوين الجيولوجييُعد اختيار طريقة المعالجة المناسبة أمرًا ضروريًا لتحقيق استخلاص فعال للبلاتين وتحسين القيمة الاقتصادية الإجمالية للخام.

في مجال تعدين البلاتين ومعالجة المعادن، صُممت طرق التركيز لـ فصل المعادن الحاملة للبلاتين عن المواد المصاحبة لها، وتركيز المعادن الثمينة قبل عمليات التكرير المعدني.تشمل التقنيات الأكثر شيوعًا المستخدمة في معالجة خام البلاتين الفصل بالجاذبية، والتعويم الرغوي، وعمليات التركيز المدمجة.

تختلف عملية التدفق المحددة وفقًا لنوع رواسب البلاتين.

4.1 معالجة خام البلاتين الغريني

تحدث ترسبات البلاتين الغرينية عادةً في رواسب الأنهار، أو الرواسب الطميية، أو الرمال الساحليةحيث تتراكم جزيئات البلاتين بسبب كثافتها العالية.

لأن التركيب المعدني بسيط نسبياً، وغالباً ما تكون جزيئات البلاتين خشنة، يُعد الفصل بالجاذبية الطريقة الأكثر استخدامًا في المعالجة لتعدين البلاتين الغريني.

تتضمن عملية الاستفادة النموذجية ما يلي:

الخام ← الغربلة ← الفصل الأولي ← التركيز ← إزالة الشوائب

تُزيل عملية الغربلة المواد كبيرة الحجم والشوائب. وخلال عملية الفصل الأولي، تُفصل جزيئات البلاتين الثقيلة عن الرمل والحصى الأخف وزنًا باستخدام اختلافات الكثافة. ثم يُجرى تحسين إضافي للمركز للحصول على منتج بلاتين عالي الجودة.

تُستخدم طريقة المعالجة هذه على نطاق واسع لأنها فعال، واقتصادي، وصديق للبيئة لاستخلاص البلاتين من الرواسب الغرينية.

4.2 إثراء خام البلاتين الوريد

تحتوي رواسب البلاتين من النوع الوريدي عادةً على هياكل معدنية معقدة ومعادن متعددة مرتبطة بها، بما في ذلك الكروميت والكبريتيدات والعناصر المعدنية الأخرى.

ونظراً لهذا التعقيد، غالباً ما تتطلب عملية الاستفادة أساليب معالجة المعادن المدمجة لتحقيق فصل فعال.

بالنسبة لخامات البلاتين المؤكسدة، أ عملية الفصل بالجاذبية والتعويم المدمجة يُستخدم هذا الأسلوب غالبًا لتحسين استخلاص المعادن. بالنسبة لخامات البلاتين الكبريتية، التعويم الرغوي تُعد هذه الطريقة عموماً الأكثر فعالية لفصل المعادن الحاملة للبلاتين عن المواد المصاحبة لها.

تسمح هذه العمليات بتركيز معادن البلاتين الثمينة في حجم أصغر من المواد المناسبة لمزيد من المعالجة المعدنية.

4.3 معالجة خام كبريتيد النحاس والنيكل

تمثل رواسب كبريتيد النحاس والنيكل أهم مصدر عالمي للمعادن من مجموعة البلاتين (PGMs)في هذه الرواسب، يوجد البلاتين عادة مع معادن كبريتيد النحاس والنيكل.

في عمليات التعدين الصناعية، يتم استخلاص البلاتين عادةً على شكل منتج ثانوي لعمليات إثراء النحاس والنيكل.

يتضمن مسار المعالجة النموذجي ما يلي:

الخام ← التكسير ← الطحن ← التعويم بالجملة ← فصل النحاس والنيكل ← معالجة المركزات

أثناء عملية التعويم، يتم استخلاص معادن كبريتيد النحاس والنيكل أولاً على شكل مركزات كبيرة. وتُركّز معادن مجموعة البلاتين داخل هذه المركزات، ثم تُستخلص لاحقاً خلال مراحل الصهر والتكرير.

يُمكّن هذا النهج المتكامل للمعالجة شركات التعدين من استخلاص معادن ثمينة متعددة في وقت واحد مع تحقيق أقصى استفادة من الموارد.

5. استخلاص البلاتين من خامات الذهب

على الرغم من أن البلاتين يرتبط عادةً برواسب النحاس والنيكل، إلا أنه يمكن أن يوجد أيضًا في بعض رواسب خام الذهبفي هذه الحالات، قد يوجد البلاتين مع الذهب في معادن الكبريتيد أو السبائك الطبيعية أو تجمعات المعادن المعدنية المعقدة.

يتطلب استخلاص البلاتين من خامات الذهب عادةً معالجة دقيقة للمعادن لأن معادن البلاتين غالباً ما توجد في تركيزات منخفضة للغاية وقد تتوزع بدقة داخل الخام.

تتضمن عملية معالجة خامات الذهب التي تحتوي على البلاتين عادةً ما يلي:

الخام ← التكسير ← الطحن ← الفصل بالجاذبية ← التعويم ← الصهر

في المرحلة الأولية، تُقلَّص أحجام كتل الخام الكبيرة عن طريق التكسير لتجهيزها لمزيد من المعالجة. ثم يُطحن الخام طحناً ناعماً لتحرير المعادن الحاملة للبلاتين من الصخور المحيطة.

يمكن استخدام الفصل بالجاذبية لاستخلاص جزيئات البلاتين الخشنة أو المعادن الثقيلة. وفي الحالات التي يرتبط فيها البلاتين ارتباطًا وثيقًا بمعادن الكبريتيد، غالبًا ما تُستخدم عملية التعويم لتركيز المكونات القيّمة في مُركّز غني بالكبريتيد.

بعد عملية التخصيب، يتم إرسال المركز إلى المعالجة المعدنية حيث يتم كل من معادن مجموعة الذهب والبلاتين ويمكن استخلاصها من خلال الصهر والتكرير.

يمكن أن يؤدي استخلاص البلاتين كمنتج ثانوي من معالجة خام الذهب إلى تحسين كبير في القيمة الاقتصادية الإجمالية لعملية التعدينوخاصة عندما تكون أسعار البلاتين مرتفعة في الأسواق العالمية.

6. خطوات معالجة البلاتين الأساسية والمعدات المهمة

تعتمد كفاءة استخلاص البلاتين على سلسلة من مراحل معالجة المعادن المصممة بدقة. في مصانع تركيز خام البلاتين، تُستخدم أنواع مختلفة من المعدات لتقليل حجم الخام تدريجيًا، وتحرير المعادن القيّمة، وتركيز معادن مجموعة البلاتين.

تتضمن الخطوات الرئيسية في معالجة خام البلاتين عادةً ما يلي التكسير، والطحن، والتعويم، والفصل بالجاذبيةحيث يلعب كل منها دورًا مهمًا في تحسين استخلاص البلاتين.

6.1 معدات التكسير

التكسير هو المرحلة الأولى من معالجة خام البلاتين. والغرض الرئيسي منه هو قم بتقليص كتل الخام الكبيرة إلى جزيئات أصغر مناسبة لمزيد من الطحن وفصل المعادن.

تشمل معدات التكسير الشائعة المستخدمة في مصانع معالجة البلاتين ما يلي:

1. الكسارات الفكية

2. الكسارات المخروطية

3. الكسارات الصدمية

تقوم هذه الآلات بتكسير الخام وإعداده للمرحلة التالية من معالجة المعادن.

6.2 معدات الطحن

تُعدّ عملية الطحن، أو ما يُعرف أيضًا بالتكسير، إحدى أهم الخطوات في عملية استخلاص البلاتين. والهدف من هذه المرحلة هو اطحن الخام إلى جزيئات دقيقة حتى يمكن تحرير المعادن الحاملة للبلاتين بالكامل من الصخور المحيطة..

تشمل معدات الطحن الشائعة ما يلي:

1. مطاحن الكرات

2. مطاحن قضبان

3. مطاحن SAG (مطاحن الطحن شبه الذاتية)

4. مطاحن AG (مطاحن الطحن الذاتي)

يُعد التحكم المناسب في حجم الطحن أمرًا ضروريًا لأن عدم كفاية التحرير يمكن أن يقلل من استخلاص البلاتين خلال مراحل المعالجة اللاحقة.

6.3 معدات التعويم الرغوي

تُعدّ عملية التعويم الرغوي إحدى العمليات أكثر الطرق استخداماً لاستخلاص معادن مجموعة البلاتين من خامات الكبريتيدتفصل هذه العملية المعادن الثمينة عن الشوائب باستخدام الاختلافات في خصائص السطح.

أثناء عملية التعويم، يجب على المشغلين التحكم بعناية في العديد من المعايير، بما في ذلك:

1. قيمة الرقم الهيدروجيني

2. درجة حرارة

3. كواشف التعويم مثل المجمعات والمُرغية

تشمل معدات التعويم الشائعة المستخدمة في مصانع معالجة البلاتين ما يلي:

1. آلات التعويم SF

2. آلات التعويم BF

3. خلايا التعويم الميكانيكي المهواة XEF

تسمح أنظمة التعويم هذه للمعادن الحاملة للبلاتين بالالتصاق بفقاعات الهواء والصعود إلى السطح على شكل مركز.

6.4 معدات الفصل بالجاذبية

يُعد الفصل بالجاذبية فعالاً بشكل خاص في عمليات الاستعادة. جزيئات البلاتين الخشنةوخاصة في رواسب الغرينية وبعض أنواع الخامات الوريدية.

تشمل معدات الفصل بالجاذبية الشائعة ما يلي:

1. منحدرات حلزونية

2. طاولات مهتزة

3. آلات التثبيت

تفصل هذه الأجهزة المعادن بناءً على اختلافات الكثافة، مما يسمح بتركيز جزيئات البلاتين الثقيلة بكفاءة.

7. العوامل الرئيسية التي تُحسّن استخلاص البلاتين

يتطلب تحقيق أقصى قدر من استخلاص البلاتين عناية فائقة بعدة عوامل رئيسية طوال عملية المعالجة. ولا يعتمد الاستخلاص الفعال على معدات وتقنيات معالجة المعادن المستخدمة فحسب، بل يعتمد أيضًا على خصائص الخام، والمعايير التشغيلية، وتصميم العملية.

7.1 علم المعادن للخامات

فهم الخصائص المعدنية للخام يُعدّ البلاتين عنصرًا أساسيًا. قد يوجد في معادن الكبريتيد، أو الأكاسيد، أو في صورته المعدنية الأصلية، وغالبًا بتراكيز منخفضة جدًا. تساعد الدراسات المعدنية التفصيلية في تحديد ما يلي:

• أنسب طرق المعالجة

• حجم التحرير للطحن

• المزيج الأمثل من الفصل بالجاذبية والتعويم

يضمن التحليل المعدني الدقيق فصل المعادن الثمينة الحاملة للبلاتين بكفاءة عن الشوائب.

7.2 التحكم في حجم الطحن

سليم حجم الطحن يُعدّ الطحن الدقيق أمرًا بالغ الأهمية لاستخلاص معادن البلاتين. فالطحن المفرط قد يُنتج جزيئات متناهية الصغر يصعب استخلاصها بعملية التعويم، بينما يؤدي الطحن غير الكافي إلى بقاء المعادن القيّمة محصورة في الخام. ويؤثر التحكم في حجم الجزيئات بشكل مباشر على عملية الاستخلاص. معدلات استخلاص البلاتين وجودة المركزات.

7.3 تحسين كواشف التعويم

كواشف التعويم، بما في ذلك جامعو الرغوة، ومُخضِعو الرغوة، ومُعدِّلو الرغوةتلعب هذه العوامل دورًا رئيسيًا في استخلاص البلاتين. ويضمن اختيار نوع الكاشف المناسب وجرعته التصاق المعادن الحاملة للبلاتين بفقاعات الهواء بكفاءة، مما يعزز الاستخلاص ويقلل الفاقد في المخلفات.

7.4 تصميم العمليات وتحسين الدوائر

دائرة معالجة مصممة بشكل جيد تحقق التوازن التكسير، والطحن، والفصل بالجاذبية، والتعويم يُعدّ ذلك ضروريًا لتحقيق معدلات استخلاص عالية. ويُمكّن تحسين تدفق العمليات، ووقت الإقامة، وتكوين المعدات عمليات التعدين من زيادة إنتاج البلاتين إلى أقصى حد مع تقليل تكاليف المعالجة إلى أدنى حد.

7.5 التحكم والمراقبة التشغيلية

المراقبة المستمرة للمعايير الرئيسية مثل الرقم الهيدروجيني، ودرجة الحرارة، وكثافة المعلق، وتركيز الكاشف يضمن ذلك أداءً مستقرًا لعملية التعويم. ويقلل التحكم التشغيلي السليم من فقدان المعدن، ويحسن درجة تركيزه، ويزيد من الكفاءة الإجمالية لعملية استخلاص البلاتين.

8. الخاتمة

مع استمرار تزايد الطلب العالمي على المعادن النفيسة، بات استخلاص البلاتين من خامات الذهب والنحاس والنيكل ذا أهمية متزايدة. وتتطلب أنواع رواسب البلاتين المختلفة طرق معالجة متباينة، تشمل الفصل بالجاذبية لخامات الغرينية، والعمليات المركبة لخامات العروق، والتعويم لخامات كبريتيد النحاس والنيكل.

باستخدام تقنيات متقدمة معدات التكسير والطحن والتعويم والفصل بالجاذبيةيمكن لعمليات التعدين أن تحسن بشكل كبير معدلات استخلاص البلاتين وكفاءة استخدام الموارد بشكل عام.

يُعد اختيار معدات معالجة المعادن المناسبة وتصميم عملية إثراء مُحسّنة مفتاحين أساسيين لنجاح استخلاص البلاتين.

9. الأسئلة الشائعة حول معالجة البلاتين

9.1 ما هي عملية استخلاص البلاتين؟

تُعرف عملية استخلاص البلاتين باسم عملية فصل وتركيز معادن مجموعة البلاتين من الخام. يتضمن ذلك التكسير والطحن والفصل بالجاذبية والتعويم لإنتاج مركز عالي الجودة مناسب للصهر والتكرير.

9.2 كيف يتم استخلاص البلاتين من خامات الذهب والنحاس والنيكل؟

غالباً ما يوجد البلاتين بجانب الذهب والنحاس والنيكل في خامات الكبريتيد أو الأكسيد. وعادةً ما تتضمن عملية الاستخلاص التكسير، والطحن، والفصل بالجاذبية، والتعويمثم يتبع ذلك التكرير المعدني. وفي بعض الحالات، يُستخلص البلاتين كمنتج ثانوي لمعالجة النحاس أو النيكل.

9.3 ما هي الأنواع الرئيسية لرواسب البلاتين؟

الأنواع الرئيسية الثلاثة لرواسب البلاتين هي:

1. رواسب البلاتين الغرينية – جزيئات البلاتين الخشنة في رواسب الأنهار أو الرواسب الطميية.

2. رواسب البلاتين في الأوردة – معادن البلاتين في العروق، وغالباً ما ترتبط بالكروميت أو الكبريتيدات.

3. رواسب كبريتيد النحاس والنيكل – المصدر الأكثر أهمية للمعادن النفيسة، حيث يتم استخلاص البلاتين كمنتج ثانوي.

9.4 ما هي طرق المعالجة الشائعة المستخدمة لخامات البلاتين؟

تشمل الطرق الشائعة ما يلي:

• الانفصال بفعل الجاذبية لجزيئات البلاتين الخشنة

• التعويم الرغوي للكبريتيد أو البلاتين المنتشر بدقة

• الجمع بين الجاذبية والطفو للخامات المعقدة
  تضمن هذه الطرق أقصى قدر من استخلاص معادن مجموعة البلاتين مع تقليل النفايات.

9.5 ما هي العوامل التي تؤثر على استخلاص البلاتين في عملية التخصيب؟

تشمل العوامل الرئيسية ما يلي:

• علم المعادن للخامات – وجود البلاتين وارتباطاته المعدنية

• حجم الطحن – التحرير السليم للمعادن

• تحسين كواشف التعويم – جامعات ومُخضِعات رغوة مناسبة

• تصميم العمليات والتحكم التشغيلي - تحسين كفاءة المعدات والدوائر

يمكن للتحكم الدقيق في هذه العوامل أن يحسن بشكل كبير معدلات استخلاص البلاتين وجودة المركز.