دانلود مقاله طلا (اکتشاف و استخراج ، فرآوری ،استحصال ، کاربرد ها )

طلا (اکتشاف و استخراج ، فرآوری ،استحصال ، کاربردها ) طلا از واژه Jval در زبان سانسکریت ، gold درآنگلوساکسون ،geolo در انگلیسی قدیم و aurum در لاتین گرفته شده که همگی به معنای طلا ( زرد ) می باشند.طلا فلزی زرد رنگ با نماد Au ، وزن مخصوص بالا (gr/cm332/19)،جرم اتمی 967/196 و عدد اتمی 79 است.

این عنصردارای سختی 5/2 تا 3 ، نرم، براق،‌ قابل انعطاف، چکش خوار، شکل پذیر، دارای شکست دندانه ای است.

طلای خالص معمولاً حاوی 8 تا 10% نقره و گاهی بیشتر است.

با افزایش نقره، رنگ سفید تری ایجاد شده و وزن مخصوص نیز کمتر می‌شود.طلا جزء گروه عناصر آزاد ، طبیعی و خالص بوده و فراوانی آن در پوسته زمین در حدود7- 10 × 4 می باشد.طلا پراکندگی بسیار گسترده‌ای دارد.

معمولاً در رگه‌های کوارتزدار در سنگ‌های دگرگونی و اسلیتی و یا در ماسه‌ها و آبرفت‌هایی که از تجزیه سنگ‌های دیگر حاصل می‌شود، وجود دارد.

طلا معمولاً به نمونه‌های فلزی دیگر مانند پیریت طلادار وابسته است.طلا نقش خود را به عنوان ذخیره پولی در هر سطحی حفظ کرده است و بانک های مرکزی ملل مختلف آن را به عنوان ذخیره پولی نگهداری می کنند.

فهرست عنواین : 1) روشهای مختلف برای فرآوری و استحصال طلا از سنگ معدن 2) مراحل مختلف و روشهای متداول فرآوری و استحصال طلا 3) تقسیم بندی کانی‌های طلا از نظر استحصال 4) دلایل سختی روشهای اندازه‌گیری طلا 5) مهمترین روشهای اندازه‌گیری طلا 6) عوامل عملیاتی در تولید طلا 7) تحقیقات و کاربردهای طلا روشهای مختلف برای فرآوری و استحصال طلا از سنگ معدن 1) شستشوی ماسه‌های طلادار ( روش ثقلی یا خاکشویی ) اولین روشی که بشر برای بدست آوردن طلا بکار برد شستشوی ماسه‌های طلادار بود.

قسمت اعظم طلایی که در ادوار گذشته استخراج می‌شد، طلای آبرفتی بود و عمل استحصال طلا به روشهای ابتدایی و سنتی صورت می‌گرفت یکی از این وسایل استفاده از لاوک، جعبه شن‌شوئی و...

بود.پس از کشف تیزاب سلطانی کانی‌های طلا‌دار را با نمک و شوره و زاج و گرد آجر مخلوط کرده و در کوره‌ای حرارت می‌دادند و بدین ترتیب طلا با توجه به وزن مخصوص بالا در ته کوره باقی می‌ماند.

استفاده از روش حرارتی و بکارگیری ترکیبات سرب از دیگر روشهای استحصال طلا در زمانهای گذشته بود.

این روش در عین حال که ابتدایی‌ترین روش علمی شناخته شده است، هنوز بعنوان روش مطمئن اندازه‌گیری عیار طلا به کار گرفته می‌شود و اصطلاح علمی کوپلاسیون یا تجزیه حرارتی نامیده می‌شود، در ایران از این روش جهت استخراج طلا از هر نوع خاک محتوی طلا استفاده می‌گردد که در اصطلاح سنتی بنام نماکاری نامیده می‌شود.

2) روش ملقمه کردن طلا توسط جیوه روش دیگر که مورد استفاده بشر قرار گرفت استفاده از جیوه می‌باشد.

جیوه فلزی است که با تشکیل ملقمه، طلای موجود در خاک را در خود جمع و حل می‌نماید.

بنابراین از این خاصیت برای آزادسازی طلا از کانی‌های دیگر استفاده می‌شود.

روش بعدی استفاده از گاز کلر در استخراج صنعتی طلا می‌باشد که در یک دوره کوتاهی انجام گرفته با کشف روش سیانوراسیون در اواخر قرن نوزدهم بدلیل مشکلات زیست محیطی مورد استفاده صنعتی قرار نگرفته است.در روش ملقمه کردن، طلا توسط جیوه از سایر مواد جدا می‌شود و سپس از طریق تبخیر نمودن از طلا جدا می‌شود.

در این روش که به فرآیند پاشیو مرسوم است، جیوه‌ای که به محیط زیست وارد می‌شود، بازیابی نمی‌شود.

3) روش سیانوراسیون و واکنش با سیانید سدیم در کانسار طلای کنگلومرایی ویت واترزراند، در آفریقای جنوبی، قسمت اعظم طلا بصورت ذرات بسیار ریز تشکیل شده است.

بعبارتی، تغلیظ مکانیکی و ملقمه سازی امکان پذیر نیست و طلا را باید به شکل محلول درآورد که این عمل با روش سیانوراسیون و واکنش با سیانید سدیم انجام می گیرد که یکی از مهمترین روش های تولید طلای آزاد دانه ریز می باشند.بدین منظور، بوسیله آسیاب ها و سنگ شکن ها، آسیاهای گلوله ای تر و کلاسیفایرها، ذرات طلا را از مواد سنگی جدا می کنند.

در پروژه های جدیدتر، این فرآیند آسیا کردن بطور زیرزمینی انجام می‌ شود.

مواد معدنی طلا دار خرد شده که ذرات طلا یا سولفید زیاد دارند، ممکن است که برای سیانیدی شدن مناسب نباشند.

فرآیندهای مقدماتی، شامل تغلیظ گرانشی، که پس از آن ملقمه سازی انجام می شود، تقریبا همیشه مورد نیاز است.

این شیوه، این امکان را فراهم می کند تا 50% طلا سریعتر از روش سیانوری استحصال شود.

تغلیظ و تمرکز گرانشی را پیش از این به کمک پارچه ای مخمل انجام می دادند.

پارچه را با یک گیره محکم می کردند و دوغاب ماده معدنی خرد شده را از آن عبور می دادند.

پارچه می بایست عمود بر جهت جریان قرار می گرفت.

ذرات چگالتر در شیارها گیر می کردند ولی ذرات کوارتز سبکتر به کمک نیروی آب شسته می شدند.پارچه مخمل دیگر استفاده نمی شود و به جای آن از کائوچوی موجدار استفاده می کنند (ضخامت mm 10، عمق شیارها mm 3، فاصله بین شیارها mm 6).

تجهیزات مکانیکی مدرن یک کمربند طولانی دارند (به عرض 5/1 متر و طول 2/7 متر) که زاویه شیب آن °110 است.

این کمربند با سرعت min / m 4/0 در خلاف جهت جریان سیال کانه دار حرکت می کند.

تئوری Vat Leaching روش سیانوراسیون طلا مهمترین روش طلای آزاد ریز دانه می‌باشد.

انحلال طلا توسط سیانور قبل از قرن نوزدهم میلادی شناخته شده بود اما تا پایان سال 1890 میلادی بطور اقتصادی مورد استفاده قرار نگرفته بود سیانور در حضور اکسیژن، طلا را حل نموده و بصورت کمپلکس سیانور طلا در می‌آید.

معمولاً طلا بصورت اکسیدی قابل لیچ شدن می‌باشد اگر طلا در زون احیاء باشد، یعنی اینکه کربن‌دار باشد، در این حالت مقاومت ثابتی نسبت به عمل سیانوراسیون دارد که مسئله Refactory Gold پیش خواهد آمد.

عوامل مؤثر در حلالیت طلا عبارتند از : 1) غلظت سیانور 2) PH محیط 3) حرارت محیط 4) اکسیژن موجود در محیط 5) نور و سطح 6) اندازه ذرات کانه خردایش شده 7) اندازه ذرات طلای آزاد 8) نفوذپذیری کانسنگ ****************************************** مطالعات قبل از عملیات لیچینگ : 1) مطالعات کانی‌شناسی 2) کانی میزبان فلز 3) اندازه ذرات فلزات قیمتی و درجه آزادی آن 4) نوع باطله همراه کانه 5) وجود پاراژنزهای همراه کانسنگ 6) نحوه توزیع طلا در کانسنگ 7) وجود کانی های سیانورکش این مطالعاتت باید به دقت انجام گیرد زیرا هر یک از عوامل فوق برای هر کانسنگ با خواص ویژه متفاوت خواهد بود.

************************************************* مراحل مختلف و روشهای متداول فرآوری و استحصال طلا : 1**) روشهای جداسازی طلای آزاد و تغلیظ طلا از کانی‌ها شامل: الف) روشهای ثقلی 1) لاوک شوئی 2) جیک 3) میزهای لرزان 4) میزهای گردان 5) جدا کننده مغناطیس 6) جدا کننده‌های گریز از مرکز 7) مخروطهای ری ایچرت (Reichert) ب) روش فلوتاسیون 2**) روشهای حل کردن فلز طلا از کانی‌ها و کنسانتره‌ها 1) روش غالگذاری (غالکاری( 2) روش ملقمه 3) روش کلریناسیون 4) روش سیانوراسیون 5) روش تیوره 6) روش‌های دیگر 3**) روشهای رسوب‌گیری طلا از محلول طلادار (روشهای بازیابی طلا) 1) روش پودر روی 1) روش پودر روی 2) روش C.I.P 3) روشC.I.L 4) روشهای دیگر 4**) ذوب و تخلیص طلا لازم به توضیح است که عملیات استحصال فلز طلا از سنگهای معدنی طلادار، متناسب با چگونگی وجود طلا در کانی متفاوت می‌باشد.

****************************************************** تقسیم بندی کانی‌های طلا از نظر استحصال الف ) کانی‌های طلای طبیعی (ناتیو) ب ) طلای همراه با سولفیدها: که در این کانی‌ها طلا بصورت ذرات آزاد یا پراکنده در سولفیدها وجود دارند.

ج) تلوریدهای طلا، که معمولا در کنار طلای ناتیو یا طلای همراه سولفیدها دیده می‌شوند، Calaverite, Krennerite کانی‌هایی هستند که شامل 40 درصد طلا و Sylvanetite حدود 25 درصد طلا دارد .

د ) طلا در سایر مینرال ها مانند آرسنیک و آنتیموان و یا با پورفیرهای مس و یا با مینرال های سرب و روی و یا با مواد کربن‌دار وجود دارد.

******************************* دلایل سختی روشهای اندازه‌گیری طلا امروزه از طلا به عنوان ردیاب مس در پی‌جوئی کانسارهای مس و مولیبدن پورفیری استفاده می‌کنند.

با وجود محاسن ردیابی- اکتشافی که طلا دارد ولی روشهای اندازه‌گیری آن به دلایل زیر از مشکل‌ترین روشها می‌باشند: 1 ) عیار عادی کم (ppb 1 تا 5 ) 2 ) پراکندگی نامنظم در کانیها، سنگ، خاک و رسوبات 3 ) تمرکز شدید بعد از آزاد شدن از کانی و سنگها به علت وزن مخصوص زیاد 4) وجود ناخالصی‌هایی مانند نقره، مس و 22 عنصر دیگر که به صورت جانشینی و یا در سطوح بلورین کانیهای طلا‌دار قرار می‌گیرند.

برای سنگها و کانیهایی که قطر بلوری آنها در حد یک میلی متر باشد 5/2 کیلوگرم نمونه وزن مطلوبی است.

برای رگه‌ها و کانیهای هیپوژن، وزن نمونه‌ها باید بیشتر از 5 کیلوگرم باشد.

وزن نمونه‌های خاک و رسوبات بین 300 تا 700 گرم متغیر است نمونه‌برداری از خاکها بیشتر باید از افق باشد.

اگر فرض کنیم که طلا به صورت یک ذره یک میلی‌گرمی در کل نمونه‌ای از سنگ و کانی پخش باشد پراکندگی آن بعد از پودر شدن نمونه یک کیلوگرمی بسیار نامنظم است.

حل مشکلات اندازه گیری طلا (ریدل 1983 ) : 1) افزایش وزن نمونه‌های سنگی و پودر شده 2 ) کاهش قطر ذرات طلا در نمونه‌های پودر شده 3 ) تمرکز ذرات درشت و تجزیه شیمیایی جداگانه آنها برای رفع مشکلات اول معمولا وزن نمونه‌های پودر شده جهت تجزیه شیمیایی باید بین 2 تا 5 گرم و در اکثر موارد 10 گرم باشد.

برای روشهای وزن سنجی، وزن نمونه‌های پودر شده بین 15 تا 150 گرم متغیر است.

مشکل دوم را می‌توان با آسیاب نمودن نمونه بصورت پودر بسیار ریز حل کرد.

برای این کار نمونه آسیاب شده را از الک منهای 150 عبور می‌دهد.

البته این روش بسیار وقت‌گیر است.

جدول شماره 1 رابطه بین قطر و تعداد ذرات طلا در یک گرم نمونه را نشان می‌دهد.

جدول شماره 1: رابطه بین قطر و تعداد ذرات طلا در یک گرم نمونه در مورد مشکل سوم باید ذرات درشت طلا را بوسیله الک کردن جدا نمود.

چنانچه 95 درصد نمونه پودر شده از الک منهای 150 عبور کند، ذرات درشت طلا تا حدود 5 درصد روی الک باقی می‌ماند.

بنابراین با تجزیه شیمیایی ذرات درشت طلا نسبت به وزن بقیه نمونه می‌توان عیار مناسبی را برای طلا در نمونه‌ها منظور داشت.

روش هایی برای حل کردن نمونه‌های پودر شده و آزاد نمودن طلا به صورت محلول 1) انحلال اسیدی 2 ) ذوب و انحلال در روش اول نمونه را در تیزاب سلطانی (3 قسمت اسید کلریدریک و 1 قسمت اسید نیتریک) حل می‌کنند.

در این تیزاب سلطانی فقط طلای آزاد و سولفیدهای طلادار (آرسنوپیریت، پیریت و کالکوپیریت) را حل می‌کنند ولی بر روی سیلیکاتها اثر ندارد.

امروزه ذوب و انحلال اسیدی که بیشتر برای روش وزن سنجی کاربرد دارد.

نمونه را در دمای 1025 درجه سانتیگراد به مدت 385 دقیقه حرارت می‌دهند تا نمونه کاملا ذوب شود و سپس توسط اسیدنیتریک و یا تیزاب سلطانی حل می‌کنند.

جدول شماره 2 خلاصه‌ای از روشهای انحلال نمونه‌های طلا را نشان می‌دهد.

جدول شماره 2: روشهای انحلال برای کانی‌ها و سنگهای پودر شده روش های ساختن محلول‌های شاهد اندازه‌گیری طلا در نمونه‌ها باید بر اساس محول‌های شاهد بسیار دقیق صورت گیرد.

سه روش مهم برای ساختن محلول‌های شاهد پیشنهاد می‌شود: 1 ) ساختن محلول ppm1000 طلا (1000 میلی گرم در لیتر ) : یک گرم طلای خالص را در اسید برومیک (HBr-Br2) و با تیزاب سلطانی حل می‌کنند و حرارت می‌دهند تا برم خارج شود.

بعد از سرد شدن باید محصول مذکور را با اسید برومیک یا اسید کلریدیک دومولار تا 1000 میلی لیتر رقیق نمود.

چنین محلولی ppm1000 طلا دارد.

2 ) تهیه محلول طلا ( 1 میلی گرم در لیتر ) : برای ساختن این محلول 1/0 میلی لیتر از محلول ppm1000 را بوسیله 100 میلی لیتر اسید برومیک و یا اسید کلریدیک دومولار رقیق می‌نماییم.

یک میلی لیتر از این محلول 1 میلی گرم در لیتر طلا دارد.

3 ) تهیه محلول شاهد از ترکیبات و املاح طلا: در این روش معمولا از کلرور مضاعف طلا و سدیم استفاده می‌شود،‌ به طوری که 504/0 گرم سدیم کلرور اوریت را در 25 میلی لیتر اسید کلریدریک یک نرمال حل نموده و حجم محلول را با آب مقطر به 50 میلی لیتر می‌رسانیم تا محول 5 میلی گرم طلا ساخته شود (1 میلی لیتر).

برای ساختن محلول‌های دقیق‌تر می‌توان محلول 5 میلی گرم را توسط اسید کلریدریک نیم نرمال رقیق کرد.

رعایت نکات زیر در این امر ضروی است: الف) اسیدها باید برای محلولهای شاهد و نمونه‌ها یکسان باشند.

اسید نیتریک (115+1) و اسید کلریدریک (15+1) و یا اسید برومیک ب) محلول‌ها را باید هر دو هفته یکبار تهیه نمود و در ظرف پلی اتیلن ریخته شوند.

ج) باید توجه داشت که حداکثر غلظت عناصر تداخل پذیر بیشتر از 50 گرم در