Yığın liçi - Heap leaching
Yığın liçi , değerli metalleri , bakırı , uranyumu ve diğer bileşikleri, belirli mineralleri emen ve onları diğer toprak malzemelerinden ayrıldıktan sonra yeniden ayıran bir dizi kimyasal reaksiyon kullanarak cevherden çıkarmak için kullanılan endüstriyel bir madencilik işlemidir . Yerinde madenciliğe benzer şekilde , yığın liçi madenciliği , cevheri bir astar üzerine yerleştirmesi ve daha sonra kimyasalları damlama sistemleri yoluyla cevhere eklemesi bakımından farklılık gösterirken , yerinde madencilik bu astarlardan yoksundur ve mineralleri elde etmek için hamile çözeltiyi yukarı çeker. Yığın liçi, yüzdürme, çalkalama ve tekne liçi gibi geleneksel işleme yöntemlerine kıyasla istenen konsantreleri daha düşük maliyetle ürettiği için modern büyük ölçekli madencilik operasyonlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ek olarak, döküm liçi çoğu bakır madenciliği operasyonunun önemli bir parçasıdır ve üretilen malzemenin kalite derecesini diğer faktörlerle birlikte belirler.
Döküm liçinin madencilik süreci üzerindeki karlılığı nedeniyle, yani madencilik sürecinin ekonomik uygulanabilirliğine önemli ölçüde katkıda bulunabileceğinden , liç işleminin sonuçlarını ekonomik genel proje değerlendirmesine dahil etmek avantajlıdır.
Sürecin eski kökenleri vardır; imalatı için klasik yöntemlerden biri Copperas (demir sülfat) kadar yığın olarak demir pirit ve toplamak sızıntı suyu daha sonra üretmek üzere demir ile kaynatıldı yığın gelen demir (II) sülfat .
süreç
Çıkarılan cevher genellikle küçük parçalar halinde ezilir ve geçirimsiz plastik veya kil kaplı bir liç pedi üzerine yığılır ve burada değerli metalleri çözmek için bir liç çözeltisi ile sulanabilir. Sprinkler bazen sulama için kullanılırken, operasyonlarda buharlaşmayı en aza indirmek , liç çözeltisinin daha düzgün dağılımını sağlamak ve maruz kalan mineralin zarar görmesini önlemek için daha sık damla sulama kullanılır . Çözelti daha sonra yığından süzülür ve hem hedefi hem de diğer mineralleri süzer. "Liç döngüsü" olarak adlandırılan bu süreç, genellikle basit oksit cevherleri (örneğin çoğu altın cevheri) için bir veya iki aydan nikel laterit cevherleri için iki yıla kadar sürer . Çözünmüş mineralleri içeren liç çözeltisi daha sonra toplanır, hedef minerali geri kazanmak ve bazı durumlarda diğer mineralleri çökeltmek için bir proses tesisinde işlenir ve reaktif seviyeleri ayarlandıktan sonra yığına geri dönüştürülür. Hedef mineralin nihai geri kazanımı, içerilen maden akışı dökümü liçli sülfür bakır cevherlerinin %30'undan, süzülmesi en kolay cevherler, bazı oksit altın cevherleri için %90'ın üzerine kadar değişebilir .
Yığın liçi işlemi sırasında ele alınması gereken temel sorular şunlardır:
- Cevheri kırma yatırımı, geri kazanım ve geri kazanım oranındaki potansiyel artışla haklı çıkarılabilir mi?
- Ekonomik olarak arıtılabilen bir çözelti üretmek için asit konsantrasyonu zaman içinde nasıl değiştirilmelidir?
- Bir yığının biçimi, kurtarma ve çözüm derecesini nasıl etkiler?
- Herhangi bir koşul kümesi altında, liç çözeltisi kalitesi kritik bir sınırın altına düşmeden önce ne tür bir geri kazanım beklenebilir?
- Hangi geri kazanım (ölçülebilir ölçü) beklenebilir?
Son yıllarda, bir aglomerasyon tamburunun eklenmesi, daha verimli bir liç sağlayarak yığın liçi prosesini iyileştirmiştir. Lastik tahrikli Sepro Aglomerasyon Tamburu gibi döner tamburlu aglomeratör, ezilmiş cevher tozlarını alarak ve bunları daha düzgün parçacıklar halinde toplayarak çalışır. Bu, liç çözeltisinin yığın içinden süzülmesini ve partiküller arasındaki kanallardan geçmesini çok daha kolay hale getirir.
Bir aglomerasyon tamburunun eklenmesi ayrıca, daha konsantre, homojen bir karışım elde etmek ve özütlemenin yığından önce başlamasına izin vermek için liç çözeltisini cevher ince maddelerle önceden karıştırabilme avantajına da sahiptir.
Yığın liçi tasarımı, son birkaç yılda yeni malzemelerin ve gelişmiş analitik araçların kullanılmasıyla önemli ilerlemeler kaydetmiş olsa da, endüstriyel deneyimler, tasarım sürecini kaplamanın ötesine ve kaya yığınının kendisine genişletmenin önemli yararları olduğunu göstermektedir. Cevherin liç için fiziksel ve hidrolik (hidrodinamik) özelliklerinin karakterizasyonu, cevherin temel özelliklerinin doğrudan ölçümüne odaklanır, yani:
- Yığın yüksekliği ve cevher yığın yoğunluğu arasındaki ilişki (yoğunluk profili)
- Yığın yoğunluğu ve süzülme kapasitesi arasındaki ilişki (iletkenlik profili)
- Yığın yoğunluğu, gözeneklilik ve bileşenleri (mikro ve makro) arasındaki ilişki
- Nem içeriği ve süzülme kapasitesi arasındaki ilişki (iletkenlik eğrisi)
- Yukarıda belirtilen parametreler ile cevher hazırlama uygulamaları (madencilik, kırma, aglomerasyon, kürleme ve yerleştirme yöntemi) arasındaki ilişki
Teorik ve sayısal analiz ve operasyonel veriler, bu temel mekanizmaların ölçek, boyutsallık ve heterojenlik tarafından kontrol edildiğini ve bunların tümü laboratuvardan sahaya metalurjik ve hidrodinamik özelliklerin ölçeklenebilirliğini olumsuz yönde etkilediğini göstermektedir. Bu mekanizmaların ortadan kaldırılması, yığının ömrü boyunca yankılanacak ve operasyonun mali getirisini etkileyen bir dizi pratik ve mali sorunla sonuçlanabilir. Yaygın olarak kullanılan metalurjik testlerin ve gerçek zamanlı 3B izleme yoluyla toplanan verilerin entegrasyonunun ötesine geçen prosedürler sayesinde, yığın ortamının fizikokimyasal özelliklerinin daha eksiksiz bir temsili karakterizasyonu elde edilir. Bu gelişmiş anlayış, yığın içinde ortamın gerçekten temsili bir örneğini oluşturma açısından önemli ölçüde daha yüksek bir doğruluk derecesi ile sonuçlanır.
Yukarıda tanımlanan karakterizasyona bağlı kalarak, endüstrinin fiili kara kutu yaklaşımından fizikokimyasal olarak kapsayıcı bir endüstriyel reaktör modeline geçmesine izin vererek, yığın liçi ortamlarının daha kapsamlı bir görünümü gerçekleştirilebilir .
Değerli metaller
Ezilmiş cevher seyreltik bir alkali siyanür çözeltisi ile sulanır . Hazır bir solüsyonda çözünmüş değerli metalleri içeren solüsyon , bir depolama (hamile solüsyon) havuzuna akacağı yığının altındaki astara ulaşana kadar ezilmiş cevherin içinden süzülmeye devam eder. Değerli metalleri hamile çözeltiden ayırdıktan sonra, seyreltik siyanür çözeltisi (şimdi "çorak çözelti" olarak adlandırılır) normalde yığın liçi işleminde yeniden kullanılır veya ara sıra artık siyanürün arıtıldığı ve endüstriyel su arıtma tesisine gönderilir. artık metaller uzaklaştırılır. Tropikler gibi çok yüksek yağış alan bölgelerde, bazı durumlarda, arıtmadan sonra çevreye deşarj edilen fazla su vardır ve arıtma uygun şekilde gerçekleştirilmezse olası su kirliliğine neden olabilir.
Bu yöntemle bir altın yüzük üretimi, 20 ton atık malzeme üretebilir.
Ekstraksiyon aşamasında, altın iyonları siyanür ile kompleks iyonlar oluşturur:
Altının geri kazanılması, bir redoks reaksiyonu ile kolaylıkla sağlanır :
En sık kullanılan yöntem, seçici emmesine çözeltiden altın ya da aktive edilmiş karbon kullanılarak, ya da çıkarmak için Merrill-Crowe yöntemi çinko tozu ilave edilir altın ve çinko çökelmesine neden olmak için. İnce ürün, doré (altın-gümüş çubuklar) veya daha sonra başka bir yerde rafine edilen çinko-altın çamuru olabilir.
Bakır cevherleri
Yöntem, bakırı cevherlerinden eritmek için sülfürik asit kullanılması dışında, yukarıdaki siyanür yöntemine benzer . Asit, solvent ekstraksiyon devresinden geri dönüştürülür ( solvent ekstraksiyon-elektrokazanma , SX/EW'ye bakın) ve liç pedinde yeniden kullanılır. Bir yan ürün, piritin liç edilmesinin bir yan ürünü olarak üretilen demir(II) sülfat , jarosit ve hatta bazen işlem için gerekli olan aynı sülfürik asittir. Hem oksit hem de sülfür cevherleri liçlenebilir, ancak liç döngüleri çok farklıdır ve sülfür liçi bir bakteriyel veya biyolojik liç bileşeni gerektirir.
2011 yılında liç, hem yığın liçi hem de yerinde liç , dünya üretiminin yüzde 22'sini oluşturan 3.4 milyon mt bakır üretti. En büyük bakır yığın liç operasyonları Şili, Peru ve güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'ndedir.
Yığın liçi düşük maliyetli bir süreç olmasına rağmen, normalde %60-70 geri kazanım oranlarına sahiptir. Düşük tenörlü cevherlerde normalde en karlı olanıdır . Daha yüksek dereceli cevherler, genellikle daha yüksek geri kazanımların ekstra maliyeti haklı çıkardığı daha karmaşık öğütme işlemlerinden geçirilir. Seçilen işlem cevherin özelliklerine bağlıdır.
Nihai ürün katot bakırdır.
nikel cevherleri
Bu yöntem, kırılmış cevherden hedef mineralleri çözmek için siyanür çözeltisi yerine sülfürik asit kullandığı bakır yöntemine benzer bir asit yığın liçi yöntemidir . Gereken sülfürik asit miktarı, bakır cevherlerinden çok daha fazladır, ton cevher başına 1.000 kg asit kadar yüksektir, ancak 500 kg daha yaygındır. Yöntem ilk Avustralya madencilik patenti BHP Billiton ve Kolombiya, bir iştiraki Cerro Matoso SA tarafından piyasaya olan BHP Billiton ; Brezilya'da Vale ; ve Türkiye'deki kaya laterit yatakları için Avrupa Nikel PLC , Finlandiya, Balkanlar ve Filipinler'deki Talvivaara madeni. Şu anda faaliyet gösteren ticari ölçekte nikel laterit yığın liç işlemi yoktur, ancak Finlandiya'da faaliyet gösteren bir sülfür HL vardır.
Liç çözeltilerinden nikel geri kazanımı, bakırdan çok daha karmaşıktır ve çeşitli demir ve magnezyum giderme aşamaları gerektirir ve süreç, hem liçli cevher kalıntısı ("ripios") hem de geri kazanım tesisinden kimyasal çökeltiler (esas olarak demir oksit kalıntıları, magnezyum ) üretir. sülfat ve kalsiyum sülfat ) kabaca eşit oranlarda. Bu nedenle, nikel yığın liçinin benzersiz bir özelliği, bir atık bertaraf alanına duyulan ihtiyaçtır.
Nihai ürün, daha sonra metalik nikel üretmek için geleneksel eritmeye tabi tutulan nikel hidroksit çökeltileri (NHP) veya karışık metal hidroksit çökeltileri (MHP) olabilir.
uranyum cevherleri
Seyreltik sülfürik asit kullanarak bakır oksit yığın liçine benzer. Rio Tinto , bu teknolojiyi Namibya ve Avustralya'da ticarileştiriyor ; Fransız nükleer yakıt şirketi Orano , Nijer'de iki maden ve Namibya ile; ve diğer birkaç şirket fizibilitesini inceliyor.
Nihai ürün sarı kektir ve yakıt sınıfı yem üretmek için önemli ölçüde daha fazla işlem gerektirir.
aparat
Madencilik şirketlerinin çoğu, daha önce kabul edilen bir sprinkler yönteminden, siyanür veya sülfürik asit dahil olmak üzere, gerçek cevher yatağına daha yakın olan, yavaş damlayan seçim kimyasallarının süzülmesine geçiş yapmış olsa da, yığın liç yastıkları yıllar boyunca çok fazla değişmedi. Hala dört ana ped kategorisi vardır: geleneksel, boşaltma liçi, vadi dolguları ve açma/kapama pedleri. Tipik olarak, her ped, her ped için minimum 1,5 mm, genellikle daha kalın olan tek bir geomembran astarına sahiptir .
Tasarımı en basit olan geleneksel pedler, çoğunlukla düz veya yumuşak alanlar için kullanılır ve daha ince kırılmış cevher katmanlarını tutar. Boşaltma liç pedleri daha fazla cevher tutar ve genellikle daha az düz bir araziyi işleyebilir. Vadi dolguları, içine düşen her şeyi tutabilen vadi tabanlarında veya seviyelerinde bulunan yastıklardır. Açma/kapama pedleri, pedlere önemli ölçüde daha büyük yükler bindirmeyi ve her döngüden sonra bunları çıkarıp yeniden yüklemeyi içerir.
Daha önce yaklaşık 15 metrelik kazma derinliklerine sahip olan bu madenlerin birçoğu, malzemeleri çıkarmak için her zamankinden daha derine kazıyor, yaklaşık 50 metre, bazen daha fazla, bu da, yerinden edilen tüm zemini barındırmak için pedlerin tutması gerekeceği anlamına geliyor. daha küçük bir alanda bulunan daha fazla ezilmiş cevherden daha yüksek ağırlıklar (Lupo 2010). Birikmedeki bu artışla birlikte, verimde veya cevher kalitesinde düşüş potansiyeli ve ayrıca kaplamadaki potansiyel zayıf noktalar veya artan basınç birikimi alanları ortaya çıkar. Bu birikim hala astarda delinmelere yol açma potansiyeline sahiptir. 2004'ten itibaren, olası delinmeleri ve sızıntıları azaltabilen yastıklama kumaşları, yastıklama üzerine çok büyük bir yüzey üzerine çok fazla ağırlık konulduğunda riskleri artırma eğilimleri nedeniyle hala tartışılmaktadır (Thiel ve Smith 2004). Ek olarak, bazı astarlar, bileşimlerine bağlı olarak, astarın başarısını etkilemek için kimyasal yıkamadan kaynaklanan asitlerin yanı sıra topraktaki tuzlarla da reaksiyona girebilir. Bu zamanla büyütülebilir.
Çevresel Endişeler
etkinlik
Öğütmeye kıyasla eşdeğer miktarda mineral çıkarmak için cevherin azaltılmış metalürjik işlemi (ufalanması) gerektiğinden, yığın liçi madenciliği büyük hacimli düşük dereceli cevherler için iyi çalışır. Önemli ölçüde azaltılmış işleme maliyetleri, genellikle yaklaşık %60-70'lik azalan verim ile dengelenir. Yığın liçinin neden olduğu genel çevresel etki miktarı genellikle daha geleneksel tekniklerden daha düşüktür. Ayrıca, birçoğunun çevresel bir alternatif olarak gördüğü bu yöntemi kullanmak için daha az enerji tüketimi gerektirir.
Hükümet düzenlemeleri
Amerika Birleşik Devletleri'nde, 1872 tarihli Genel Maden Yasası , kamuya açık arazilerde araştırma ve madencilik yapma hakkı verdi ; orijinal yasa, madencilik sonrası ıslahı gerektirmedi (Woody ve diğerleri, 2011). Federal arazide mayınlı arazi ıslah gereklilikleri, 1976'da Federal Arazi Politikası ve Yönetim Yasası'nın kabulüne kadar eyalet gerekliliklerine bağlıydı . Şu anda federal arazide madencilik, madenciliğin başlayabilmesi için hükümet tarafından onaylanmış bir madencilik ve ıslah planına sahip olmalıdır. Islah tahvilleri gereklidir. Federal, eyalet veya özel arazilerde madencilik, Temiz Hava Yasası ve Temiz Su Yasası gerekliliklerine tabidir .
Islah sorunlarına önerilen çözümlerden biri, çıkarılacak arazinin özelleştirilmesidir (Woody ve ark. 2011).
Kültürel ve sosyal kaygılar
Çevreci hareketin yükselişiyle birlikte sosyal adalet için artan bir takdir geldi ve madencilik son zamanlarda benzer eğilimler gösterdi. Potansiyel maden sahalarının yakınında bulunan toplumlar, çevreleri, ister kamu ister özel olsun, mayınlı arazilerde yapılan ve nihayetinde sosyal yapı, kimlik ve fiziksel sağlıkta sorunlara yol açabilecek değişikliklerden etkilendiğinden, adaletsizliğe maruz kalma riskiyle karşı karşıyadır (Franks). 2009). Pek çoğu, yerel vatandaşlar aracılığıyla mayın gücünün çevrimi yoluyla, bu anlaşmazlığın hafifletilebileceğini, çünkü her iki çıkar grubunun da gelecekteki hedeflerde ortak ve eşit söz ve anlayışa sahip olacağını savundu. Bununla birlikte, kurumsal madencilik çıkarlarını yerel sosyal çıkarlarla eşleştirmek genellikle zordur ve herhangi bir anlaşmazlığın başarısında genellikle para belirleyici bir faktördür. Topluluklar, yerel çevreleri ve toplumları ile ilgili konularda geçerli bir anlayışa ve güce sahip olduklarını hissedebiliyorlarsa, madenciliğin getirdiği olumlu faydaları tolere etmeleri ve teşvik etmeleri ve yığın liçi için alternatif yöntemleri daha etkin bir şekilde teşvik etmeleri daha olasıdır. yerel coğrafyaya ilişkin derin bilgilerini kullanarak madencilik (Franks 2009).