🧪 المواد الكيميائية المستخدمة في مجال التعدين
مقدمة:
يُعدّ التعدين من أهم الصناعات التي تسهم في استخراج الموارد المعدنية من باطن الأرض، مثل الذهب، الفضة، النحاس، الحديد، وغيرها. ويتطلب هذا المجال استخدام مواد كيميائية متنوعة تساعد في فصل المعادن الثمينة عن الشوائب وتحسين كفاءة العمليات.
1. الماء الملكي (Aqua Regia)
التركيب: خليط من حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك بنسبة (1:3)
الاستخدام:
- يستخدم في تحليل وفصل الذهب عن الشوائب.
- فعّال في إذابة الذهب والمعادن النبيلة.
2. حمض الكبريتيك (H₂SO₄)
الاستخدام:
- يستخدم في عمليات استخراج النحاس واليورانيوم والقضاء على الحديد من خاماتهم.
- يدخل في عملية "الترشيح الحمضي" (Acid Leaching).
الملاحظات:
مادة أكّالة، تسبب التآكل وتلوث التربة إذا لم تُعالج بشكل صحيح.
3. بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂)
الاستخدام:
- مادة مؤكسدة تُستخدم لتحسين عملية الترشيح.
- تساعد في تكسير الكبريتيدات وتحرير المعادن منها.
4. كلوريد القصدير (SnCl₂)
الاستخدام:
- يستخدم في كشف وجود الذهب وتحليله في التربة أو المحاليل.
- يتفاعل مع الذهب ويغير لونه، مما يشير إلى وجوده
5. الجير الحي (CaO)
الاستخدام:
- يُستخدم لضبط الحموضة في محاليل الترشيح.
- يقلل من ذوبان الشوائب ويحسّن من كفاءة استخراج المعادن.
6. حمض النيتريك (Nitric Acid)
- حمض النيتريك هو حمض معدني قوي وصيغته الكيميائية HNO₃. يتميز بلونه الأصفر الفاتح أو الشفاف، وهو مادة أكالة للغاية ومؤكسدة قوية.
- يُستخدم حمض النيتريك في إذابة بعض المعادن مثل النحاس والفضة والحديد.
- يدخل في تحضير الماء الملكي (Aqua Regia) عند خلطه مع حمض الهيدروكلوريك، والذي يُستخدم لإذابة الذهب والبلاتين.
7. حمض الهيدروكلوريك ( Hydrochloric Acid)
حمض الهيدروكلوريك (HCl) هو حمض غير عضوي قوي، عديم اللون أو مائل إلى الأصفر، وله رائحة نفاذة. يُعرف أيضًا باسم حمض الكلوريدريك، وهو شديد التآكل ويُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية، وخاصةً التعدين.
🛠️ استخداماته في مجال التعدين:
1. صناعة الماء الملكي
- يتم خلطه بنسبة 3:1 مع حمض النيتريك لتكوين الماء الملكي (Aqua Regia).
- يُستخدم هذا الخليط لإذابة المعادن النبيلة مثل الذهب والبلاتين، التي لا تذوب في الأحماض العادية.
2. تنقية الخامات
- يُستخدم لإزالة الكربونات وأكاسيد المعادن غير المرغوبة من خامات الذهب أو الفضة.
- يُساعد في تنظيف الأسطح المعدنية قبل عمليات التحليل أو الصهر.
3. تحلل المعادن في التربة
- يستخدم في تحليل التربة المحتوية على معادن، حيث يعمل على تحرير العناصر المعدنية منها لتسهيل كشفها.
4. تحييد القلويات
- يُستخدم لتعديل حموضة المحاليل عند الحاجة لتحييد بيئة قلوية في مراحل المعالجة الكيميائية.
8.ميتابيسلفيت الصوديوم (Sodium Metabisulfite)
ميتابيسلفيت الصوديوم هو مركب كيميائي صيغته Na₂S₂O₅، ويُعرف أيضاً باسم ثنائي ميتا بيسلفيت الصوديوم. يُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الغذائية، التحليلية، وكذلك في مجال التعدين، خاصة في استعادة الذهب.
🛠️ استخدامه في التعدين:
1. استرجاع الذهب من المحاليل
- يُستخدم بعد إذابة الذهب بواسطة الماء الملكي أو السيانيد.
- يتم إضافة ميتابيسلفيت الصوديوم إلى المحلول المحتوي على كلوريد الذهب (AuCl₃) لترسيب الذهب على شكل مسحوق نقي.
- يعمل كمادة مختزلة تقوم بتحويل الذهب من حالته الذائبة إلى حالته الصلبة
2. التخلص من بقايا الكلور
- يُستخدم أيضًا كمادة مختزلة لإزالة الكلور أو بقاياه من المحاليل بعد عمليات التنقية أو التحليل.
9.مرسب الزنك (Zinc Precipitation Method)
- مرسب الزنك هو مسحوق الزنك (Zn) أو أحيانًا شريحة من الزنك، يُستخدم في مجال التعدين، خصوصًا في عملية استخلاص الذهب من المحاليل السيانية (محلول سيانيد الذهب).
استخدام الزنك في ترسيب الذهب:
عند إذابة الذهب من الصخور باستخدام السيانيد، يصبح الذهب في حالة مركب ذائب على شكل "سيانات الذهب" (Na[Au(CN)₂]).
ثم يتم إضافة الزنك إلى هذا المحلول، فيتفاعل مع الذهب ويُرسبه على شكل ذهب صلب، بينما يذوب الزنك في المحلول.
وكدالك في الماء الملكي
10.مرسب كبريتات الحديد (Ferrous Sulfate – FeSO₄)
كبريتات الحديدوز (FeSO₄)، أو ما يُعرف بكبريتات الحديد الثنائية، هي مادة كيميائية تُستخدم كمختزل في بعض مراحل معالجة المعادن. وتحديدًا، تُستخدم لترسيب الذهب من المحاليل التي تحتوي على الكلوريد الذهبي (مثل المحاليل الناتجة عن إذابة الذهب في الماء الملكي).
بعد إذابة الذهب في الماء الملكي (خليط من حمض النيتريك والكلوريدريك)، يكون الذهب في المحلول على شكل كلوريد الذهب الثلاثي (AuCl₃).
عند إضافة كبريتات الحديدوز (FeSO₄)، تعمل كمادة مختزلة قوية، تقوم بتحويل الذهب الذائب إلى ذهب معدني صلب يترسب في قاع الإناء.
11.مرسب الهيدرازين (Hydrazine – N₂H₄)
الهيدرازين هو مركب كيميائي صيغته N₂H₄، وهو سائل عديم اللون ذو رائحة قوية ونفاثة. يُعتبر عامل اختزال قوي جدًا، ويُستخدم في عدة صناعات، من بينها التعدين، والوقود الصاروخي، ومعالجة المياه.
ميزات استخدام الهيدرازين:
| الميزة | التوضيح |
|---|---|
| ترسيب كامل وسريع | يترسب الذهب بسرعة وفعالية عالية. |
| لا يترك شوائب | لا يضيف معادن إضافية (مثل الزنك أو الحديد) إلى الذهب. |
| ينتج ذهب نقي جدًا | يمكن الحصول على ذهب عالي النقاء (99% فأكثر). |
12. اليوريا في مجال التعدين (Urea – CO(NH₂)₂)
اليوريا هي مركب عضوي صيغته الكيميائية CO(NH₂)₂، وتُعرف أيضًا باسم كارباميد. وهي مادة صلبة بلورية بيضاء، عديمة الرائحة، تذوب بسهولة في الماء.
تُستخدم اليوريا بشكل واسع في الزراعة كسماد، ولكن لها أيضًا استخدامات صناعية، وأحدها في معالجة محاليل الذهب بعد إذابته بالماء الملكي
استخدام اليوريا في التعدين
بعد إذابة الذهب في الماء الملكي (خليط حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك)، يتبقى في المحلول كمية من حمض النيتريك الحر، والذي يمنع ترسيب الذهب باستخدام المواد المختزلة مثل الميتابيسلفيت أو كبريتات الحديد.
تأتي هنا وظيفة اليوريا، حيث يتم استخدامها لتحييد بقايا حمض النيتريك المتفاعل، قبل إضافة المادة المختزلة.
13.هيدروكسيد الصوديوم (Sodium Hydroxide – NaOH)
هيدروكسيد الصوديوم، المعروف أيضًا باسم الصودا الكاوية أو الكَاوِيَة, هو مركب كيميائي قوي القلوية صيغته NaOH. يأتي غالبًا في صورة رقائق بيضاء أو سائل مركز، ويذوب بسهولة في الماء منتجًا حرارة كبيرة.
استخداماته في مجال التعدين:
. ضبط الحموضة (pH control)
في العديد من عمليات الترسيب والاستخلاص، يجب أن يكون الوسط الكيميائي قلويًا لضمان استقرار المواد وتحقيق أقصى كفاءة.
هيدروكسيد الصوديوم يُستخدم لضبط قيمة pH في محاليل الذهب (خصوصًا في عمليات السيانيد).
الوسط القلوي يمنع تكون غاز السيانيد الهيدروجيني السام (HCN)