مروری بر فرآیند هیپ لیچینگ و کاربرد ژئوممبران ها در آن

یکی از بهترین روش‌هایی که امروزه از آن برای جداسازی و استخراج مواد معدنی و فلرات از سنگ‌های معدنی استفاده می‌شود، هیپ لیچینگ است. این فرآیند بسیار پرکاربرد و البته پیچیده است و بیشتر برای فلزات با ارزش، مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌توان آن را یک روش کاربردی برای استخراج فلزات با ارزش در صنعت معدن معرفی کرد. با مطالعه این مقاله، با مزایا و مراحل فرايند Heap Leaching و کاربرد ژئوممبران‌ها در آن آشنا شوید.

هیپ لیچینگ چیست؟

در پاسخ به این سوال که هیپ لیچینگ یا Heap leaching چیست؟ باید بگوییم که در واقع فرآیندی است که در معادن فلز به خصوص فلزات گرانبها مثل طلا مس نقره و اورانیوم به کار برده می‌شود؛ البته این روش برای افراد عادی قابل استفاده نیست و در طی این فرآیند نیاز به حضور مهندسان و متخصصان مختلفی در زمینه‌های مختلف مثل مهندسان معدن، شیمیدان‌، زمین‌شناس، مهندس ژئوتکنیک و از این قبیل وجود دارد.  این روش در واقع با تصفیه مواد متفرقه، فلزات مورد نظر را جدا کرده و نسبت به روش‌های سنتی بسیار کارآمدتر است و میزان خطای آن کمتر بوده و در نهایت نتیجه بهتری هم دربر دارد.

انواع لیچینگ کدامند؟

فرآیند لیچینگ انواع مختلفی دارد که هر کدام می‌توانند برای موادی خاص یا در مقیاس خاصی مورد استفاده قرار بگیرند و بهترین کارایی را در هر نوع استخراجی، از خود نشان دهند. انواع مختلف لیچینگ را در ادامه به اختصار توضیح داده‌ایم.

• لیچینگ مخزنی: در این روش سنگ‌های معدنی که فلزات مورد نظر در آنها وجود دارد را به قطعات با اندازه‌های مشخص تقسیم کرده و درون یک مخزن قرار می‌دهند و سپس محلول لیچینگ را به آن اضافه می‌کنند. پس از طی مدت زمان مشخص، ماده لیچینگ که فلزات را در خود حل کرده خارج شده و مورد استخراج قرار می‌گیرند
• لیچینگ برجا یا در محل: این نوع از لیچینگ روشی است که در آن محلول لیچینگ به صورت مستقیم به داخل ذخایر معدنی وارد می‌شود و پس از حل کردن فلزات موردنظر از معدن با استفاده از تجهیزات مخصوص خارج می‌شود
• لیچینگ همزن: این روش هم تقریباً شبیه به روش لیچینگ مخزنی است با این تفاوت که سنگ‌های معدنی بسیار ریزتر یا حتی آسیاب می‌شوند و سپس درون مخزن همزن قرار می‌گیرند و محلول لیچینگ به آنها افزوده می‌شود. پس از حل شدن فلزات محلول خارج شده و فلزات از ان استخراج خواهند شد
• لیچنگ توده‌ای: روش لیچینگ توده‌ ای هم یکی از زیر مجموعه‌های لیچینگ در مخزن محسوب می‌شود و در آن توده‌های سنگ معدن روی هم قرار گرفته و سپس ماده لیچینگ به آنها اضافه می‌شود. این روش را می‌توان به‌عنوان پرکاربردترین روش در لیچینگ درنظر گرفت

فرآیند هیپ لیچینگ شامل چه مراحلی است؟

هیپ لیچینگ مراحل مختلفی دارد که همه آنها باید با دقت فراوان و استانداردهای موجود انجام شود. در ادامه مراحل آن به ترتیب برای شما شرح داده می‌شود.

1. در مرحله اول ابتدا سنگ معدن خرد یا به ابعاد کوچک‌تری تقسیم می‌شود تا نفوذ به داخل آنها راحت‌تر باشد. البته با توجه به نوع فلز و فرآیند مورد نظر، ممکن است این اندازه‌ها متفاوت باشند و حتی در برخی از موارد سنگ‌ها آسیاب شوند
2. در مرحله بعد سنگ‌های خرد شده در مخازن مخصوص قرار می‌گیرند که از جنس فولاد بوده و برخی از انواع آن دارای یک همزن بزرگ مکانیکی هم هستند
3. در این مرحله محلول لیچینگ باید به سنگ‌های استخراج شده اضافه شود و این محلول باید با توجه به نوع فلز انتخاب شود تا دارای ph و ترکیبات شیمیایی مناسب باشد
4. در این مرحله مخازنی که دارای همزن هستند روشن شده و با جابجا کردن سنگ‌ها باعث می‌شوند تا محلول راحت‌تر به قسمت‌های مختلف سنگ‌های معدنی نفوذ کند و سرعت کار را هم بالاتر می‌برد
5. در مرحله بعد محلولی که فلزات در آن حل شده‌اند از ذرات جامد جدا می‌شود و با لوله‌ها و تجهیزاتی که برای اینکار تعبیه شده‌اند، از مخزن خارج می‌شود
6. سپس محلول جدا شده با استفاده از فرآیندهای مخصوص تحت پردازش قرار می‌گیرد و فلزات حل شده در آنها جداسازی می‌شود
7. در آخر هم سنگ‌ها و بقایای باقی مانده در فرآیند لیچینگ با رعایت مقررات و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی، دفع می‌شوند

مزایای هیپ لیچینگ کدامند؟

هیپ لیچینگ مزایای زیادی دارد و همین مزایا باعث شده است تا استخراج فلزات با این روش فراگیر شود که عبارت‌اند از:

• از جمله مزایای آن می‌توان به کاهش هزینه‌ها از جمله هزینه‌های اجرایی و سرمایه‌گذاری اشاره کرد
• مزیت بعدی این است که فرآیند دستیابی و به دست آمدن فلزات بسیار کوتاه و به سرعت انجام می‌شود
• در این روش پسمانده‌های زائد وجود ندارد و کمترین میزان آسیب به محیط زیست را داراست
• همچنین نیاز به تجهیزات پیچیده ندارد و در کاهش مصرف انرژی و منابع بسیار تاثیرگذار است
• مراحل آماده‌سازی و استخراج در این روش بسیار سریع انجام می‌شود و به راحت‌ترین روش می‌توان فلزات را از پسماندها جدا کرد

عوامل موثر بر سرعت لیچینگ

از آنجایی که یکی از مزیت‌های هیپ لیچینگ سرعت بالای آن است، باید عواملی که می‌تواند در سرعت آن تاثیر داشته باشند هم در نظر گرفته شود. از جمله عواملی که بر سرعت لیچینگ تاثیر دارند شامل توجه به سطح سنگ‌های معدنی، بررسی میزان نفوذ و قدرت حلال لیچینگ، تاثیرگذاری محلول بر فلز مورد نظر، میزان فشار و درجه حرارت محیط، غلظت و چگالی محلول لیچینگ و همچنین توجه به نوع ماده معدنی و ارزش آن هستند.

علاوه بر این موارد باید دستگاه و تجهیزاتی که در هیپلیچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند هم با دقت فراوان و آزمایش انتخاب شوند تا بتوانند هم سرعت را بالاتر ببرند و هم فلزات استخراج شده بالاترین کیفیت را داشته باشند.

استفاده از ژئوممبران ها در روش لیچینگ توده ای

ژئوممبران‌ها از موادی ساخته می‌شوند که با هیچ نوع اسیدی واکنش نشان نمی‌دهند و در آن حل نمی‌شوند و کاملا خنثی هستند. حالا احتمالاً این سوال پیش می‌آید که کاربرد ممبران‌ها در هیپ لیچینگ چیست؟ باید بگوییم که این ویژگی خنثی بودن و حل نشدن با اسید، باعث می‌شود تا مخازن و استخرهای مخصوصی که برای هیپ لیچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند با استفاده از این مواد ساخته شوند. ساخت استخرها و مخازن با ورق ژئوممبران می‌تواند مزایایی چون کاهش هزینه‌ها و کاهش تولید زباله را داشته باشد .

همچنین دیگر نیازی به تجهیزات پیچیده وجود ندارد و ساخت آن سریع‌تر انجام می‌شود و کمترین آسیب را برای محیط زیست دارد. از آنجایی که جلوگیری از نشت محلول لیچینگ به داخل خاک یا ورود آن به آب اهمیت بالایی دارد، بهترین عایقی که می‌توان برای مخازن لیچینگ از آن استفاده کرد، ژئوممبران‌ها هستند.

مراحل فرآیند لیچینگ توده ای

در روش لیچینگ توده‌ ای ابتدا یک بخش از زمین مانند یک استخر یا حوضچه، خاکبرداری می‌شود. سپس شیب آن با توجه به استانداردهای موجود تعیین می‌شود و درون آن ۳۰ تا ۸۰ سانتی‌متر از خاک دانه‌بندی شده یا سنگ ریخته می‌شود. در این مرحله ژئوممبران به عنوان عایق، سنگ‌ها را می‌پوشاند و کمک می‌کند تا محلول‌ها به لایه‌های دیگر خاک نفوذ نکند و باعث آلودگی آن نشوند.

بعد از ایجاد مخزن یا استخر مورد نظر، سنگ‌های معدنی استخراج شده در این مخازن قرار می‌گیرند و محلول لیچینگ با استفاده از تجهیزات مخصوص روی سنگ‌های معدنی ریخته می‌شود. پس از طی فرآیند استخراج این محلول‌ها با استفاده از لوله‌های تعبیه شده در محل استخر، خارج شده و در پایان، مراحل جداسازی فلزات از محلول انجام می‌شود.

کاربرد ژئوممبران ها در روش لیچینگ توده ای

مهمترین کاربرد ژئوممبران در روش لیچینگ توده ‌ای، این است که چون این ورق‌ها عایق بسیار خوبی هستند، به خوبی می‌توانند آب و خاک را از آلودگی‌های زیست محیطی با فلزات سنگین محافظت کنند و از اینکه رودخانه‌ها یا منابع زیرزمینی، آلوده به فلزات سنگین شوند، جلوگیری به عمل می‌آورند. همچنین کمک می‌کنند تا جداسازی زباله‌های معدنی راحت‌تر شده و حتی می‌توانند در تولید انرژی با استفاده از گاز متان هم کاربرد داشته باشند. از آنجایی که ژئوممبران‌ها با اسید واکنش نشان نمی‌دهند، بهترین و تنها گزینه‌ای هستند که می‌توانند برای استخرهای لیچینگ مورد استفاده قرار بگیرند.

جمع‌بندی

در واقع به جداسازی فلزات مایع از مواد جامد مثل سنگ، لیچینگ گفته می‌شود و بهترین روش برای استخراج با درصد خلوص بالا استفاده از هیپ لیچینگ است. علاوه بر اینکه این فرایند از بهترین روش‌های استخراج در معادن به شمار می‌رود، نکات و موارد زیادی هم هستند که برای افزایش سرعت و کیفیت باید به آنها توجه کرد.

استفاده از جدیدترین تجهیزات برای لیچینگ و اندازه‌گیری عوامل شیمیایی دخیل در فرآیند هیپ لیچینگ، می‌تواند بیشترین بهره را برای شما داشته باشد که با تجهیزات ساده‌تر و هزینه‌های پایین‌تر و با کمترین میزان آسیب به محیط زیست، بتوانید فلزات مورد نظر را استخراج کنید.