عمليات الترشيح للفصل المعدني

كيف تحدث عمليات الترشيح للفصل المعدني؟

أغلب المعادن في الطبيعة ممكن أن يتم التعامل معها من خلال مواد كيميائية متجددة وبشكل انتقائي، من الممكن اختبار أحد أنواع العناصر اللازمة أو المستهدفة خلال عمليات المعالجة وفصلها عن المكونات المعدنية الأخرى بصيغة مركبات ذائبة، من المعادن التي يسمح فصلها من خلال عملية الترشيح وتحويلها إلى مركبات ذائبة هي البورون أو النحاس والألمنيوم والمغنيسيوم أو النيكل بالإضافة التنكستن والذهب والفضة والزنك أو الخارصين واليورانيوم والصوديوم، تم تقسيم عمليات الترشيح إلى ثلاثة أنواع (الترشيح الموقعي، الترشيح في الأحواض أو الخزائن، الترشيح بالركام).
أما بالنسبة للترشيح الموقعي فهناك بعض من الصخور تحتوي على مكونات معدنية لها قابلية في الذوبان داخل الماء، هذه المعادن من الممكن إذابتها عند تمرير المياه من خلال مسامات الصخور التي تحتوي على معادن، ومن أشهر الأمثلة الشائعة في استعمال هذه التقنية هي إذابة كلوريد الصوديوم في الماء لاستخراج ملح كلوريد الصوديوم، بالإضافة إلى إذابة كلوريد البوتاسيوم وإذابة اليورانيوم، ومن ثم العمل على معالجته وفصله من المحاليل التي تحتوي عليه، عند الانتهاء من العمليات المنجمية واستخلاص الخامات من أماكن تستعمل طريقة الترشيح المكاني، وذلك بتطبيق عملية تفجير للصخور وتكسيرها، تلك التي تقع حول قنوات وأماكن الفجوات المنجمية.
ثم تمرير المياه من خلالها وإذابة ما كان باقٍ من معادن ثقيلة مثل النحاس واليورانيوم، ومن ثم سحبها باتجاه الخارج وفصل المعادن منها، وعند استعمال طريقة الترشيح في الأحواض يتم تطبيق عملية تكسير للصخور الخام وتحويلها إلى جزيئات حبيبية بحجم محدد؛ بهدف كشف وتعريض الجزيئات المعدنية إلى محاليل كيماوية مستعملة، حيث يتم وضع الخليط الصخري المعدني داخل أحواض كبيرة متخصصة، ثم يتم معاملتها من خلال تمرير محاليل كيماوية عليها ومنح الوقت الكافي جزيئات المعدنية المكشوفة بأن تتعامل مع هذه المحاليل، وتسمح بأن تذوب خلالها مُشكلة مركبات أخرى ذائبة فيها، ثم يتم سحب هذه المحاليل إلى خارج الحوض ويتم معالجتها مرة أخرى بهدف فصل واستخراج المكونات المعدنية الذائبة فيها.
من الأمثلة على ذلك هو استخراج الذهب الذي يوجد على هيئة طبيعية في المواد السيليكية الرابطة والعقيمة، حيث يتم التعامل مع الخام المعدني من خلال محلول ضعيف من سيانيد البوتاسيوم، حيث تستمر المواد السيليكية على حالها، بينما الذهب يذوب في محلول مشكلاً مركب معقد من السيانيد.
يتم ترشيح المحلول الذي يحتوي على مركبات الذهب ويتم إضافة له مسحوق الزنك الذي يقوم بترسيب معدن الذهب، ومن الأمثلة أيضاً في استعمال هذه التقنية هي استخراج معدن النحاس من المواد الخام من بعد إذابته في حامض الكبريتيك المخفف؛ لتشكيل كبريتات النحاس الذائبة، ومن بعد ذلك يم فصل معدن النحاس من هذه المحاليل بعد ترشيحه.
أحد الطرق المنتشرة في استعمال خزانات الترشيح هي طريقة باير التي تختص في إنتاج مادة الألومينا من خام البوكسايت، ذلك الذي يوجد كخليط من ترسبات الأطيان والسيليكا والحديد والمغنيسيوم، تتم معالجة خام البوكسايت من خلال تمرير محلول الصودا الكاوية، حيث تكون تحت ضغط محدد ودرجة حرارة مرتفعة بحدود 430 كلفن لتشكيل محلول مشبع بالالومينا والصوديم، بعد تبريده يتسبب في ترسيب هيدركسيد الألمنيوم في محلول هيدروكسيد الصوديوم، يتم العمل على فصل مركبات الألمنيوم من خلال عملية ترشيح المحلول وفصل مركبات الألمنيوم، حيث يتم تعريض هذه المركبات إلى درجة حرارة مرتفعة لتتحول إلى أكسيد الألمنيوم.
من الممكن أن يتم العثور على نسب قليلة من المعادن في الفضلات المنجمية وفضلات معامل الاستخلاص المعدني التي يتم طرحها خارجاً على هيئة ركام كبير، ممكن الاستفادة بشكل كبير من هذا الركام واستخراج ما تبقى من مكونات معدنية بأساليب سهلة ورخيصة، وذلك من خلال رش بعض المحاليل والمواد الكيماوية على هذا الركام؛ ليتسبب في إذابة بعض المعادن مثل النحاس المتبقي في الفضلات، ثم يتم سحب وتجميع هذه المحاليل بهدف فصل معدن النحاس، تستعمل مثل هذه التقنية أحياناً عند إزالة الغطاء الصخري من أحد المناجم التي تحتوي على معادن كبريتية، ثم يعمل منه ركام.
كما أنه يتم رش المياه العذبة على هذا الركام؛ وذلك بهدف تسهيل تفاعل الكبريتات مع الأكسجين في الهواء الطلق بوجود لماء، لتشكيل أكاسيد الكبريت التي تكون ذائبة في الماء لتشكيل حامض الكبريتيك الذي يتسبب في إذابة المعادن الأخرى المرافقة للمكونات الصخرية في الركام، وهي تقنية سهلة تستعمل لفصل بعض المعادن من المخلفات الصخرية.