چطور طلا از دل سنگ‌ها بیرون می‌آید و به یک قطعه درخشان تبدیل می‌شود؟ فرآوری طلا نقش مهمی در تبدیل سنگ معدن حاوی طلا، به فلز خالص دارد. این فرآیند شامل مجموعه‌ای از عملیات پیچیده و دقیق است که به استخراج، جداسازی، تصفیه و بهبود کیفیت طلا کمک می‌کند. در این مقاله از زرپاد، مراحل مختلف فرآوری طلا و نقش آن‌ها در رسیدن به طلای خالص را توضیح داده‌ایم و روش‌های عیارسنجی طلا را معرفی کرده‌ایم. اگر می‌خواهید بدانید چگونه طلا از دل سنگ‌های معدنی استخراج و به فلزی درخشان و ارزشمند تبدیل می‌شود، تا پایان این مطلب با ما همراه باشید.

فرآوری طلا چیست؟

 فرآوری طلا یکی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین مراحل در صنعت معدن است که شامل مجموعه‌ای از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی برای استخراج و خالص‌سازی این فلز ارزشمند از سنگ معدن می‌شود. این فرآیند در مراحل مختلفی انجام می‌گیرد که بسته به نوع سنگ معدن و مقیاس عملیات، روش‌های متفاوتی برای آن انتخاب می‌شود.

به‌طورکلی برای فرآوری طلا، ابتدا سنگ معدن استخراج‌شده تحت عملیات خردایش و آسیاب قرار می‌گیرد تا به ذرات ریزتری تبدیل شود و آماده جداسازی گردد. سپس از روش‌هایی مانند سیانوراسیون، فلوتاسیون یا جداسازی ثقلی برای استخراج طلا از سایر مواد معدنی استفاده می‌شود. در نهایت، طی مراحل ذوب و پالایش، ناخالصی‌ها حذف شده و طلای خالص با درصد خلوص بالا به دست می‌آید. انتخاب روش مناسب فرآوری به عواملی همچون ترکیب شیمیایی سنگ معدن، میزان ذخایر طلا، هزینه‌های عملیاتی و تأثیرات زیست‌محیطی بستگی دارد.

در ادامه ابتدا روش‌های فرآوری طلا را بررسی کرده و در انتها مراحل فرآوری این فلز ارزشمند را مرور می‌کنیم.

روش‌های فرآوری طلا

 برای به دست آوردن طلای خالص از سنگ معدن، از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود‌. در ادامه به معرفی رایج‌ترین روش‌های فرآوری طلا می‌پردازیم.

روش جاذبه یا جداسازی گرانشی

روش‌های جداسازی گرانشی یکی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین شیوه‌های بازیابی و فرآوری طلا است که معمولاً برای بازیابی ذرات درشت طلا از سنگ معدن استفاده می‌شود؛ در روش‌های مبتنی بر گرانش، سنگ معدن طلا تحت تأثیر نیروهای خارجی قرار گرفته و هر یک از مواد معدنی بر اساس اختلاف چگالی از هم جدا شده و لایه‌بندی می‌شود. به‌طورکلی روش‌های مبتنی بر گرانش شامل موارد زیر است:

• تابه‌شویی (Panning): تابه‌شویی یک روش سنتی است که معمولاً توسط معدن‌کاران محلی استفاده می‌شود. در این روش، سنگ معدن را در یک تابه کم‌عمق حاوی آب ریخته و به ‌آرامی تکان می‌دهند. ذرات طلا به دلیل چگالی بالای خود کف تابه ته‌نشین شده و مواد سبک‌تر شسته می‌شود. این روش دستی بوده و تنها برای اکتشاف یا عملیات با مقیاس کوچک مناسب است.
• میزهای لرزان (Shaking Tables): این روش یکی از شیوه‌های پیشرفته‌تری است که در عملیات استخراج کوچک و متوسط کاربرد دارد. در این فرایند میزها با ایجاد لرزش، باعث جداسازی طلا از مواد معدنی سبک‌تر می‌شود. با جریان آب، ذرات طلا در شیارهای سطح میز ته‌نشین شده و در انتها جمع‌آوری می‌شود. این روش برای استخراج طلا از سنگ‌های آزاد (Free-milling Gold) مؤثرتر از تابه‌شویی است.

متمرکزکننده‌های گریز از مرکز (Centrifugal Concentrators): در این روش به دلیل چرخش سریع سانتریفیوژها، اثر نیروی گرانش تقویت می‌شود. این دستگاه‌ها نیروی گریز از مرکز قوی ایجاد کرده و ذرات سنگین‌تر مانند طلا را وادار به ته‌نشینی می‌کند. این تکنیک برای بازیابی ذرات ریز طلا بسیار مناسب است و اغلب در کنار سایر روش‌ها، برای به حداکثر رساندن استخراج طلا از سنگ معدن استفاده می‌شود.

در نهایت گرچه جداسازی گرانشی به دلیل سادگی، مصرف انرژی کم و آلودگی زیست‌محیطی کم‌تر، می‌تواند گزینه‌ای مناسب باشد، اما در جداسازی مواد معدنی طلا با ذرات ریز و اختلاف چگالی کم، عملکرد ضعیفی دارد. همچنین این روش باعث سایش و استهلاک تجهیزات می‌شود.

فرآوری طلا؛ روش شناورسازی (Flotation)

یکی دیگر از روش های فرآوری طلا، شناورسازی است. این روش شیمیایی بوده و برای جداسازی طلا از کانی‌های سولفیدی (مثل پیریت و آرسنوپیریت) یا سایر ناخالصی‌هایی که با جداسازی گرانشی از بین نمی‌رود، مناسب است. در شناورسازی، ابتدا سنگ معدن آسیاب شده را با آب مخلوط می‌‌کنند تا به شکل دوغاب درآید. در مرحله بعد، مواد شیمیایی خاصی به نام کلکتورها (Collectors) را به آن اضافه می‌‌کنند تا کانی‌های سولفیدی حاوی طلا، آب‌گریز (Hydrophobic) شود. با تزریق حباب‌های هوا درون دوغاب، ذرات سولفیدی طلا به حباب‌ها می‌چسبد و به شکل کف (Froth) در می‌آید. سپس کف حاوی طلا را از سطح جدا کرده و برای فرآوری‌های بعدی ارسال می‌کنند.

این روش به‌‌ ویژه در فرآوری طلا و مس بسیار مؤثر است و اغلب همراه با جداسازی گرانشی یا سیانیداسیون برای به حداکثر رساندن بازیابی طلا استفاده می‌شود.

روش جداسازی مغناطیسی

یکی از روش‌های فرآوری طلا، جداسازی مغناطیسی است‌. این روش در صورت وجود کانی‌های مغناطیسی، از جمله مگنتیت، هماتیت و پیریت، در سنگ معدن طلا، به کار می‌رود. این کار در افزایش راندمان فرآوری مؤثر است. 

همچنین در برخی فرآیندهای استخراج طلا، ترکیب‌های آهن‌دار یا سایر مواد مغناطیسی ممکن است در کنسانتره طلا باقی بماند. استفاده از میدان مغناطیسی قوی می‌تواند این ناخالصی‌ها را کاهش داده و خلوص نهایی محصول را افزایش دهد.

علاوه‌ بر آن، حذف کانی‌های مزاحم مانند سولفیدهای آهن از طریق جداسازی مغناطیسی، می‌تواند حل‌شدن طلا در سیانید را بهبود ببخشد.

روش شست‌وشو (لیچینگ)

یکی از رایج‌ترین روش‌های فرآوری طلا در مقیاس صنعتی، فرایند شست‌وشو است که با نام لیچینگ نیز شناخته می‌شود. این روش دارای دو نوع لیچینگ توده‌ای و لیچینگ همزده است که در ادامه هر یک را توضیح می‌دهیم.

• لیچینگ توده‌ای (Heap Leaching): لیچینگ توده‌ای معمولاً برای سنگ‌های کم‌عیار استفاده می‌شود. در این فرآیند، سنگ معدن خرد شده را روی پدهای بزرگ چیده و محلول سیانید را روی آن می‌پاشند. این محلول، از میان سنگ‌های حاوی طلا عبور کرده و طلا را در خود حل می‌کند. محلول غنی از طلا یا محلول باردار لیچ (Pregnant Leach Solution)، در انتها جمع‌آوری شده و برای بازیابی طلا پردازش می‌شود. این روش ساده بوده و می‌تواند حجم بالایی از سنگ معدن را با حداقل انرژی فرآوری کند. با این ‌وجود فرایند بازیابی طلا با این روش ممکن است ماه‌ها طول بکشد.
• لیچینگ همزده (Agitated Leaching – Tank Leaching): لیچینگ همزده یا لیچینگ مخزنی، برای سنگ‌های پرعیار یا سنگ‌های آسیاب شده‌، به کار می‌رود. در این روش، پودر سنگ معدن که حاوی طلا است، در مخازن بزرگی قرار می‌گیرد تا محلول سیانید به آن اضافه شود. سپس این مخازن به ‌صورت مکانیکی همزده می‌شود تا سیانید با سنگ معدن واکنش داده و طلا را حل کند.

لیچینگ همزده نسبت به لیچینگ توده‌ای سریع‌تر و کارآمدتر بوده و در عملیات فرآوری طلا با مقیاس بزرگ، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معرفی مراحل فرآوری طلا

طلا برای اینکه از سنگ معدن به شکل خالص دربیاید، باید مراحل مختلفی را طی کند. از خردکردن سنگ گرفته تا جداسازی و پالایش، هر مرحله نقش مهمی در فرآوری طلا دارد. در ادامه با این مراحل آشنا می‌شوید.

مرحله اول؛ خرد و آسیاب‌کردن سنگ معدن طلا

فرآوری طلا، شامل دو مرحله اساسی از جمله خردایش و آسیاب‌کردن است که نقش مهمی در آزادسازی و بازیابی طلا دارد. در ادامه این مراحل را توضیح می‌دهیم.

• مرحله خردایش: در این مرحله، سنگ‌های استخراج‌شده از معدن را با استفاده از دستگاه‌های سنگ‌شکن به قطعات کوچک تبدیل می‌کنند. این کار با هدف بهینه‌شدن فرآیند بعدی یعنی آسیاب‌کردن، انجام می‌شود.
• مرحله آسیاب‌کردن: پس از خردایش اولیه، سنگ‌های خردشده وارد آسیاب‌ می‌شود تا به شکل ذرات ریزتری در آید. این کار سطح تماس ذرات طلا با محلول‌های شیمیایی در مراحل بعدی را افزایش داده و تأثیر فرایند جداسازی را تقویت می‌کند.

البته انتخاب نوع و شدت خردایش و آسیاب‌کردن به ویژگی‌های سنگ معدن و نوع فرآیند استخراج بستگی دارد. به ‌عنوان مثال، در روش سیانیداسیون، برای حل‌شدن طلا در سیانید، باید سنگ معدن کاملاً آسیاب شود.

مرحله دوم؛ جذب carbon Adsorption

فرآیندهای کربن در پالپ (CIP) و کربن در لیچ (CIL) دو روش مشابه برای بازیابی طلا پس از سیانیداسیون است. این روش‌ها معمولاً برای عملیات وسیع به ‌کار رفته و باعث افزایش بهره‌وری در بازیابی طلا می‌شود.

• کربن در پالپ (CIP): در روش CIP، پس از حل‌شدن طلا در محلول سیانید، این محلول از میان مخازن حاوی کربن فعال، عبور داده می‌شود. کربن فعال، طلا را جذب کرده و آن را از محلول جدا می‌کند. سپس کربن اشباع شده (Loaded Carbon) از دوغاب جدا شده و با استفاده از محلول قلیایی داغ (Hot Caustic Solution)، طلا از کربن جدا می‌شود. کربن دوباره می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد؛ درحالی‌که طلا به روش الکترولیز یا رسوب‌دهی از محلول جدا می‌شود.
• کربن در لیچ (CIL): در روش CIL، کربن فعال را به مخازن لیچینگ، جایی که سیانید در حال حل‌کردن طلا است، اضافه می‌کنند. در این روش، طلا همزمان با حل‌شدن در سیانید، توسط کربن جذب می‌شود. این امر با تلفیق مراحل لیچینگ و جذب، فرآوری طلا را کارآمدتر می‌کند. در نهایت نیز طلا از کربن اشباع‌شده، جدا می‌شود.

هر دو روش CIP و CIL معمولاً با لیچینگ همزده (Agitated Leaching) و برای سنگ‌های دارای ذرات ریز طلا، به کار می‌رود.

مرحله سوم فرآوری طلا؛ ذوب و پالایش (Smelting and Refining)

پس از بازیابی طلا از سنگ معدن، نوبت فرآیند خالص‌سازی است. در این روند طلا به خلوص مورد نظر می‌رسد که معمولاً از طریق فرآیندهای ذوب و پالایش انجام می‌شود.

• ذوب (Smelting): در فرآیند ذوب، طلا در یک کوره با دمای بیش از 1000 درجه سانتی‌گراد، همراه با مواد گدازآور (Fluxes) حرارت داده می‌شود. این مواد به حذف ناخالصی‌ها کمک می‌کند. در مرحله ذوب، طلای مذاب کف کوره می‌ماند، درحالی‌که ناخالصی‌ها به‌صورت سرباره (Slag) روی سطح شناور شده و حذف می‌شود. در نهایت طلای ذوب شده، درون قالب‌ها ریخته شده و به ‌صورت شمش یا میله شکل می‌گیرد.
• پالایش (Refining): پس از مرحله ذوب، نوبت پالایش است. این مرحله برای دستیابی به خلوص بیشتر به کار می‌رود که معمولاً از دو راه ولویل (Wohlwill Process) یا میلر (Miller Process) انجام می‌شود. در فرآیند ولویل از الکترولیز برای دستیابی به خلوص 99.999 درصد استفاده می‌کنند. همچنین در فرآیند میلر از گاز کلر برای حذف ناخالصی‌ها استفاده شده و طلا به خلوص 99.5 درصد می‌رسد. پس از پالایش نهایی می‌توان مطمئن شد که طلا عاری از هرگونه آلودگی و ناخالصی است.

اقدامات ایمنی و زیست‌محیطی

فرآوری طلا، به ویژه با روش‌های سنتی، به دلیل استفاده از مواد شیمیایی و سمی از جمله سیانید و جیوه، می‌تواند تأثیرات منفی بر محیط‌زیست داشته باشد. به همین دلیل عوامل این صنعت با هدف کاهش این تأثیرات، دست به اقدامات جدیدی زده‌اند که در ادامه برخی از آن‌ها را نام می‌بریم.

• بازیافت سیانید: در فرایند فرآوری طلا در مقیاس بزرگ، اغلب سیانید را بازیافت می‌کنند تا تأثیرات زیست‌محیطی آن به حداقل برسد.
• مدیریت پسماندهای معدنی (Tailings Management): ایجاد سیستم‌های ایمن برای نگهداری و مدیریت مواد زائد حاصل از فرآوری طلا، از آلودگی محیط‌زیست جلوگیری می‌‌کند.
• فرآوری بدون جیوه: در معادن کوچک و سنتی، روش‌های ایمن مثل جداسازی گرانشی یا ذوب با بوراکس، جایگزین مناسبی برای روش‌های مبتنی بر جیوه است.

همچنین علاوه بر ملاحظه‌های زیست‌محیطی، کارخانه‌های مدرن فرآوری طلا، به ایمنی کارگران نیز اهمیت زیادی می‌دهد. این کار از طریق اجرای پروتکل‌های ایمنی سخت‌گیرانه و استفاده از تجهیزات حفاظتی برای کاهش تماس با مواد خطرناک انجام می‌شود.

عیارسنجی و تعیین خلوص طلا

عیارسنجی طلا روشی برای تعیین میزان خلوص یک قطعه طلا است که در استخراج، خریدوفروش طلا و جواهرسازی اهمیت زیادی دارد. برای این کار از دو روش استفاده می‌شود.

روش اول، آزمون آتش (Fire Assay)، یک روش سنتی و بسیار دقیق است که در آن نمونه طلا را پودر کرده، با مواد خاصی ترکیب و در دمای بالا ذوب می‌کنند تا ناخالصی‌ها جدا شده و مقدار طلای خالص باقی‌مانده اندازه‌گیری شود. این روش دقت بالایی دارد؛ اما زمان‌بر است.

روش دوم، فلورسانس اشعه ایکس (XRF)، یک روش سریع و غیرمخرب است که با تاباندن اشعه ایکس به نمونه، عیار طلا را مشخص می‌کند. این روش برای جواهرات و قطعات کوچک مناسب است؛ اما فقط سطح نمونه را بررسی می‌کند و دقت آن به اندازه آزمون آتش نیست. در نتیجه، اگر دقت بالا مهم باشد، آزمون آتش انتخاب بهتری است، ولی اگر سرعت و عدم آسیب به نمونه اهمیت داشته باشد، روش XRF کاربردی‌تر خواهد بود.

اهمیت عیارسنجی طلا

 عیارسنجی طلا در صنعت جواهرات و شمش طلا از اهمیت بالایی برخوردار است. عیارسنجی دقیق، باعث اطمینان از ارزش‌گذاری درست طلا می‌شود. این امر در اعتماد خریداران و فروشندگان طلا نقش مهمی دارد. همچنین عیارسنجی به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا مطمئن شوند محصولات خود را بر اساس استاندارد خلوص می‌سازند که در حفظ اعتبار برندشان بسیار مهم است. علاوه‌ بر آن عیارسنجی طلا باعث جلوگیری از تقلب و کلاهبرداری شده و به یکپارچگی بازار طلا کمک می‌کند.

سخن پایانی درباره مراحل فرآوری طلا

از خردایش و آسیاب سنگ معدن گرفته تا استخراج طلا به کمک محلول‌های شیمیایی و فرآیند پالایش، هر مرحله از فرآوری، در تولید طلای خالص نقش کلیدی دارد. با استفاده از روش‌هایی مثل لیچینگ، شناورسازی، شست‌وشو و غیره، طلا از ناخالصی‌ها پاک شده و به شکلی درخشان در می‌آید. این فرآیند نه‌تنها در ارتقای ارزش طلا مؤثر است، بلکه نشان از تخصص و نوآوری در صنعت معدن‌کاری و متالورژی (دانش استخراج، فرآوری و استفاده از فلزات) دارد. در این راهنما، مراحل فرآوری طلا و عیارسنجی آن را بررسی کرده‌ایم که می‌تواند برای شما مفید باشد.