الترشيح بالكومة

يُروى الخام المسحوق بمحلول سيانيد قلوي مخفف . يستمر المحلول، الذي يحتوي على المعادن النفيسة المذابة في محلول غني، بالتغلغل عبر الخام المسحوق حتى يصل إلى البطانة في قاع الكومة، حيث يُصرّف إلى حوض تخزين (حوض المحلول الغني). بعد فصل المعادن النفيسة عن المحلول الغني، يُعاد استخدام محلول السيانيد المخفف (الذي يُسمى الآن "المحلول الخالي من المعادن") عادةً في عملية الترشيح بالكومة، أو يُرسل أحيانًا إلى محطة معالجة مياه صناعية حيث يُعالج السيانيد المتبقي وتُزال المعادن المتبقية. في المناطق ذات الأمطار الغزيرة جدًا، مثل المناطق الاستوائية، قد ينتج عن المعالجة فائض من المياه يُصرّف إلى البيئة، مما قد يُسبب تلوثًا مائيًا إذا لم تُجرَ المعالجة بشكل صحيح.

إن إنتاج خاتم ذهبي واحد بهذه الطريقة يمكن أن يولد 20 طنًا من النفايات. ^{[ 7 ]}

خلال مرحلة الاستخلاص، تشكل أيونات الذهب أيونات معقدة مع السيانيد:

${\displaystyle {\ce {{Au+ (s)}+ 2CN^- (aq) -> Au(CN)2^- (aq)}}}$

يمكن استخلاص الذهب بسهولة عن طريق تفاعل الأكسدة والاختزال :

${\displaystyle {\ce {{2Au(CN)2^{-}(aq)}+Zn(s)->{Zn(CN)4^{2}^{-}(aq)}+2Au(s)}}}$

أكثر الطرق شيوعًا لاستخلاص الذهب من المحلول هي استخدام الكربون المنشط لامتصاصه بشكل انتقائي، أو عملية ميريل-كرو حيث يُضاف مسحوق الزنك لترسيب الذهب والزنك. ويمكن أن يكون المنتج النهائي إما سبائك ذهبية فضية (ذهب وفضة) أو رواسب ذهبية زنكية تُكرر لاحقًا في مكان آخر.

تُشبه هذه الطريقة طريقة السيانيد المذكورة أعلاه، باستثناء استخدام حمض الكبريتيك لإذابة النحاس من خاماته. يُعاد تدوير الحمض من دائرة استخلاص المذيبات (انظر استخلاص المذيبات - الاستخلاص الكهربائي ، SX/EW) ويُعاد استخدامه في منصة الترشيح. ومن المنتجات الثانوية كبريتات الحديد الثنائي ، أو الجاروسيت ، الذي ينتج كمنتج ثانوي لترشيح البيريت ، وأحيانًا يُستخدم نفس حمض الكبريتيك اللازم لهذه العملية. يمكن ترشيح كل من خامات الأكاسيد والكبريتيدات، على الرغم من اختلاف دورات الترشيح اختلافًا كبيرًا، ويتطلب ترشيح الكبريتيدات استخدام عنصر بكتيري، أو الترشيح الحيوي.

في عام 2011، أنتجت عمليات استخلاص النحاس بالترشيح، سواءً بالترشيح الركامي أو الترشيح الموضعي ، 3.4 مليون طن متري من النحاس، أي ما يعادل 22% من الإنتاج العالمي. ^{[ 8 ]} وتتركز أكبر عمليات استخلاص النحاس بالترشيح الركامي في تشيلي وبيرو وجنوب غرب الولايات المتحدة.

على الرغم من أن عملية الترشيح بالكومة منخفضة التكلفة، إلا أن معدلات استخلاص الخام فيها تتراوح عادةً بين 60 و70%. وتكون هذه العملية أكثر ربحية مع الخامات منخفضة الجودة. أما الخامات عالية الجودة، فتخضع عادةً لعمليات طحن أكثر تعقيدًا حيث تبرر معدلات الاستخلاص الأعلى التكلفة الإضافية. وتعتمد العملية المختارة على خصائص الخام.

المنتج النهائي هو نحاس الكاثود.

هذه الطريقة هي طريقة ترشيح بالأكوام الحمضية، تشبه طريقة النحاس في استخدامها لحمض الكبريتيك بدلاً من محلول السيانيد لإذابة المعادن المستهدفة من الخام المسحوق. كمية حمض الكبريتيك المطلوبة أعلى بكثير من تلك المستخدمة في خامات النحاس، إذ تصل إلى 1000  كيلوغرام من الحمض لكل طن من الخام، ولكن 500 كيلوغرام هي الكمية الأكثر شيوعاً. حصلت شركة التعدين الأسترالية BHP  على براءة اختراع هذه الطريقة ، وتقوم بتسويقها حالياً شركة سيرو ماتوسو في كولومبيا، وهي شركة تابعة مملوكة بالكامل لشركة BHP؛ وشركة فالي في البرازيل؛ وشركة يوروبيان نيكل لاستخراج المعادن من رواسب اللاتريت الصخرية في تركيا، ومنجم تالفيفارا في فنلندا، ومنطقة البلقان، والفلبين. لا توجد حالياً أي عمليات تشغيل تجارية واسعة النطاق لاستخلاص النيكل بالأكوام من اللاتريت، ولكن يوجد مشروع لاستخلاص الكبريتيد بالأكوام قيد التشغيل في فنلندا.

يُعد استخلاص النيكل من محاليل الترشيح أكثر تعقيدًا من استخلاص النحاس، ويتطلب مراحل متعددة لإزالة الحديد والمغنيسيوم. وتُنتج هذه العملية مخلفات خام مُرشّحة ("ريبوس") ورواسب كيميائية من محطة الاستخلاص (تتكون أساسًا من مخلفات أكسيد الحديد وكبريتات المغنيسيوم وكبريتات الكالسيوم ) بنسب متساوية تقريبًا. ولذلك، فإنّ من السمات الفريدة لعملية ترشيح النيكل بالأكوام الحاجة إلى منطقة مخصصة للتخلص من المخلفات.

يمكن أن يكون المنتج النهائي عبارة عن رواسب هيدروكسيد النيكل (NHP) أو رواسب هيدروكسيد المعادن المختلطة (MHP)، والتي تخضع بعد ذلك للصهر التقليدي لإنتاج النيكل المعدني.

على غرار عملية استخلاص النحاس بالترشيح الركامي باستخدام أكسيد النحاس، والتي تستخدم أيضاً حمض الكبريتيك المخفف، تقوم شركة ريو تينتو بتسويق هذه التقنية في ناميبيا وأستراليا ؛ بينما تقوم شركة أورانو الفرنسية للوقود النووي بتسويقها في النيجر من خلال منجمين وفي ناميبيا؛ وتدرس العديد من الشركات الأخرى جدوى هذه التقنية.

المنتج النهائي هو الكعكة الصفراء ويتطلب معالجة إضافية كبيرة لإنتاج علف من الدرجة المستخدمة في الوقود.

بينما تحولت معظم شركات التعدين من طريقة الرشّ المعتمدة سابقًا إلى ترشيح مواد كيميائية مختارة، كالسيانيد أو حمض الكبريتيك، ببطء بالقرب من طبقة الخام، ^{[ 9 ]} لم تشهد منصات الترشيح بالكومة تغييرًا كبيرًا على مر السنين. لا تزال هناك أربع فئات رئيسية من المنصات: التقليدية، ومنصات الترشيح بالتفريغ، ومنصات ملء الوديان، ومنصات التشغيل/الإيقاف. ^{[ 10 ]} عادةً، تحتوي كل منصة على بطانة غشائية أرضية واحدة فقط ، بسماكة لا تقل عن 1.5 مم، وغالبًا ما تكون أكثر سمكًا.

تُستخدم منصات التعدين التقليدية، الأبسط تصميمًا، في المناطق المستوية أو المنحدرة، وتستوعب طبقات رقيقة من الخام المسحوق. أما منصات التعدين بالترشيح، فتستوعب كميات أكبر من الخام، وعادةً ما تكون مناسبة للتضاريس الأقل استواءً. وتُستخدم منصات ردم الوديان، الموجودة في قيعان الوديان أو مستوياتها، لاستيعاب كل ما يسقط فيها. أما منصات التشغيل/الإيقاف، فتتطلب وضع أحمال أكبر بكثير عليها، ثم إزالتها وإعادة تحميلها بعد كل دورة.

العديد من هذه المناجم، التي كانت أعماق حفرها سابقًا حوالي 15 مترًا، تحفر الآن على أعماق أكبر من أي وقت مضى لاستخراج المواد، تصل إلى حوالي 50 مترًا، وأحيانًا أكثر. وهذا يعني أنه لاستيعاب كل التربة التي يتم إزاحتها، سيتعين على الوسادات تحمل أوزان أكبر نظرًا لوجود كميات أكبر من الخام المسحوق في مساحة أصغر (لوبو 2010). ^{[ 11 ]} مع هذه الزيادة في التراكم، يزداد احتمال انخفاض الإنتاجية أو جودة الخام، بالإضافة إلى احتمال وجود نقاط ضعف في البطانة أو مناطق لتراكم الضغط. ولا يزال هذا التراكم يُحتمل أن يؤدي إلى ثقوب في البطانة. وحتى عام 2004، كانت أقمشة التبطين، التي يُفترض أن تقلل من احتمالية الثقوب والتسرب، لا تزال موضع نقاش بسبب ميلها إلى زيادة المخاطر في حال وضع وزن كبير جدًا على سطح كبير جدًا للتبطين (ثيل وسميث 2004). ^{[ 12 ]} إضافةً إلى ذلك، قد تتفاعل بعض البطانات، تبعاً لتركيبها، مع الأملاح الموجودة في التربة وكذلك مع الأحماض الناتجة عن عملية الترشيح الكيميائي، مما يؤثر على فعالية البطانة. وقد يتفاقم هذا التأثير بمرور الوقت.

يُعدّ التعدين بالترشيح الركامي خيارًا مثاليًا لكميات كبيرة من الخامات منخفضة الجودة، إذ يتطلب معالجة معدنية أقل (تكسيرًا) للخام لاستخلاص كمية مكافئة من المعادن مقارنةً بالطحن. ويُعوّض انخفاض تكاليف المعالجة بشكل ملحوظ بانخفاض العائد بنسبة تتراوح عادةً بين 60 و70%. غالبًا ما يكون الأثر البيئي الإجمالي للترشيح الركامي أقل من التقنيات التقليدية. ^{[ 13 ]} كما يتطلب هذا الأسلوب استهلاكًا أقل للطاقة، ما يجعله خيارًا صديقًا للبيئة في نظر الكثيرين.

في الولايات المتحدة، منح قانون التعدين العام لعام 1872 حقوق التنقيب والتعدين في الأراضي العامة ؛ ولم يشترط القانون الأصلي إعادة تأهيل الأراضي بعد التعدين (وودي وآخرون، 2011). وكانت متطلبات إعادة تأهيل الأراضي المستخرجة على الأراضي الفيدرالية تعتمد على متطلبات الولايات حتى صدور قانون سياسة إدارة الأراضي الفيدرالية في عام 1976. وحاليًا، يجب أن يكون لدى التعدين على الأراضي الفيدرالية خطة تعدين وإعادة تأهيل معتمدة من الحكومة قبل بدء التعدين. كما يُشترط تقديم سندات إعادة التأهيل. ^{[ 14 ]} ويخضع التعدين على الأراضي الفيدرالية أو أراضي الولايات أو الأراضي الخاصة لمتطلبات قانون الهواء النظيف وقانون المياه النظيفة .

أحد الحلول المقترحة لمشاكل استصلاح الأراضي هو خصخصة الأرض المراد استخراج المعادن منها (وودي وآخرون 2011).

مع صعود الحركة البيئية، ازداد تقدير العدالة الاجتماعية، وشهد قطاع التعدين اتجاهات مماثلة مؤخرًا. فالمجتمعات القريبة من مواقع التعدين المحتملة معرضة بشكل متزايد لخطر التعرض للظلم، إذ تتأثر بيئتها بالتغييرات التي تُجرى على الأراضي المستخرجة - سواء كانت عامة أو خاصة - مما قد يؤدي في نهاية المطاف إلى مشاكل في البنية الاجتماعية والهوية والصحة العامة (فرانكس، 2009). ^{[ 15 ]} وقد جادل كثيرون بأنه من خلال إعادة توزيع سلطة التعدين على المواطنين المحليين، يمكن تخفيف هذا الخلاف، حيث سيحظى كلا الطرفين بفرصة متساوية للتعبير عن آرائهما وفهم أهدافهما المستقبلية. ومع ذلك، غالبًا ما يكون من الصعب التوفيق بين مصالح شركات التعدين والمصالح الاجتماعية المحلية، وغالبًا ما يكون المال عاملًا حاسمًا في نجاح أي خلافات. إذا شعرت المجتمعات بأن لديها فهمًا حقيقيًا وسلطة في القضايا المتعلقة ببيئتها ومجتمعها المحلي، فمن المرجح أن تتقبل وتشجع الفوائد الإيجابية للتعدين، وأن تروج بشكل أكثر فعالية لأساليب بديلة للتعدين بالترشيح الركامي، مستفيدةً من معرفتها العميقة بالجغرافيا المحلية (فرانكس، 2009).