الترشيح (علم المعادن)

يعود تاريخ عملية استخلاص المعادن بالترشيح إلى القرن الثاني قبل الميلاد في الصين، حيث كان يتم دمج الحديد مع كبريتات النحاس . ^{[ 3 ]} وبحلول عهد أسرة سونغ الشمالية ، أصبح من الممكن استخلاص سبيكة نحاسية عن طريق الترشيح. ^{[ 3 ]}

يمكن إرجاع عملية الترشيح إلى علم الخيمياء . ^{[ 4 ]} كانت الأمثلة المبكرة للترشيح التي قام بها الخيميائيون تشبه خلط الحديد بكبريتات النحاس، مما ينتج عنه طبقة من النحاس المعدني. ^{[ 4 ]} في القرن الثامن، اكتشف جابر بن حيان ، وهو خيميائي فارسي، مادة أطلق عليها اسم " الماء الملكي ". ^{[ 4 ]} وقد وُجد أن الماء الملكي، وهو مزيج من حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك ، فعال في إذابة الذهب ، الذي كان يُعتقد سابقًا أنه غير قابل للذوبان . ^{[ 4 ]}

في القرن السادس عشر، شاع استخدام طريقة الترشيح بالأكوام لاستخلاص النحاس ونترات البوتاسيوم من المواد العضوية. ^{[ 4 ]} وكانت هذه الطريقة شائعة الاستخدام في ألمانيا وإسبانيا، حيث كان يُستخرج البيريت إلى السطح ويُترك في العراء. ^{[ 4 ] [ 3 ]} ويُترك البيريت في الخارج لعدة أشهر، حيث يؤدي تعرضه للأمطار والهواء إلى التجوية الكيميائية . ^{[ 4 ]} ثم يُجمع محلول يحتوي على كبريتيد النحاس في حوض، ويُرسب في عملية تُسمى الترسيب ، مما ينتج عنه النحاس المعدني. ^{[ 4 ]} وقد طُوّرت طريقة الترشيح بالأكوام، في شكلها الطبيعي الخالي من المواد الكيميائية، للحصول على أنواع مختلفة من الخامات ذات جدوى اقتصادية أكبر. وتم ذلك من خلال دمج الترشيح الكيميائي ، الذي يُطبّق مزيدًا من المعالجة الكيميائية والتقنيات على الترشيح بالأكوام. ^{[ 5 ]}

بين عامي 1767 و1867، أصبح إنتاج البوتاس في كيبيك صناعةً مهمةً لتزويد مصانع الزجاج والصابون في فرنسا. ^{[ 4 ]} وكان البوتاس يُصنع في أغلب الأحيان من رماد مواقد الحطب والمدافئ، حيث يُخلط بالماء ويُصفّى. ^{[ 4 ]} وبعد تبخير الرماد، يتحول إلى بوتاس. وكان يلزم حرق 400 طن من الخشب الصلب لإنتاج طن واحد من البوتاس. ^{[ 4 ]}

في عام 1858، استخدم أدولف فون باتيرا، عالم المعادن النمساوي، عملية الترشيح لفصل المركبات القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان من الفضة في محلول مائي. ^{[ 6 ] [ 7 ]} ورغم نجاح عملية فون باتيرا، إلا أنها لم تُستخدم على نطاق واسع، ويعود ذلك جزئيًا إلى ارتفاع سعر هيبوسلفيت الصوديوم. ^{[ 8 ]} إضافةً إلى ذلك، في عملية باتيرا، إذا لم يذب هيبوسلفيت الصوديوم تمامًا، فغالبًا ما تبقى الفضة عالقة في المحلول الزائد ولا تُستخلص بشكل صحيح. ^{[ 8 ]}

طُوِّرت تقنية ترشيح باتيرا على يد الأمريكي إي إتش راسل حوالي عام 1884، فابتكر "عملية راسل". ^{[ 9 ] [ 8 ]} غالبًا ما كانت عمليات الترشيح السابقة تعجز عن تركيز الخامات التي تحتوي على نسبة عالية من المعادن الأساسية، وهو ما استطاعت عملية راسل حله، مما جعلها أكثر ربحية. ^{[ 8 ]}

في عام 1887، عندما تم تسجيل براءة اختراع عملية السيانيد في إنجلترا، بدأت هذه العملية تحل تدريجياً محل عملية راسل القائمة. ^{[ 5 ]} كانت عملية السيانيد أكثر كفاءة بكثير، وبلغ معدل استخلاصها 90%. ^{[ 5 ]}

قبل الحرب العالمية الأولى، جُرِّبت العديد من الأفكار الجديدة لعمليات الاستخلاص. ^{[ 4 ]} وشمل ذلك استخدام محاليل الأمونيا لكبريتيدات النحاس، وحمض النيتريك لاستخلاص خامات الكبريتيد. ^{[ 4 ]} إلا أن معظم هذه الأفكار طواها النسيان بسبب التكلفة الباهظة لعوامل الاستخلاص المطلوبة. ^{[ 4 ]}

في أربعينيات القرن العشرين، ونتيجةً لمشروع مانهاتن ، احتاجت حكومة الولايات المتحدة إلى سهولة الوصول إلى اليورانيوم . ^{[ 4 ]} وسرعان ما تم استخدام العديد من تقنيات الاستخلاص المختلفة على نطاق واسع. ^{[ 4 ]} استُخدمت كل من الراتنجات الاصطناعية والمذيبات العضوية في البداية لاستخلاص اليورانيوم . ^{[ 4 ]} وفي نهاية المطاف، كان استخدام المذيبات العضوية أسهل مقارنةً بالتبادل الأيوني عبر الراتنجات الاصطناعية، واتجه إنتاج اليورانيوم والمعادن الأرضية النادرة الأخرى نحو الاستخلاص بالمذيبات. ^{[ 4 ]}

في خمسينيات القرن العشرين، طُوِّرت تقنية المعالجة المائية بالضغط لاستخلاص معادن متعددة، مثل مركزات الكبريتيدات واللاتريت. ^{[ 4 ]} وقد أُثبت، لا سيما في فرع المناجم في أوتاوا (المعروف الآن باسم كانميت )، إمكانية معالجة مركزات البيروتيت - البنتانديت في أجهزة التعقيم بالبخار ، حيث يُستخلص النيكل الناتج في محلول بينما يبقى أكسيد الحديد والكبريت في الرواسب. ^{[ 4 ]} وقد استُخدمت هذه العملية لاحقًا في عمليات استخلاص النيكل الأخرى حول العالم. ^{[ 4 ]}

في ستينيات القرن العشرين، شاع استخدام تقنيات الاستخلاص بالترشيح الركامي والاستخلاص في الموقع، لا سيما لاستخلاص النحاس. ^{[ 4 ]} واستُخدم الاستخلاص في الموقع لاحقًا لاستخلاص اليورانيوم أيضًا. ^{[ 4 ]}

تم تحسين عملية الترشيح بالضغط بشكل أكبر في السبعينيات والثمانينيات. ^{[ 4 ]}