فرآیند هیپ لیچینگ (Heap Leaching) در ترکیب با استخراج حلالی (SX) و الکترووینینگ (EW) یکی از اقتصادی‌ترین روش‌ها برای بهره‌برداری از کانسنگ‌های اکسیدی و کم‌عیار مس است؛ کانسنگ‌هایی که فرآوری آن‌ها به روش فلوتاسیون یا ذوب توجیه اقتصادی ندارد.
کانی‌شناسی و آماده‌سازی خوراک
کانی‌های اکسیدی مس مانند مالاکیت، آزوریت و کریزوکولا به‌سرعت در محلول اسید سولفوریک حل می‌شوند. کانسنگ پس از سنگ‌شکنی معمولاً تا ابعاد ۱۲ تا ۲۵ میلی‌متر خرد شده و در درام آگلومراسیون با آب و اسید سولفوریک غلیظ عمل‌آوری (Acid Curing) می‌شود. آگلومراسیون نفوذپذیری توده را حفظ کرده و از مهاجرت نرمه‌ها جلوگیری می‌کند.
طراحی پد و انباشت هیپ
- بستر نفوذناپذیر شامل لایه رسی متراکم و ژئوممبران HDPE یا LLDPE با ضخامت حدود ۱.۵ تا ۲ میلی‌متر و سامانه آشکارسازی نشت.
- انباشت به صورت لیفت‌های چندمتری (معمولاً ۴ تا ۸ متر) با استفاده از استکر و نوار نقاله.
- آبیاری قطره‌ای با نرخ معمول ۸ تا ۱۲ لیتر بر ساعت بر مترمربع؛ روش قطره‌ای تبخیر و مصرف آب را نسبت به آبپاش کاهش می‌دهد.
- پایداری شیب هیپ و پد بر اساس مطالعات ژئوتکنیکی و تحلیل‌های استاتیکی و لرزه‌ای کنترل می‌شود.
محلول باردار (PLS) با غلظت معمول ۱ تا ۵ گرم بر لیتر مس از پاشنه هیپ جمع‌آوری و به پوند PLS هدایت می‌شود.
استخراج حلالی (SX)
در مرحله استخراج، مس توسط استخراج‌کننده آلی از خانواده اکسیم‌ها (رقیق‌شده در کروزن) به‌صورت انتخابی از PLS جذب می‌شود. فاز آلی باردار در مرحله عریان‌سازی (Stripping) با الکترولیت اسیدی تماس یافته و مس به الکترولیت غنی منتقل می‌شود. این مراحل در واحدهای میکسر-ستلر انجام می‌شود. رافینیت (محلول تهی از مس) پس از تنظیم اسید مجدداً برای آبیاری هیپ استفاده می‌شود.
الکترووینینگ (EW)
الکترولیت غنی با غلظت حدود ۴۵ تا ۵۰ گرم بر لیتر مس وارد سلول‌های الکترووینینگ می‌شود. مس روی کاتدهای دائمی از جنس فولاد زنگ‌نزن رسوب کرده و در آندهای آلیاژ سرب، اکسیژن آزاد می‌شود.
- چگالی جریان معمول: ۲۵۰ تا ۳۵۰ آمپر بر مترمربع.
- ولتاژ سلول: حدود ۱.۸ تا ۲.۲ ولت.
- مصرف انرژی ویژه: حدود ۲ کیلووات‌ساعت به ازای هر کیلوگرم مس.
- محصول: مس کاتدی با خلوص ۹۹.۹۹ درصد مطابق استاندارد LME Grade A.
ملاحظات طراحی
مهم‌ترین عوامل اقتصادی این فرآیند مصرف اسید (وابسته به کانی‌های باطله کربناته)، بازیابی کل مس و زمان چرخه لیچینگ است. انجام آزمایش‌های ستونی در مقیاس آزمایشگاهی و پایلوت پیش از طراحی پایه ضروری است. شرکت آریاهنگارد در پروژه‌هایی مانند کارخانه هیپ لیچینگ سه هزار تنی سیاستراگی و کارخانه لیچینگ مس جانجا (با عیار خوراک حدود ۰.۲۲ درصد) این زنجیره را طراحی کرده است.