blog image

تاریخ انتشار: سه شنبه بیست و هفت تیر ۱۴۰۲

|    نویسنده : میراث

فرآیندهای متالورژی نیاز به دانستن محتوای فلزی محصولات مختلف به دست آمده در فرآیندهای بازیافت و پالایش دارند.

طلای ناخالص حاصل از فرآیند الکترووینینگ

تکنیک های الکترووینینگ

تکنیک‌های مورد استفاده عبارتند از Cupellation، Inquartation و Parting، فرآیند کلرزنی Miller، فرآیند الکترولیتی Wohwill ، Fizzer Cell و Aqua Regia Process.

انتخابات نهایی بر اساس محتوای طلای اولیه است. به عنوان مثال، فرآیند Whohwill در صورتی انتخاب می‌شود که محتوای طلا کمتر از 98٪ نباشد، فرآیند Aqua Regia گزینه خوبی است زمانی که محتوای نقره کمتر از 5٪ باشد. اگر شارژی که باید تصفیه شود حاوی فلزات گروه پلاتین مانند پلاتین و پالادیوم باشد، فرآیند انکوارتاسیون و جداسازی را می‌توان انتخاب کرد. به طور کلی انتخاب نهایی آسان نیست و تمرین خوبی برای تجهیز یک مرکز برای انجام بیش از یک فرآیند است.

الکترووینینگ

فرآیند Cupellation در مقیاس بسیار کوچک استفاده می‌شود و بر اساس فرآیند سنجش آتش است. محصول نهایی می‌تواند فلزات گروه طلا و پلاتین را جمع آوری کند. شاید ماینرهای کوچک زمانی بتوانند این گزینه را در نظر بگیرند که محدودیت های اقتصادی وجود دارد و کیفیت محصول نهایی اهمیت چندانی ندارد. فرآیند Inquartation و Parting بر اساس حلالیت بین طلا، نقره و مس است. در ابتدا یک محصول ناخالص از ذوب به دست می‌آید که برای بهبود سطح به سطح آن باید دانه بندی شود تا محصول فلزی با اسید نیتریک مورد حمله قرار گیرد تا مس و نقره حل شود و بقایای شستشو طلای فلزی است. در طول حمله اسیدی، پلاتین و پالادیوم بخشی از محلول غنی را تشکیل می‌دهند. با این حال، ایریدیوم، روتنیم، رودیوم و اوسمیم حل نمی‌شوند. خلوص طلا نزدیک به 99 است.

 

 

فرآیند کلرزنی میلر به خوبی شناخته شده است و برای مدت طولانی در صنعت پالایش طلا مورد استفاده قرار گرفته است. این فرآیند شامل افزودن کلر به دور مذاب با استفاده از یک سیستم لوله غوطه ور است. در ابتدا یک واکنش آهسته گاز کلر با فلزات پایه وجود دارد که ترکیبات فرار را تشکیل می‌دهند. پس از تکمیل واکنش اولیه، تولید سریعی از ترکیب غیرفرار به نام نمک میلر وجود دارد که باید از سطح بار مذاب حذف شود. مهم است که از تشکیل کلریدهای طلا جلوگیری شود تا از تلفات هم جلوگیری شود. یکی از راه حل‌ها این است که بار مذاب را با مخلوطی از بوراکس و سیلیس بپوشانید. پایان فرآیند زمانی مشخص می‌شود که بخارهای بنفش طلای کلرید ظاهر شود. فلزات گروه پلاتین حذف نمی‌شوند و خلوص طلا بین 99.5 تا 99.8 درصد است. اگرچه این تکنیک قدیمی است.

فرآیند دیگری که برای مدت طولانی مورد استفاده قرار می‌‌گیرد، فرآیند Wohlwill است و به دلیل پالایش محصول، جزء دوم فرآیند میلر محسوب می‌شود. این یک فرآیند الکترولیتی است که بر اساس انحلال طلا در حمام اسید تهیه شده با گاز کلر و اسید هیدروکلریک است. محصول نهایی یک کاتد طلا با خلوص 99.99 درصد است. اگرچه این فرآیند کارآمد است؛ اما به دلیل نیاز به گرم کردن و اعمال چگالی جریان خاص مانند 110 آمپر بر فوت مربع، یک مسئله مربوط به هزینه وجود دارد. فلزات گروه پلاتین و نقره بر روی لجن‌های آند گزارش شده و فلزات پایه باقی مانده در محلول هستند.

فرآیند سلول فیزر یک فرآیند Wohlwill بهبود یافته است که تغییر اصلی آن طراحی کاتد است. یک ظرف سرامیکی متخلخل وجود دارد که مانند یک غشاء عمل می‌کند و هدف آن جلوگیری از تلفات طلا و چسبیدن برخی ناخالصی‌ها به سطح کاتد است. سلول الکترولیتی تخلیه و فیلتر می‌شود. یکی از جنبه‌های بسیار مهم این فرآیند، امکان تصفیه آندهای ناخالص است، اساساً زمانی که محتوای نقره تا 10٪ باشد.

فرآیند Aqua Regia برای استفاده در مقیاس کوچک مناسب است و طلای فلزی به دست آمده به اندازه 99.9 درصد خالص است. مراحل اصلی فرآیند حل کردن فلزات گرانبها و برخی ناخالصی‌ها است. از آنجایی که Aqua Regia مخلوطی بین اسید نیتریک و اسید کلریدریک است، بخشی از نقره در محلول باقی می‌ماند و بخشی دیگر رسوب کلرید نقره را تشکیل می‌دهد. سپس، مهم است که مراقب محتوای نقره باشید. لازم به ذکر است که تشکیل کلرید نقره بر انحلال طلا تأثیر منفی دارد. پس از انجام انحلال، محلول و رسوب با عملیات فیلتراسیون جدا می شوند. محلول حاوی طلا است و با عوامل احیا کننده مانند سولفات آهن، دی اکسید گوگرد یا بی سولفات سدیم درمان می‌شود. پودر طلا با خلوص بالا به دست می‌آید و بعدا می‌توان آن را ذوب کرد.

کارخانه تصفیه طلا

سنجش طلا

فرآیندهای متالورژی نیاز به دانستن محتوای فلزی محصولات مختلف به دست آمده در فرآیندهای بازیافت و پالایش دارند. اگر بخواهیم در مورد سنجش طلا بدانیم، باید به فرآیند سنجش آتش سوزی اشاره کرد که مدت‌هاست در صنعت معدن به کار گرفته شده است. اساساً سنگ معدن با مخلوطی از شارها مخلوط می‌شود و در طی فرآیند ذوب فلزات گرانبها آزاد می‌شوند و بیشتر فلزات سنگین توسط شارها به دام می‌افتند. با این حال، سرب عنصر کلیدی برای جمع آوری فلزات گرانبها است. محصول اخیر توسط یک مرحله کاپولاسیون مجدداً پردازش می‌شود تا بتوانیم آلیاژ طلا و نقره‌ای داشته باشیم که به طور انتخابی برای محاسبه محتوای طلا شسته می‌شود.

کوره بوتل

یکی از جنبه‌های بسیار مهم این است که مواد معدنی موجود در نمونه مورد سنجش را بدانیم، زیرا بر شار اضافه شده تأثیر دارند. بدیهی است که این دانش ثمره تجربه و مطالعه است. اساساً کانی‌ها را می‌توان با وزن مخصوص، رنگ، رگه، درخشندگی، سختی، حساسیت مغناطیسی و واکنش با هر معرف خاصی مانند اسید هیدروکلریک شناسایی کرد. تعداد کانی‌ها زیاد است و سنجشگرها باید روی کانی‌های اصلی مانند سولفیدها یا سولفیدها متمرکز شوند. کربنات‌ها به راحتی با اسید نیتریک یا هیدروکلریک واکنش می‌دهند و این یک ویژگی معمول نمونه‌های قلیایی است.

یک روش خوب برای تخمین مواد معدنی، انجام جداسازی وزنی با استفاده از شیشه ساعت یا صفحه منحنی است. به این روش وانینگ می‌گویند. در این صورت لازم است 10 تا 30 گرم نمونه بردارید و با آب در شیشه ساعت مخلوط کنید. ایده این است که مواد معدنی را با توجه به وزن مخصوص آنها مانند عملیات طلای پانینگ جدا کنیم. کانی‌های سنگین در مرکز و کانی‌های سبک‌تر در مرز باقی می‌مانند. هنگامی که ونینگ به خوبی انجام شود، می‌توان مواد معدنی با رنگ‌ها و تراکم‌های مختلف را به دلیل پراکندگی آنها در مناطق مختلف شناسایی کرد. اندازه این زون‌ها کانی‌های اصلی و ماهیت احتمالی نمونه را مشخص می‌کند.

شناسایی مواد معدنی توسط Vanning

شار

این ماده‌ای است که به یک ماده دیگر اضافه می‌شود تا به همجوشی آن کمک کند. عمل دیگر این است که به عنوان یک عامل کاهش دهنده دی اکسید یا تجزیه ناخالصی‌ها و حذف آنها به عنوان سرباره عمل کند.

کارخانه ذوب و تصفیه طلا

به این ترتیب می‌توانیم از تجزیه کامل سنگ معدن اطمینان حاصل کنیم. یکی از اجزای آن اکسید سرب است که به سرب فلزی احیا می‌شود. این عنصر فلزی طلا و نقره را جمع آوری می‌کند. وزن شار 25 گرم است. اساساً شار باید قادر به کنترل ویسکوزیته، درجه اسیدیته، تغییر نقطه ذوب سنگ معدن و تجزیه سنگ معدن باشد. شارهای اصلی در زیر ذکر شده است:

• اکسید کلسیم. این یک شار قلیایی است که ویسکوزیته و سیالیت بار را تغییر می‌دهد. همچنین با آلومینا واکنش می‌دهد.

• اکسید سرب. لیتارژ مونوکسید سرب زرد یک شار گوگرد زدایی است و منجر به فرآیند می‌شود.

• کربنات پتاسیم. با کربنات سدیم به منظور اصلاح نقطه ذوب نمونه استفاده می‌شود.

• کربنات سدیم. این شار را می توان به تنهایی اضافه کرد یا خیر و عمل اصلی آن واکنش با سولفیدها است. Kt را می‌توان با بی کربنات سدیم جایگزین کرد.

• بوراکس. این یک شار اسیدی است و برای جداسازی اکسیدهای فلزی مناسب است. اگر افزودن بیش از حد باشد، بخشی از طلا از بین می‌رود و قسمت باقیمانده با شارهای قلیایی واکنش می‌دهد.

• سیلیس. این شار اسیدی دیگری است که نقطه ذوب را تغییر می‌دهد. افزودن بیش از حد، بار مذاب با ویسکوزیته بیش از حد ایجاد می‌کند.

• فلورسپار. این یک شار خنثی است که تجزیه و سیالیت را بهبود می‌بخشد. سنگهای نسوز برای جلوگیری از تلفات طلا به فلورسپات نیاز دارند.

• نیترات سدیم. این یک عامل اکسید کننده است که علاوه بر آن فلزات پایه اکسیدی را جهت گیری می‌کند. اضافه کردن بیش از حد به طور چشمگیری اندازه دکمه سرب را تغییر می‌دهد.

• عوامل کاهش دهنده. آنها به تبدیل اکسید سرب به سرب فلزی کمک می‌کنند. انواع مختلفی از عوامل کاهنده وجود دارد که برخی از آنها آرد و زغال هستند.

وزن نمونه بر اساس تن یک سنجش نامیده می‌شود (29.166 گرم). آزمایشگاه‌ها معمولا از یک تن سنجش و نیم تن سنجش دیگر استفاده می‌کنند. بدیهی است که تجربه بهترین ابزار برای تخمین وزن است. شارهایی که باید اضافه شوند قسمت باقیمانده شارژ هستند. مخلوط فلاکس‌ها باید حاوی اکسید سرب و کربنات سدیم باشد. به طور معمول وزن پایین سرب بین 18 تا 25 گرم است. شارهای دیگر اضافه شده نسبت جزئی است. معیار اصلی در نظر گرفتن وزن سرب فلزی تولیدی است. در غیر این صورت بیش از یک مشکل با فلز Dore به دست آمده در پایان فرآیند وجود خواهد داشت. خواص اکسید کننده و کاهنده نمونه بر وزن دکمه سرب تأثیر دارد. برخی از مواد معدنی مانند هماتیت، مگنتیت و پیرولوزیت تأثیر مستقیمی بر خواص اکسید کننده دارند. به طور مشابه، گالن، کالکوسیت، کالکوپیریت، پیریت، اسفالریت و آرسنوپیریت با توجه به محتوای گوگرد، خواص احیایی را تغییر می‌دهند. این به معنای محتوای گوگرد بیشتر، قدرت کاهش بیشتر است.

متالورژی

نمونه‌های ماسه سیاه باید از روش ذوب خاصی پیروی کنند، زیرا در دماهای معمولی ذوب آنها دشوار است. شارهای مورد استفاده باید با جزئیات انتخاب شوند تا از نتایج اشتباه جلوگیری شود. تهیه نمونه مشکل دیگری است، زیرا این مواد حاوی طلای آزاد هستند. یک دستور تهیه خوب دارای ترکیب زیر است:

 30 گرم لیتارژ، 30 گرم کربنات سدیم، 25 گرم بوراکس، 5 گرم آرد، 8 گرم فلورسپار، 30 گرم سیلیس و 20 گرم نمونه سنگ معدن.

اضافه کردن شار مخلوط غیر همگن

ذوب طلا

ابتدا و مهمتر از همه، بوته (اسکوریفایر) باید از قبل گرم شود و سپس شارهای نمونه مخلوط را اضافه کنید. نمونه سنگ معدن و شارها در دماهای مختلف ذوب می‌شوند و ترتیب این واکنش‌ها نقش بسیار مهمی در کارایی فرآیند دارد. هنگامی که شارژ به طور کامل ذوب شد، مهم است که 15 تا 30 دقیقه دیگر اضافه کنید تا از پخش خوب دکمه و مجموعه فلزات گرانبها اطمینان حاصل شود.

هنگامی که دما نزدیک به 550 درجه سانتیگراد است، فلز سرب از واکنش بین اکسید سرب و آرد تشکیل می‌شود. این بار یک توده متخلخل با بوراکس و کربنات سدیم تشکیل می‌دهد. سولفیدها با کربنات‌ها واکنش می‌دهند و سولفات‌های قلیایی تشکیل می‌دهند که جایگزین طلا در ساختار کریستالی می‌شوند. بوراکس در دمای 740 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود و روی اکسیدهای فلزی واکنش نشان می‌دهد. در دمای 850 درجه سانتیگراد کربنات سدیم ذوب شده و با سیلیکات‌ها واکنش می‌دهد. از آنجایی که بخشی از اکسید سرب ذوب نشده است، وقتی دما به 885 درجه سانتیگراد می‌رسد، تمام سرب به اکسید تبدیل می‌شود. در این لحظه ذرات طلا و نقره آزاد باقی مانده جمع آوری شده و به ته بوته می‌روند. نقطه پایانی نزدیک به 1068 سانتیگراد درجه است  و انتظار می‌رود که تمام واکنش‌ها کامل باشد.

بوته‌ها باید از قبل گرم شوند

عوامل متعددی بر کارایی فرآیند ذوب تأثیر می‌گذارد. برخی از آنها به شرح زیر است:

اندازه ذرات نمونه سنگ معدن باید بسیار ریز باشد تا سطح مناسبی داشته باشد و واکنش‌ها مطلوب باشد. سپس سنگ معدن باید به روش صحیح پودر شود. جنبه دیگر افزودن صحیح شارها است. اگر در حداقل مقدار نباشند، واکنش‌ها تکمیل می‌شود و مقداری از طلا و نقره در سرباره به دام می‌افتد. اضافه شدن بیش از حد شارها به دلیل ذوب شدن بار انتخاب مناسبی نیست و تشکیلات فلزی سرب در فازهای مختلف قرار دارند. این وضعیت باعث زیان طلا و نقره می‌شود. دما باید مقدار خود را به روش مناسب افزایش دهد. یعنی اگر به فینال خیلی چرب برسد، واکنش‌ها کامل نیست و فلز سرب بدون داشتن زمان کافی برای جمع آوری فلزات گرانبها به سرعت تشکیل می‌شود. برای اطمینان از ترتیب صحیح واکنش‌ها، نمونه و شارها باید یک توده همگن بدون جداسازی تشکیل دهند. تماس بین ذرات سنگ معدن و شار بسیار مهم است.

پاتیل مذاب طلا

وارد کردن بوته‌ها به کوره

در طول فرآیند ذوب، انتظار می‌رود چندین لایه از مواد مختلف به دست آید، زیرا معرف‌ها دارای انحلال و چگالی متفاوت هستند. تحت این در نظر گرفتن، در بالا یک لایه قلیایی متشکل از سولفیدهای اکسید شده (سولفات‌ها) وجود دارد. لایه زیر توسط اکسیدهای فلزات سنگین تشکیل شده و از نظر شیمیایی یک بوروسیلیکات است. این لایه نباید ضخیم یا توده‌ای باشد. در غیر این صورت برخی از مواد معدنی حل و ذوب نمی‌شوند. تعادل سیلیس و بوراکس بسیار مهم است. گاهی اوقات، یک لایه مات وجود دارد و در صورت نامناسب بودن شار ایجاد می‌شود. این لایه از سولفیدهای سرب، روی، آهن و مس تشکیل شده است. همچنین در صورت انتخاب اشتباه شار، ترکیباتی از آرسنیک و آنتیموان با آهن و مس تشکیل می‌شود. این لایه speiss نام دارد و در پایین هم دکمه سرب با طلا و نقره قرار دارد.

ظاهر سرباره شاخص خوبی از فرآیند است. اگرچه کانی‌های آهن بر سرباره رنگ تأثیر دارند؛ اما می‌توان با توجه به رنگ آن نتیجه‌گیری کرد. به عنوان مثال، رنگ آبی نشانه کانی‌های مس است. وجود مواد معدنی منگنز برای سرباره رنگ اسطوخودوس قابل توجه است. سبز مترادف مواد معدنی آهن است و بیشتر سرباره‌ها این رنگ را دارند. اگر مواد معدنی آهن جزء مهمی در نمونه نباشند، رنگ زرد نشان دهنده وجود سرب و رنگ سفید نمونه سیلیکات‌های کلسیم یا منیزیم است.

بوته مذاب

ریختن سرباره های بار مذاب

کاپولاسیون

این یک فرآیند اکسید کننده است که باید فلز سرب و فلزات گرانبها را جدا کند. دکمه سرب به دست آمده در کاپل‌هایی قرار می‌گیرد که اکسید سرب را جذب می‌کند. این فرآیند بر این اساس استوار است که سرب را می‌توان در دماهای بالا اکسید کرد و فلزات گرانبها هیچ.

با توجه به این، جدایی ممکن است. دمای اولیه 860-880 درجه سانتیگراد و دمای نهایی آن 900-920 درجه سانتیگراد است. کوپل‌ها باید در برابر دمای بالا مقاومت کنند، اکسیدها را جذب کنند؛ اما فلزات مایع را نداشته باشند. به طور معمول، کاپل‌ها با منیزیم، سولفات کلسیم، آهک و خاک رس و مخلوطی بین سولفات کلسیم و آهک رس ساخته می‌شوند.

مرحله اولیه این است که کاپ را در دمای 860 درجه سانتیگراد از قبل گرم کنید. سپس دکمه سرب روی کاپل گذاشته و پس از 30-40 دقیقه فرآیند اکسیداسیون و جذب کامل می‌شود. در طول این فرآیند لازم است دما و وضعیت دکمه سرب بررسی شود. نقطه نهایی در دمای 900 درجه سانتیگراد به دست می‌آید. هنگامی که کاپ سرد می‌شود، شرایط سطح اطراف فلز Dore به ما اطلاع می‌دهد که آیا فرآیند ذوب به طور موثر انجام شده است یا خیر. به عنوان مثال، ترک به معنای مقدار زیاد آنتیموان است، سرباره باقیمانده نشان دهنده عدم تمیز کردن است و لکه‌ها نشانه ناخالصی است.

جداسازی طلا و نقره

جدا سازی طلا و نقره

مرحله اولیه وزن کردن فلز Dore است. از آنجایی که نقره توسط اسید نیتریک و طلا شسته می‌شود، گام بعدی حمله به فلز Dore با محلول رقیق شده داغ اسید نیتریک است. اسید نقره را حل می‌کند و طلایی را که باید شسته، خشک شود و وزن آن در مقیاسی با حساسیت بالا مانند 0.001 میلی گرم باقی می‌ماند. برای انجام اسیدپاشی به کپسول نیاز داریم.

HNO3    کپسول

محتوای طلا بر حسب اونس در تن (oz/t) بیان می‌شود. با وزن نمونه و وزن فلز طلا می‌توان نسبت طلا را در نمونه محاسبه کرد.

محتوای طلا (oz/t) = وزن طلا (میلی گرم) x [29.166/وزن نمونه (گرم)]

کتاب تصفیه طلا

به عنوان مثال، اگر آزمایش آتش نشانی 0.1 میلی گرم طلا و وزن اولیه نمونه 20 گرم بود، محتوای طلا 0.14583 اونس بر تن یا 4.54 گرم در تن است.

در ادامه به پاسخ یک سری از سؤالات کلی درمورد طلا می‌پردازیم:

طلا در طبیعت چگونه تشکیل می‌شود؟

به گفته دانشمندان، تمام طلای کشف شده روی زمین، مدت‌ها قبل از تشکیل منظومه شمسی و سیاره زمین، در ابرنواخترها و در برخورد ستاره‌های نوترونی شکل گرفته است.

سه واقعیت جالب در مورد طلا چیست؟

سه واقعیت جالب در مورد طلا عبارتند از:

- از زمان‌های قدیم برای انسان‌ها ارزش زیادی داشته است

- نسبتاً بی اثر است و در برابر اکسیداسیون یا کدر شدن مقاومت می‌کند. به همین دلیل است که بسیاری از مصنوعات طلای باستانی قرن‌ها بعد همچنان در وضعیت عالی یافت می‌شوند.

- در بین تمام فلزات، چکش خوارترین و انعطاف پذیرترین است و یکی از بالاترین چگالی را در بین تمام عناصر دارد.

آیا طلا یک ماده معدنی نرم است؟

طلا برای یک عنصر فلزی نسبتا نرم است که به آن اجازه می‌دهد به راحتی شکل بگیرد. فوق العاده چکش خوار و انعطاف پذیر است.

چه چیزی طلا را به یک ماده معدنی تبدیل می‌کند؟

کانی یک جامد طبیعی است که طبیعت همگن دارد و ترکیب شیمیایی خاصی دارد. از آنجایی که طلا اغلب در طبیعت به صورت خالص (بومی) یافت می‌شود، می‌توان آن را یک ماده معدنی و همچنین یک عنصر در نظر گرفت.

طلا از چه ساخته شده است؟

عنصر طلا از اتم هایی با 79 پروتون، 79 الکترون و 118 نوترون ساخته شده است. این اتم‌ها خصوصیات فیزیکی و شیمیایی این فلز را تعیین می‌کنند.

عدد اتمی طلا

طلا را چگونه تعریف می‌کنید؟

طلا یک عنصر شیمیایی است که در دمای اتاق یک فلز درخشان، زرد و جامد است. از زمان‌های قدیم توسط انسان‌ها ارزش زیادی داشته است.

 

به این محصول امتیاز دهید:
یک نظر برای این مقاله بنویسید

ایمیل شما نمایش داده نخواهد شد. فیلدهای اجباری با * نشان گذاری شده‌اند.