فرآیند ذوب و پالایش طلا

پالایش طلا : طلا را می‌توان با استفاده از روش‌های مختلف فرآیند تصفیه طلا ذوب و بازیافت کرد و محصول نهایی دارای کیفیت متغیری است.

در این راه باید محصول قابل فروش بهتری داشت تا درآمدها بهبود یابد.

نام شمش به فلزات گرانبها، تصفیه شده یا تصفیه نشده، در میله‌ها یا شمش‌هایی که حاوی آلاینده های کوچک هستند محدود می‌شود.

برای سال‌های متمادی، اصطلاح شمش به سکه‌ها اشاره می‌کرد و نام پایه شمش برای کف‌های سرب خوکی یا مسی است که در عملیات ذوب کنسانتره‌های سرب و مس به دست می‌آمد.

آخرین محصول حاوی مقادیر کمی طلا و نقره است. درمان این محصولات به فرآیند استخراج متالورژیکی سرب و مس بستگی دارد.

 

پالایش طلا چیست؟

پالایش طلا فرایند تصفیه و خالص‌سازی طلا از ناخالصی‌ها و مواد اضافی است.

هدف این فرایند افزایش خلوص فلز و آماده‌سازی آن برای استفاده‌های مختلف مانند جواهرسازی و سرمایه‌گذاری است.

این فرآیند شامل جدا کردن طلا از سایر مواد و فلزات و بهبود کیفیت و ویژگی‌های آن برای دستیابی به استانداردهای بالا می‌شود.

پالایش طلا نقش کلیدی در حفظ ارزش و کارایی این فلز گرانبها در بازارهای جهانی دارد.

 

پابایش طلا (تجهیزات ذوب طلا)

نشان داده شده است که کنسانتره‌های به دست آمده توسط دستگاه‌های گرانشی و کاتدها را می‌توان مستقیماً در بیشتر مواقع ذوب کرد.

کنسانتره‌های نقره و طلا را نیز می‌توان ذوب کرد. تحت این ملاحظات، یک کنسانتره باید حداقل 20 اونس در تن طلا داشته باشد.

با توجه نمودار فرآیند پالایش طلا بدیهی است که اگر نمرات بالاتر بهتر باشد و 50 oz/t مقدار متوسط ​​خوبی است.

ذکر این نکته ضروری است که کنسانتره نقره و طلا که به روش فلوتاسیون به دست می‌آید دارای محتوای نقره بالایی است.

به عنوان مثال، سنجش کنسانتره 1400 oz/t Ag و 8 oz/t Au را می‌توان مستقیماً ذوب کرد. فرآیند ذوب شامل چندین عملیات است از جمله ذوب و پالایش طلا است.

 

ویژگی‌ها، فرآیندها و چالش‌ها

آلیاژهای طلا و نقره

شناخته شده‌ترین آلیاژهای طلا با نقره ساخته می‌شوند. نسبت طلا و نقره رنگ آلیاژ را تغییر می‌دهد.

به این ترتیب آلیاژهای زرد و سفید وجود دارد و آخرین آنها خواص متالورژیکی متفاوتی دارند. آلیاژها تحت تأثیر حضور سایر مواد معدنی یا فلزات قرار می‌گیرند.

فلزات مؤثر در تشکیل آلیاژ

اساساً طلا می‌تواند با برخی از فلزات آلیاژ تشکیل دهد. فلزات دیگری نیز وجود دارد، اما آلیاژها پایدار نیستند.

به عنوان مثال، آرسنیک و آنتیموان توسط جیوه تجزیه می‌شوند. فقط برخی از فلزات مانند روی، سیلیکون، ایریدیوم و کبالت را می‌توان برای تهیه آلیاژهای خوب بدون تغییر بیش از حد خواص طلا استفاده کرد.

آلیاژهای طلا، نقره و مس

آلیاژهای مبتنی بر سیستم طلا، نقره و مس را می‌توان برای بسیاری از کاربردها به کار برد.

آنها را می‌توان به راحتی رول، صاف و مهر کرد. اثر عناصر و ترکیبات مختلف بر خواص شمش طلا بررسی شده است.

به عنوان مثال، اکسید زداها به منظور به حداقل رساندن تشکیل اکسیدها (مثلاً مس می‌تواند به راحتی اکسید شود) در صورت لزوم اضافه می‌شود.

تأثیر عناصر بر خواص آلیاژ

وجود روی یا سیلیکون باعث کاهش تشکیل ترکیبات مس اکسید شده می‌شود، اما اکسیدهای دیگر پایدارتر تولید می‌شود.

به خصوص اکسید روی که به سختی از بین می‌رود. فسفر و بور اکسید کننده‌های خوبی هستند؛ اما افزودن یا وجود بیش از حد آن مشکل ساز است زیرا محصول فلزی می‌تواند شکننده باشد.

بنابراین باید کنسانتره طلا و مواد افزودنی را که باید اضافه شود آنالیز کنیم تا آلیاژ خوبی داشته باشیم.

اندازه دانه و تأثیر آن بر آلیاژ

عناصر بر اندازه دانه تأثیر دارند. به عنوان مثال، دانه‌های درشت تمایل به ایجاد یک اثر لایه برداری دارند، این می‌تواند هنگام حمل و جابجایی شمش ضرر ایجاد کند.

وجود نمک‌های باریم به دلیل اینکه به عنوان یک تصفیه کننده غلات عمل می‌کند، خوب است.

به طور کلی، برخی از عناصر و ترکیبات مراکز پراکنده ریز را تشکیل می‌دهند که در آن تبلور شروع می‌شود.

سیلیکون و مشکلات مربوط به آن

سیلیکون در طلا و نقره چندان محلول نیست. به این ترتیب یک نقطه یوتکتیک ذوب پایین تولید می‌شود که نقطه ذوب آلیاژ را تغییر می‌دهد.

معمولاً این ترکیب بر روی مرزهای دانه تشکیل می‌شود و آلیاژ را کمی شکننده می‌کند.

اگر کنسانتره طلا دارای مس باشد، سیلیکون می‌تواند آلیاژهایی را با مس تشکیل دهد و به راحتی از اثرات شکننده آن جلوگیری یا به حداقل رساند.

مشکل دیگر سیلیکون اندازه دانه است که تمایل به رشد دارد. هنگامی که برخی از گوشه‌ها شکننده هستند، ناشی از سیلیکون هستند.

آمالگام‌ها و فرآیندهای مرتبط

آمالگام‌ها از دیگر گروه‌های مهم آلیاژها هستند. نقره سریع (جیوه) در دمای معمولی با طلا واکنش می‌دهد و آلیاژهایی با ترکیب متغیر تشکیل می‌دهد.

آمالگام حاوی ۹۰ درصد جیوه مایع، ۸۷ درصد جیوه خمیری و ۸۵ درصد جیوه جامد است. آمالگام‌هایی با محتویات کمتر جیوه را می‌توان با حرارت دادن آلیاژ در دماهای مختلف تولید کرد.

هنگامی که آمالگام‌ها نزدیک به نقطه جوش جیوه گرم می‌شوند، محتوای طلا بیشتر می‌شود و زمانی که تمام جیوه تقطیر شده بود به حداکثر نقطه می‌رسد.

خطرات جیوه و اقدامات ایمنی

کنسانتره طلا، رسوبات، و محصول مریل کرو می‌تواند جیوه داشته باشد نسبت متغیر است.

اگر شارژ را مستقیماً در دمای ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد ذوب کنیم، جیوه در محیط آزاد می‌شود و محل ذوب می‌تواند مکان خطرناکی باشد.

به منظور جلوگیری از این وضعیت، حذف جیوه با ریتورینگ ضروری است. همان ملاحظات در نظر گرفته شده در فرآیند ادغام برای این مرحله معتبر است.

مقدار کمی جیوه عنصری که از سنگ میزبان استخراج می‌شود و می‌تواند بر سلامت کارگران تأثیر بگذارد.

با توجه به اینکه سیانوراسیون فرآیند اصلی بازیافت طلا و به طور غیرمستقیم جیوه با ضریب ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ است.

پایان فرآیند و چالش‌های مرتبط

بخار جیوه عنصری زمانی آزاد می‌شود که محلول لیچ باردار تحت فرآیند بازیابی مورد نیاز برای تولید شمش‌های dore قرار گیرد.

خطرات مرتبط با قرار گرفتن در معرض جیوه شامل استنشاق، جذب و بلعیدن است. به عنوان یک آلاینده هوا، نگرانی اصلی استنشاق بخارات در نتیجه انتشار است.

قرار گرفتن حاد در سطوح بالا می‌تواند منجر به آسیب شدید ریه و مرگ شود.

این مسمومیت دارای سه مرحله است، قرار گرفتن در معرض اولیه منجر به علائمی شبیه آنفولانزا می‌شود که بین یک تا سه روز طول می‌کشد و به دنبال آن علائم و نشانه‌های مسمومیت شدید ریوی وجود دارد.

مرحله آخر زخم‌ها و ترک دهان همراه با از دست دادن حافظه، افسردگی و بی خوابی است.

مدیریت و کاهش خطرات در عملیات

سپس، این مرحله بسیار مهم است. OSHA سطح مجاز قرار گرفتن در معرض ۰.۰۵ میلی گرم بر متر مکعب را بر اساس زمان متوسط ​​هشت ساعت تعیین کرده است.

انواع مختلفی از رتورها وجود دارد و انتخاب نهایی بر اساس تولید طلا، سیستم بازیافت جیوه و شرایط ایمنی است. شارژ به آرامی گرم می‌شود تا زمانی که به نقطه جوش جیوه برسد.

در این مرحله جیوه در لوله‌های خنک کننده‌ای که از آب عبور می‌کنند حذف و متراکم می‌شود.

بدیهی است که می‌توان مقداری تلفات تولید کرد و این مقدار را می‌توان ۰.۰۶۵ گرم در هر ۲۵۵ گرم جیوه تخمین زد. فرآیند دو تا سه ساعت طول می‌کشد.

محصول نهایی از طلا، نقره، سولفیدها و فلزات پایه تشکیل شده است.

پوشش‌ها و لایه‌های ناخالصی

اگرچه این فرآیند ساده است؛ اما حذف جیوه کاملاً کامل نیست.

این مشکل دو دلیل دارد؛ ابتدا آردپاشی یا کاهش کوچک مکانیکی اندازه در حین آسیاب کردن و علت دوم به دلیل واکنش‌های شیمیایی است که پوشش‌ها یا لایه‌هایی از برخی ناخالصی‌ها را تشکیل می‌دهد.

این پوشش‌ها می‌توانند اکسیدها، سولفیدها یا سولفات‌های برخی از فلزات پایه موجود در سنگ معدن باشند. استفاده از جیوه حاوی فلزات پایه باعث بهبود حذف جیوه می‌شود.

اکسیدها در اثر هوازدگی تشکیل می‌شوند و در جیوه محلول نیستند و سپس روی سطح آن شناور می‌شوند. کانی‌های گنگ منابع احتمالی دیگر پوشش‌ها هستند که به دلیل بازیابی و غلظت کاملاً کارآمد نیستند.

مدیریت محیط کار و تجهیزات

مخزن جیوه باید در محل خاصی قرار گیرد. اساساً اتاق باید تحت فشار منفی نسبت به بقیه ساختمان باشد که می‌توان با استفاده از فن یا تهویه محلی اگزوز انجام داد.

دریچه‌های هوای آرایشی برای سیستم تهویه خروجی اتاق باید روی دیوار روبروی پلنوم تامین هوای تازه پالایشگر قرار گیرد. پاسخگو باید مطابق با توصیه‌های فروشنده کار و نگهداری شود.

برای اطلاع از پارامترهای عملیاتی بهینه قبل از شروع سرویس، آزمایش باید انجام شود. این امر پتانسیل ارسال جیوه آلوده به ایستگاه اختلاط شار و بخش کوره را به حداقل می‌رساند.

در طول عملیات، مخزن باید تحت خلاء کار کند و هوای خروجی از سیستم تراکم آب باید با یک سیستم حذف بخار جیوه مانند یک فیلر با کربن فعال تمیز شود.

سپس، جریان را می‌توان به سیستم خلاء وارد کرد. سیستم اسکرابر به دلیل کارآمد نبودن سیستم تراکم آب مورد نیاز است.

بخار جیوه تغلیظ شده در دیگ چگالش محبوس می‌شود. به طور معمول، جیوه مایع را می‌توان با باز کردن دریچه و تخلیه به ظرف دیگری از ظرف خارج کرد.

سپس جیوه در یک فلاسک ریخته می‌شود. این روش باید با دقت انجام شود.

پالایش طلا (ذوب طلا)

پس از انجام فرآیند رتورینگ، محصول به‌دست‌آمده در کوره در حضور شارهای تشکیل‌دهنده سرباره در دمایی بیش از نقطه ذوب تمام اجزای تغییر، معمولاً بین 1150 تا 1450 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود.

این عمل حدود دو انجام می‌شود واین ساعتی است برای اطمینان از جداسازی کامل ناخالصی‌ها از فلزات گرانبها.

طلا و نقره آلیاژی را تشکیل می‌دهند که سنگین‌تر از سرباره است و در ته کوره فرو می‌رود؛ پس از اتمام ذوب، سرباره حذف شده و فلزات گرانبها در شمش ریخته می‌شوند؛

سرباره حاوی طلا و نقره است و برای به حداقل رساندن تلفات فلزات گرانبها باید دوباره پردازش شود.

یک عنصر بسیار مهم در فرآیند ذوب، شار است که به شارژ اضافه می‌شود تا فلزات پایه و سایر ناخالصی‌ها را از نوار Dore حذف کند.

اختلاط شارژ و شار باید در مناطق تهویه شده انجام شود. یک روش خوب این است که شار و شارژ را از ظروف مخزن مستقیماً به داخل کوره و یا در یک قیف که مخلوط را به داخل بوته تغذیه می‌کند، جارو کنید.

به این ترتیب پرسنل در تماس مستقیم با شار یا بخار جیوه باقیمانده نخواهند بود. به طور کلی، شار و محصول retorting باید با ایمنی مخلوط شوند.

 

کوره ذوب طلای برقی

شار مخلوطی از مواد شیمیایی مختلف از جمله بوراکس، سیلیس، نیترات سدیم، کربنات سدیم و فلورسپار است.

بوراکس، که معمولاً در شیشه و لعاب سرامیکی استفاده می‌شود، در فرآیند ذوب به کاهش نقطه ذوب طلا و جذب اکسیدهای فلزی کمک می‌کند.

افزودن زیاد بوراکس می‌تواند سرباره را سخت و غیر همگن کند و جدا شدن فازها را دشوار سازد.

سیلیس، به عنوان شار اسیدی، با اکسیدهای فلزی واکنش داده و سیلیکات‌های پایدار تولید می‌کند.

افزودن بیش از حد سیلیس، سرباره‌هایی با ویسکوزیته بالا ایجاد کرده و عملکرد جذب اکسیدها را کاهش می‌دهد. نسبت معمول بوراکس به سیلیس ۲ به ۱ است.

نیترات سدیم به عنوان اکسید کننده عمل کرده و اکسیژن تولید می‌کند، به ویژه در دماهای بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد.

کربنات سدیم، با نقطه ذوب ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد، به عنوان شار قلیایی عمل کرده و با سیلیس واکنش می‌دهد تا سیلیکات سدیم تولید کند.

افزودن زیاد کربنات سدیم می‌تواند منجر به ایجاد سرباره‌های چسبنده و سخت برای حذف شود.

فلورسپار بر ویسکوزیته سرباره تأثیر می‌گذارد و سیلیکات‌های تشکیل شده را اصلاح می‌کند.

افزودن بیش از حد فلورسپار می‌تواند تأثیر بوراکس بر اکسیدهای فلزی را کاهش دهد.

 

کوره ذوب طلا

هنگامی که شار و بار به نسبت مناسب مخلوط شوند، سرباره ویژگی‌های مطلوبی نظیر نقطه ذوب مناسب، چگالی و ویسکوزیته پایین، و سیالیت خوب پیدا می‌کند.

این ویژگی‌ها موجب حذف آسان اکسیدهای فلزی و کاهش تلفات فلزات گرانبها می‌شود.

کارایی جداسازی بین فلزات گرانبها و سرباره از طریق نمونه‌برداری از سرباره و سنجش مقادیر طلا و نقره ارزیابی می‌شود.

عملکرد به خواص شارژ، محتوای طلا و نقره، و بازده شار بستگی دارد. در طی ذوب، جیوه باقی‌مانده در کنسانتره در مراحل اولیه حذف می‌شود و نصب یک هود اگزوز برای استخراج جیوه و دیگر دودها ضروری است.

برای جلوگیری از مشکلات مربوط به بخار نقره، باید یک هود اگزوز اضافی در نظر گرفته شود.

نمونه‌برداری از بار مذاب باید با لوله خلاء شیشه‌ای یا ملاقه ساده انجام شود.

پس از ریختن و سرد شدن شمش‌های Dore، برای حذف سرباره از تفنگ پنوماتیکی یا دستگاه‌های اتوماتیک استفاده می‌شود.

فلزات گرانبها با دستگاه‌های وزن‌سنجی و سیانیداسیون بازیابی می‌شوند.

بازیابی طلا و نقره معمولاً بین 99.5 تا 99.7 درصد است.

یک عملیات معمولی می‌تواند 10 کیلوگرم سرباره در هر 1000 اونس طلا تولید کند.

رسوب مریل کرو به دلیل استفاده از خاک دیاتومه حساس است و حاوی سیلیس است، لذا دانستن محتوای سیلیس اهمیت دارد.

همچنین، میزان اکسیژن آزاد شده می‌تواند باعث ایجاد فوم در

 

ریختن بار مذاب در قالب

دستور پخت در فرآیند پالایش بر اساس ترکیب شارژ متغیر است.

به عنوان مثال، برای هر تن کنسانتره، 300 کیلوگرم بوراکس، 100 کیلوگرم سیلیس، 10 کیلوگرم کربنات سدیم، 5 کیلوگرم نیترات سدیم و 0.5 کیلوگرم فلورسپار استفاده می‌شود.

شار بر خواص سرباره و ترکیب نوار Dore تأثیر دارد و محتوای فلزات گرانبها معمولاً بین 98 تا 99 درصد است.

یک فرآیند جایگزین استفاده از شار، کربن و اکسید سرب (لیتریج) است. کربن به کاهش اکسیدها و توزیع دما کمک می‌کند و آرد به عنوان منبع کربن شناخته می‌شود.

در دمای بالا، اکسید سرب کاهش یافته و سرب فلزی تولید می‌شود که طلا و نقره را به دام می‌اندازد.

به دلیل تفاوت چگالی، سرب و فلزات گرانبها به ته بوته رفته و سرباره شناور می‌شود، که منجر به کاهش تلفات فلزات گرانبها می‌شود.

پس از تکمیل فرآیند ذوب، شارژ به قالب ریخته شده و پس از خنک شدن سرباره، می‌توان آن را با استفاده از چکش یا ابزارهای دیگر از سرب و فلزات گرانبها جدا کرد.

محصول فلزی به نام دکمه شناخته می‌شود و باید در مرحله دوم به نام کاپولاسیون پردازش شود.

در این مرحله، سرب و فلزات گرانبها از هم جدا می‌شوند و دکمه در کاپل‌ها، که ظروف متخلخل هستند، قرار می‌گیرد تا اکسید سرب را جذب کرده و فلز Dore تشکیل شود.

کاپولاسیون در محیط اکسیداسیون برای تبدیل سرب به PbO انجام می‌شود.

 

سرباره پالایشگاه طلا

سرباره، بخش حیاتی از فرآیند ذوب است که به ما کمک می‌کند تا کیفیت ذوب را ارزیابی کنیم. در فرآیند ساخت شمش‌های Dore، ناخالصی‌ها و اکسیدها از طریق واکنش‌های دمای بالا با شار حذف می‌شوند.

این واکنش‌ها منجر به تشکیل سرباره‌ای مایع می‌شود که بر روی فلز دور مایع شناور شده و از بوته خارج می‌شود.

سرباره‌ها معمولاً شیشه‌ای، سنگی و سخت هستند و خواص آن‌ها به روش خنک‌سازی بستگی دارد. به طور کلی، سرباره‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

1. سرباره خنک‌شده آهسته: این سرباره در شرایط محیطی خنک می‌شود و می‌تواند با اسپری آب به خنک شدن سریع‌تر کمک کرد. این روش منجر به تشکیل سرباره‌ای با ساختار دانه‌ای می‌شود.
2. سرباره خنک‌شده با ژاکت آب: در این روش، سرباره با استفاده از یک ژاکت آب خنک می‌شود که باعث تولید سریع بخار و تشکیل حفره‌های متعدد در سرباره می‌شود. این حفره‌ها باعث تغییر چگالی سرباره می‌شوند.
3. سرباره خنک‌شده سریع: این سرباره به سرعت با خاموش کردن در آب خنک می‌شود و به شکل ذرات شیشه‌ای به اندازه ماسه درمی‌آید. خنک شدن سریع باعث انجماد سرباره به صورت ذرات ریز و شیشه‌ای می‌شود.

سرباره‌ها می‌توانند تحت تأثیر مواد خارجی، اکسیدها، بقایای سوخت، و شارهای مورد استفاده در فرآیند ذوب قرار گیرند.

 

پالایش طلا

فرآیندهای پالایش طلا برای بهبود کیفیت محصول طلا استفاده می‌شود. انواع مختلفی از روش‌های پالایش طلا استفاده می‌شود؛ اما برخی از آنها با توجه به تولید روزانه انتخاب می‌شوند.

اگر محتوای نهایی مهم است، برخی از سنجش‌ها باید انجام شود.

این نکته زمانی معتبر است که تعهد قبلی در مورد کیفیت طلا وجود داشته باشد.

اطمینان از بازیابی بیشتر طلا یک جنبه بسیار مهم است تا هزینه تولید بتواند عملیات را توجیه کند.

در نهایت، جنبه‌های مربوط به سلامت، ایمنی و آلودگی وجود دارد که تأثیر خاصی در فرآیند دارد.

تکنیک‌های تصفیه طلای ناخالص

ترفندهای مورد استفاده برای تصفیه طلای ناخالص شامل Cupellation، Inquartation و Parting، فرآیند کلرزنی Miller، فرآیند الکترولیتی Wohwill، Fizzer Cell و Aqua Regia Process هستند.

انتخاب نهایی به محتوای طلای اولیه بستگی دارد.

انتخاب فرآیند بر اساس محتوای فلزات

• فرآیند Whohwill برای طلاهایی با محتوای کمتر از 98٪.
• فرآیند Aqua Regia برای زمانی که نقره کمتر از 5٪ باشد.
• برای شارژ‌هایی که شامل فلزات گروه پلاتین مانند پلاتین و پالادیوم هستند، فرآیند Inquartation و Parting مناسب است.

فرآیند Cupellation

فرآیند Cupellation در مقیاس بسیار کوچک استفاده می‌شود و بر اساس سنجش آتش است.

این فرآیند می‌تواند فلزات گروه طلا و پلاتین را جمع‌آوری کند. معمولاً برای ماینرهای کوچک که به کیفیت محصول نهایی کمتر اهمیت می‌دهند، مناسب است.

فرآیند Inquartation و Parting

این فرآیند بر اساس حلالیت طلا، نقره و مس است. ابتدا محصول ناخالص ذوب شده و دانه‌بندی می‌شود تا با اسید نیتریک حمله کرده و مس و نقره حل شود.

پلاتین و پالادیوم در محلول غنی باقی می‌مانند، اما ایریدیوم، روتنیم، رودیوم و اوسمیم حل نمی‌شوند.

فرآیند کلرزنی Miller

این فرآیند با افزودن کلر به بار مذاب و تشکیل ترکیبات فرار آغاز می‌شود. پس از واکنش اولیه، ترکیب غیرفرار نمک میلر تولید می‌شود.

از تشکیل کلریدهای طلا باید جلوگیری کرد تا از تلفات جلوگیری شود. خلوص طلا معمولاً بین 99.5 تا 99.8 درصد است.

فرآیند Wohlwill

فرآیند Wohlwill، یک روش الکترولیتی، به پالایش محصول نهایی از فرآیند میلر کمک می‌کند.

طلا در حمام اسید کلر و اسید هیدروکلریک حل شده و محصول نهایی با خلوص 99.99 درصد به دست می‌آید.

فلزات گروه پلاتین و نقره در لجن‌های آند باقی می‌مانند و فلزات پایه در محلول می‌مانند.

فرآیند Fizzer Cell

فرآیند Fizzer Cell، که بهبود یافته Wohlwill است، با طراحی کاتد خاص خود به کاهش تلفات طلا و چسبیدن ناخالصی‌ها کمک می‌کند.

این فرآیند برای تصفیه آندهای ناخالص، به ویژه با محتوای نقره تا 10٪، مفید است.

فرآیند Aqua Regia

فرآیند Aqua Regia مناسب برای مقیاس کوچک است و طلای فلزی با خلوص 99.9 درصد تولید می‌کند.

این فرآیند شامل حل کردن فلزات گرانبها و برخی ناخالصی‌ها با مخلوطی از اسید نیتریک و اسید کلریدریک است.

نقره به صورت کلرید نقره رسوب می‌کند و تأثیر منفی بر انحلال طلا دارد.

پس از انحلال، محلول با عوامل احیا کننده درمان و پودر طلا با خلوص بالا به دست می‌آید.

 

بیشتر بدانید:

قبل از خرید طلا آب‌شده باید بدانید!

کاربرد طلا در صنایع مختلف

هر آنچه که باید درباره طلا بدانید!

 

سنجش طلا

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

 

کوره بوتل

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

تعریف و عملکرد شار

شار ماده‌ای است که به یک ماده دیگر اضافه می‌شود تا به همجوشی آن کمک کند و به عنوان عامل کاهش‌دهنده دی‌اکسید یا تجزیه و حذف ناخالصی‌ها به عنوان سرباره عمل کند.

با این کار، می‌توان از تجزیه کامل سنگ معدن اطمینان حاصل کرد. یکی از اجزای شار، اکسید سرب است که به سرب فلزی احیا شده و طلا و نقره را جمع‌آوری می‌کند. وزن معمول شار 25 گرم است.

انواع شار و عملکرد آنها

• اکسید کلسیم: این شار قلیایی است که ویسکوزیته و سیالیت بار را تغییر می‌دهد.
• اکسید سرب: لیتارژ مونوکسید سرب زرد، شار گوگرد زدایی است و به فرآیند کمک می‌کند.
• کربنات پتاسیم: به منظور اصلاح نقطه ذوب نمونه استفاده می‌شود و با کربنات سدیم ترکیب می‌شود.
• کربنات سدیم: این شار می‌تواند به تنهایی اضافه شود و عمل اصلی آن واکنش با سولفیدها است. Kt می‌تواند با بی‌کربنات سدیم جایگزین شود.
• بوراکس: شار اسیدی که برای جداسازی اکسیدهای فلزی مناسب است. افزودن بیش از حد آن می‌تواند باعث از بین رفتن بخشی از طلا شود.
• سیلیس: شار اسیدی دیگری که نقطه ذوب را تغییر می‌دهد. افزودن زیاد آن می‌تواند بار مذاب را با ویسکوزیته بیش از حد مواجه کند.
• فلورسپار: شار خنثی که تجزیه و سیالیت را بهبود می‌بخشد و برای جلوگیری از تلفات طلا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• نیترات سدیم: عامل اکسید کننده‌ای که فلزات پایه اکسیدی را جهت‌گیری می‌کند و اضافه کردن بیش از حد آن می‌تواند اندازه دکمه سرب را تغییر دهد.
• عوامل کاهش‌دهنده: کمک به تبدیل اکسید سرب به سرب فلزی. انواع مختلفی از عوامل کاهنده شامل آرد و زغال هستند.

وزن و آماده‌سازی نمونه

آزمایشگاه‌ها معمولاً از تن سنجش و نیم تن سنجش دیگر استفاده می‌کنند.

تجربه بهترین ابزار برای تخمین وزن است و شارهایی که باید اضافه شوند قسمت باقیمانده شارژ هستند.

مخلوط فلاکس‌ها باید حاوی اکسید سرب و کربنات سدیم باشد، و وزن پایین سرب معمولاً بین 18 تا 25 گرم است.

تأثیر مواد معدنی بر خواص شار

خواص اکسید کننده و کاهنده نمونه بر وزن دکمه سرب تأثیر دارد.

مواد معدنی مانند هماتیت، مگنتیت و پیرولوزیت تأثیر مستقیمی بر خواص اکسید کننده دارند، در حالی که گالن، کالکوسیت، کالکوپیریت، پیریت، اسفالریت و آرسنوپیریت با توجه به محتوای گوگرد، خواص احیایی را تغییر می‌دهند.

دستور غذا برای تهیه نمونه

یک دستور غذا می‌تواند شامل 25 گرم لیتارژ، 20 گرم کربنات سدیم، 1 گرم آرد، 8 گرم سیلیس و 25 گرم نمونه سنگ باشد.

این نسبت می‌تواند برای سنگ معدنی خنثی کار کند و اجزاء آن برای آزمایش نمونه‌های دیگر اصلاح شود.

چالش‌های تهیه و ذوب نمونه

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 نیز مشکل دیگری است زیرا این مواد حاوی طلای آزاد هستند.

یک دستور غذای خوب می‌تواند شامل 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 باشد.

 

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 می شوند و ترتیب این واکنش ها 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 می شود.

این بار یک توده متخلخل با بوراکس و کربنات سدیم تشکیل می دهد. سولفیدها با کربنات ها واکنش می دهند و سولفات های قلیایی تشکیل می دهند که جایگزین طلا در ساختار کریستالی می شوند.

بوراکس در دمای 740 درجه سانتیگراد ذوب می شود و روی اکسیدهای فلزی واکنش نشان می دهد.

در دمای 850 درجه سانتیگراد کربنات سدیم ذوب شده و با سیلیکات ها واکنش می دهد. از آنجایی که بخشی از اکسید سرب ذوب نشده است، وقتی دما به 885 درجه سانتیگراد می رسد، تمام سرب به اکسید تبدیل می شود.

در این لحظه ذرات طلا و نقره آزاد باقی مانده جمع آوری شده و به ته بوته می روند. نقطه پایانی نزدیک به 1068 درجه استC و انتظار می رود که تمام واکنش ها کامل باشد.

 

بوته ها باید از قبل گرم شوند.

عوامل متعددی بر کارایی فرآیند ذوب تأثیر می گذارد. برخی از آنها به شرح زیر است: اندازه ذرات نمونه سنگ معدن باید بسیار ریز باشد تا سطح مناسبی داشته باشد و واکنش ها مطلوب باشد.

سپس سنگ معدن باید به روش صحیح پودر شود. جنبه دیگر افزودن صحیح شارها است.

اگر در حداقل مقدار نباشند، واکنش ها تکمیل می شود و مقداری از طلا و نقره در سرباره به دام می افتد.

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 می شود. دما باید مقدار خود را به روش مناسب افزایش دهد.

یعنی اگر به فینال خیلی چرب برسد، واکنش ها کامل نیست و فلز سرب بدون داشتن زمان کافی برای جمع آوری فلزات گرانبها به سرعت تشکیل می شود.

برای اطمینان از ترتیب صحیح واکنش ها، نمونه و شارها باید یک توده همگن بدون جداسازی تشکیل دهند. تماس بین ذرات سنگ معدن و شار بسیار مهم است.

 

وارد کردن بوته ها به کوره

در طول فرآیند ذوب، انتظار می رود چندین لایه از مواد مختلف به دست آید، زیرا معرف ها دارای انحلال و چگالی متفاوت هستند.

تحت این در نظر گرفتن، در بالا یک لایه قلیایی متشکل از سولفیدهای اکسید شده (سولفات ها) وجود دارد.

لایه زیر توسط اکسیدهای فلزات سنگین تشکیل شده و از نظر شیمیایی یک بوروسیلیکات است.

این لایه نباید ضخیم یا توده ای باشد. در غیر این صورت برخی از مواد معدنی حل و ذوب نمی شوند. تعادل سیلیس و بوراکس بسیار مهم است.

گاهی اوقات، یک لایه مات وجود دارد و در صورت نامناسب بودن شار ایجاد می شود.

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 می شود. این لایه speiss نام دارد. در پایین 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 کانی های مس است. وجود مواد معدنی منگنز برای سرباره رنگ اسطوخودوس قابل توجه است.

سبز مترادف مواد معدنی آهن است و بیشتر سرباره ها این رنگ را دارند.

اگر مواد معدنی آهن جزء مهمی در نمونه نباشند، رنگ زرد نشان دهنده وجود سرب و رنگ سفید نمونه سیلیکات های کلسیم یا منیزیم است.

 

ریختن بار مذاب

کاپولاسیون

این یک فرآیند اکسید کننده است که باید فلز سرب و فلزات گرانبها را جدا کند.

این فرآیند بر این اساس استوار است که سرب را می توان 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.

کوپل ها باید در برابر دمای بالا مقاومت کنند، اکسیدها را جذب کنند، اما فلزات مایع را نداشته باشند.

 

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 می شود.

در طول این فرآیند لازم است دما و وضعیت دکمه سرب بررسی شود. نقطه نهایی در دمای 900 درجه سانتیگراد به دست می آید.

هنگامی که کاپ سرد می شود، شرایط سطح اطراف فلز Dore به ما اطلاع می دهد 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 لکه ها نشانه ناخالصی است .

 

نتیجه‌گیری

پالایش طلا یکی از مراحل کلیدی در صنعت تصفیه فلزات گرانبها است که بر کیفیت نهایی طلا تأثیر زیادی دارد.

در این مقاله، روش‌های مختلف پالایش طلا مانند Cupellation، Inquartation و Parting، کلرزنی Miller، Wohlwill، Fizzer Cell و Aqua Regia بررسی شد.

هر روش ویژگی‌های خاص خود را دارد و انتخاب مناسب آنها بستگی به شرایط خاص دارد.

فرآیند Wohlwill برای طلاهای با عیار بالا به دلیل خلوص بالا مناسب است، در حالی که Aqua Regia به دلیل سادگی و کارایی در مقیاس کوچک برای شرایطی با نقره بالا مناسب‌تر است.

انتخاب شارهای مناسب و توجه به تأثیر مواد معدنی بر پالایش طلا، نیز بر کیفیت نهایی محصول تأثیرگذار است.

پالایش طلا نیازمند دقت و تخصص است و با پیشرفت‌های فناوری و تحقیقاتی، بهبود مستمر فرآیندها امکان‌پذیر است. استفاده از تکنیک‌های مدرن می‌تواند بهره‌وری را افزایش دهد و هزینه‌ها را کاهش دهد، در نتیجه کیفیت نهایی طلا را بهبود بخشد.