Carbonation-assisted liberation and integrated recovery of refractory Au/Ag associated with PbSO₄ and BaSO₄ in copper anode slime processing
Diese Studie präsentiert ein karbonatgestütztes hydrometallurgisches Verfahren, das PbSO₄ und BaSO₄ in Kupferanodenschlamm in lösliche Karbonate umwandelt, um darin eingeschlossenes Au und Ag freizusetzen und zurückzugewinnen, während gleichzeitig die Reagenzienrückgewinnung ermöglicht und der Abfall minimiert wird.
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In der industriellen Welt der Kupferverhüttung sammelt sich am Boden der Elektrolysezellen ein Nebenprodukt namens Kupferanodenschlamm an. Dieser Schlamm ist im herkömmlichen Sinne kein Abfall; er ist eine konzentrierte Schatzkammer edler Metalle, einschließlich Gold, Silber und verschiedener Platingruppenmetalle. Seit Jahrzehnten entwickeln Metallurgen komplexe chemische Prozesse, um diese wertvollen Materialien zu extrahieren. Ein Standardverfahren beinhaltet die Verwendung von Ammoniak, um Silber zu lösen, gefolgt von anderen Behandlungen, um Gold zurückzugewinnen. Diese Methode hinterlässt jedoch einen hartnäckigen Rückstand. Innerhalb dieses verbleibenden Schlamms sind winzige Partikel aus Gold und Silber in einer Matrix aus Bleisulfat und Bariumsulfat eingeschlossen. Diese Sulfatverbindungen wirken wie eine schützende Hülle, die die Edelmetalle einschließt und sie mit Standardchemikalien schwer erreichbar macht. Wenn dieser Rückstand einfach zurück in eine Schmelze geschickt wird, können die wertvollen Metalle zwar zurückgewonnen werden, aber der Prozess leitet auch unerwünschte Elemente wie Zinn und Barium in die Schlacke, was einen weniger effizienten Kreislauf schafft.
Forscher der Daye Nonferrous Metals Co., Ltd. und der Fuzhou University haben eine neue chemische Strategie entwickelt, um genau dieses Problem zu lösen. Ihre Arbeit konzentriert sich darauf, diese schützende Sulfathülle zu öffnen, ohne die darin enthaltenen wertvollen Metalle zu zerstören. Anstatt zu versuchen, die Sulfate direkt aufzulösen, was schwierig ist, nutzen sie einen Prozess namens Karbonisierungskonversion. Vereinfacht ausgedrückt führen sie eine Lösung, die Natriumcarbonat enthält, dem Rückstand zu. Dieser chemische Wirkstoff tauscht den Platz mit dem Sulfat aus und verwandelt das schwerlösliche Bleisulfat und Bariumsulfat in Bleicarbonat und Bariumcarbonat. Diese neuen Carbonatformen sind viel leichter löslich. Sobald die Umwandlung abgeschlossen ist, behandeln die Forscher das Material mit Salzsäure. Die Säure löst die neu gebildeten Carbonate leicht auf, wobei sie Blei und Barium in die Flüssigkeit freisetzen und das Gold und Silber in einer festen Form zurücklassen, die nun frei von seinem Sulfatkäfig ist.
Die Studie zeigt, dass diese Methode hochwirksam ist. Als das Team seinen Prozess auf den Ammoniak-Laugungsrückstand anwandte, konnten sie 94,43 Prozent des Bleis und 98,24 Prozent des Bariums entfernen. Diese Entfernung war nicht nur eine Reinigung des Materials; es ging um die Befreiung. Nachdem das Blei und Barium entfernt worden waren, wurde das im Rückstand gefangene Gold zugänglich. Die Forscher behandelten diesen gereinigten Rückstand anschließend mit einer oxidativen Chloridlösung, die 98,33 Prozent des Goldes erfolgreich extrahierte. Silber verhielt sich jedoch anders; es wurde durch diesen Schritt nur teilweise entfernt und erforderte eine abschließende, separate Behandlung mit Ammoniak, um vollständig zurückgewonnen zu werden. Der Prozess erwies sich auch als fähig, Blei und Barium voneinander zu trennen, sodass sie als distinkte, reine Sulfatprodukte zurückgewonnen werden konnten, die verkauft oder wiederverwendet werden können.
Ein entscheidender Teil dieser Innovation ist ihre Fähigkeit, ihre eigenen Chemikalien zu recyceln, wodurch Abfall und der Bedarf an frischen Reagenzien reduziert werden. Der Prozess erzeugt einen Flüssigkeitsstrom, der reich an Natriumcarbonat und Natriumsulfat ist. Die Forscher fanden heraus, dass sie durch das Abkühlen dieser Flüssigkeit das Natriumsulfat als Kristalle ausfrieren können, wodurch eine Lösung zurückbleibt, die noch genügend Natriumcarbonat enthält, um in der nächsten Runde des Prozesses wiederverwendet zu werden. Sie gewannen auch die Natriumcarbonatkristalle selbst zurück, die an den Anfang des Zyklus zurückgeführt werden konnten. Dieses Closed-Loop-Design bedeutet, dass das System nur sehr wenig neuen chemischen Input benötigt und minimales Abwasser produziert. Das Team bestätigte, dass dieses Recycling über mehrere Zyklen hinweg funktionieren kann, wobei eine hohe Effizienz beibehalten und das chemische Gleichgewicht stabil gehalten wird.
Das Endergebnis ist ein gestraffter Ablauf, der ein schwieriges, gemischtes Abfallprodukt in eine Reihe wertvoller, getrennter Ströme verwandelt. Der Prozess liefert ein goldreiches Konzentrat, einen silberreichen Strom und reine Blei- und Bariumsulfatprodukte. Er hinterlässt zudem einen Rückstand, der mit anderen rückgewinnbaren Elementen wie Bismut und Antimon angereichert ist, die weiterverarbeitet werden können, sofern dies wirtschaftlich rentabel ist. Durch die Umwandlung der hartnäckigen Sulfate in lösliche Carbonate und das anschließende Recycling der für die Arbeit verwendeten Chemikalien haben die Forscher eine Methode geschaffen, die sowohl effizient als auch umweltbewusst ist. Dieser Ansatz bietet eine praktische Möglichkeit, die Rückgewinnung edler Metalle aus Kupferanodenschlamm zu maximieren und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck des Betriebs zu minimieren.
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