Carbonation-assisted liberation and integrated recovery of refractory Au/Ag associated with PbSO₄ and BaSO₄ in copper anode slime processing
Cette étude présente un procédé hydrométallurgique assisté par carbonatation qui convertit le PbSO₄ et le BaSO₄ présents dans les anodes de cuivre en carbonates solubles afin de libérer et de récupérer l'Au et l'Ag piégés, tout en permettant le recyclage des réactifs et en minimisant les déchets.
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Dans le monde industriel de la fusion du cuivre, un sous-produit connu sous le nom de boues d'anode de cuivre s'accumule au fond des cellules électrolytiques. Cette boue n'est pas un déchet au sens traditionnel du terme ; c'est un véritable trésor concentré de métaux précieux, incluant l'or, l'argent et divers éléments du groupe du platine. Pendant des décennies, les métallurgistes ont développé des processus chimiques complexes pour extraire ces matériaux de grande valeur. Une approche standard consiste à utiliser de l'ammoniac pour dissoudre l'argent, suivi d'autres traitements pour récupérer l'or. Cependant, cette méthode laisse derrière elle un résidu tenace. Au sein de ce résidu restant, de minuscules particules d'or et d'argent se retrouvent piégées à l'intérieur d'une matrice de sulfate de plomb et de sulfate de baryum. Ces composés de sulfate agissent comme une coque protectrice, verrouillant les métaux précieux et les rendant difficiles d'accès avec les produits chimiques standards. Si ce résidu est simplement renvoyé vers une fonderie, les métaux précieux peuvent être récupérés, mais le processus envoie également des éléments indésirables comme l'étain et le baryum dans le laitier, créant un cycle moins efficace.
Des chercheurs de la société Daye Nonferrous Metals Co., Ltd. et de l'Université de Fuzhou ont développé une nouvelle stratégie chimique pour résoudre ce problème spécifique. Leurs travaux se concentrent sur la rupture de cette coque de sulfate protectrice sans détruire les métaux précieux qu'elle contient. Au lieu d'essayer de dissoudre directement les sulfates, ce qui est difficile, ils utilisent un processus appelé conversion par carbonatation. En termes simples, ils introduisent une solution contenant du carbonate de sodium au résidu. Cet agent chimique prend la place du sulfate, transformant le sulfate de plomb et le sulfate de baryum, difficiles à dissoudre, en carbonate de plomb et en carbonate de baryum. Ces nouvelles formes de carbonate sont beaucoup plus faciles à dissoudre. Une fois la transformation terminée, les chercheurs traitent le matériau avec de l'acide chlorhydrique. L'acide dissout facilement les nouveaux carbonates formés, libérant le plomb et le baryum dans le liquide tout en laissant l'or et l'argent sous forme solide, désormais libérés de leur cage de sulfate.
L'étude démontre que cette méthode est hautement efficace. Lorsque l'équipe a appliqué leur processus au résidu de lixiviation à l'ammoniac, ils ont pu éliminer 94,43 pour cent du plomb et 98,24 pour cent du baryum. Cette élimination ne consistait pas seulement à nettoyer le matériau ; il s'agissait d'une libération. Une fois le plomb et le baryum extraits, l'or piégé dans le résidu est devenu accessible. Les chercheurs ont ensuite traité ce résidu nettoyé avec une solution de chlorure oxydante, qui a réussi à extraire 98,33 pour cent de l'or. L'argent, cependant, s'est comporté différemment ; il n'a été que partiellement éliminé par cette étape, nécessitant un dernier traitement séparé à l'ammoniac pour être pleinement récupéré. Le processus s'est également avéré capable de séparer le plomb et le baryum l'un de l'autre, permettant de les récupérer sous forme de produits de sulfate distincts et purs qui pourraient être vendus ou réutilisés.
Un aspect critique de cette innovation est sa capacité à recycler ses propres produits chimiques, réduisant ainsi les déchets et le besoin de nouveaux réactifs. Le processus génère un flux liquide riche en carbonate de sodium et en sulfate de sodium. Les chercheurs ont constaté qu'en refroidissant ce liquide, ils pouvaient faire cristalliser le sulfate de sodium par congélation, laissant derrière eux une solution qui contenait encore suffisamment de carbonate de sodium pour être utilisée à nouveau lors du cycle suivant. Ils ont également récupéré les cristaux de carbonate de sodium eux-mêmes, qui pouvaient être réintroduits au début du cycle. Cette conception en boucle fermée signifie que le système nécessite très peu d'apports chimiques nouveaux et produit un minimum d'eaux usées. L'équipe a confirmé que ce recyclage pouvait fonctionner sur plusieurs cycles, maintenant une efficacité élevée tout en maintenant l'équilibre chimique stable.
Le résultat final est un flux rationalisé qui transforme un produit de déchet mixte difficile en une série de flux de valeur séparés. Le processus produit un concentré riche en or, un flux riche en argent, ainsi que des produits de sulfate de plomb et de baryum purs. Il laisse également derrière lui un résidu enrichi en d'autres éléments récupérables comme le bismuth et l'antimoine, qui peuvent être traités ultérieurement si cela est économiquement viable. En convertissant les sulfates tenaces en carbonates solubles et en recyclant les produits chimiques utilisés pour le travail, les chercheurs ont créé une méthode qui est à la fois efficace et respectueuse de l'environnement. Cette approche offre un moyen pratique de maximiser la récupération des métaux précieux à partir des boues d'anode de cuivre tout en minimisant l'empreinte environnementale de l'opération.
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