Carbonation-assisted liberation and integrated recovery of refractory Au/Ag associated with PbSO₄ and BaSO₄ in copper anode slime processing
यह अध्ययन एक कार्बोनेशन-सहायता प्राप्त हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रिया प्रस्तुत करता है जो कॉपर एनोड स्लाइम में मौजूद PbSO₄ और BaSO₄ को घुलनशील कार्बोनेट में परिवर्तित करके फंसे हुए Au और Ag को मुक्त और पुन: प्राप्त करता है, साथ ही अभिकर्मक पुनर्चक्रण को सक्षम बनाता है और अपशिष्ट को न्यूनतम करता है।
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कॉपर स्मेल्टिंग (तांबे के निष्कर्षण) की औद्योगिक दुनिया में, कॉपर एनोड स्लाइम नामक एक उपोत्पाद इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के निचले हिस्से में जमा होता है। यह कीचड़ पारंपरिक अर्थों में कचरा नहीं है; यह सोना, चांदी और विभिन्न प्लैटिनम-समूह तत्वों सहित कीमती धातुओं का एक केंद्रित खजाना है। दशकों से, धातुविदों ने इन मूल्यवान सामग्रियों को निकालने के लिए जटिल रासायनिक प्रक्रियाएं विकसित की हैं। एक मानक दृष्टिकोण में चांदी को घोलने के लिए अमोनिया का उपयोग करना शामिल है, जिसके बाद सोने को पुनः प्राप्त करने के लिए अन्य उपचार किए जाते हैं। हालांकि, यह विधि एक जिद्दी अवशेष छोड़ देती है। इस बचे हुए कीचड़ के भीतर, सोने और चांदी के सूक्ष्म कण लेड सल्फेट और बेरियम सल्फेट के एक मैट्रिक्स के भीतर फंस जाते हैं। ये सल्फेट यौगिक एक सुरक्षात्मक कवच की तरह कार्य करते हैं, जो कीमती धातुओं को अंदर बंद कर देते हैं और उन्हें मानक रसायनों के लिए पहुंच से दूर कर देते हैं। यदि इस अवशेष को सीधे वापस स्मेल्टर में भेज दिया जाता है, तो मूल्यवान धातुओं को पुनः प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन यह प्रक्रिया टिन और बेरियम जैसे अवांछित तत्वों को भी स्लैग में भेज देती है, जिससे एक कम कुशल चक्र बन जाता है।
डे नॉनफेरस मेटल्स कंपनी लिमिटेड और फुझोउ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इस विशिष्ट समस्या को हल करने के लिए एक नई रासायनिक रणनीति विकसित की है। उनका कार्य उस मूल्यवान धातुओं को नष्ट किए बिना उस सुरक्षात्मक सल्फेट कवच को तोड़ने पर केंद्रित है। सल्फेट्स को सीधे घोलने की कोशिश करने के बजाय, जो कि कठिन है, वे कार्बोनेशन कन्वर्जन (carbonation conversion) नामक एक प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। सरल शब्दों में, वे अवशेष में सोडियम कार्बोनेट युक्त एक घोल पेश करते हैं। यह रासायनिक एजेंट सल्फेट के साथ स्थान बदल लेता है, जिससे कठिन-से-घुलने वाला लेड सल्फेट और बेरियम सल्फेट, लेड कार्बोनेट और बेरियम कार्बोनेट में परिवर्तित हो जाता है। ये नए कार्बोनेट रूप घुलने में बहुत आसान होते हैं। एक बार रूपांतरण पूरा हो जाने के बाद, शोधकर्ता सामग्री को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ उपचारित करते हैं। एसिड आसानी से नए बने कार्बोनेट्स को घोल देता है, जिससे लेड और बेरियम तरल में निकल जाते हैं जबकि सोना और चांदी ठोस रूप में पीछे रह जाते हैं जो अब अपने सल्फेट पिंजरे से मुक्त होते हैं।
अध्ययन दर्शाता है कि यह विधि अत्यधिक प्रभावी है। जब टीम ने अपने प्रक्रिया को अमोनिया-लीचिंग अवशेष पर लागू किया, तो वे 94.43 प्रतिशत लेड और 98.24 प्रतिशत बेरियम को हटाने में सक्षम रहे। यह निष्कासन केवल सफाई के बारे में नहीं था; यह मुक्ति के बारे में था। एक बार जब लेड और बेरियम को हटा दिया गया, तो अवशेष के भीतर फंसा सोना सुलभ हो गया। शोधकर्ताओं ने फिर इस साफ किए गए अवशेष को एक ऑक्सीडेटिव क्लोराइड समाधान के साथ उपचारित किया, जिसने 98.33 प्रतिशत सोने को सफलतापूर्वक निकाला। हालांकि, चांदी के साथ व्यवहार अलग था; इसे इस चरण द्वारा केवल आंशिक रूप से हटाया गया था, जिसके लिए पूर्ण रिकवरी हेतु अमोनिया के साथ एक अंतिम, अलग उपचार की आवश्यकता थी। यह प्रक्रिया लेड और बेरियम को एक-दूसरे से अलग करने में भी सक्षम सिद्ध हुई, जिससे उन्हें अलग, शुद्ध सल्फेट उत्पादों के रूप में प्राप्त किया जा सका जिन्हें बेचा या पुन: उपयोग किया जा सकता है।
इस नवाचार का एक महत्वपूर्ण हिस्सा इसके अपने रसायनों को पुनर्चक्रित करने की क्षमता है, जो कचरे और नए अभिकर्मकों (reagents) की आवश्यकता को कम करता है। यह प्रक्रिया एक तरल धारा उत्पन्न करती है जो सोडियम कार्बोनेट और सोडियम सल्फेट से समृद्ध होती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इस तरल को ठंडा करके, वे सोडियम सल्फेट को क्रिस्टल के रूप में जमा सकते हैं, जिससे पीछे एक ऐसा घोल बचता है जिसमें अगले चक्र में पुन: उपयोग के लिए पर्याप्त सोडियम कार्बोनेट होता है। उन्होंने सोडियम कार्बोनेट क्रिस्टल को भी प्राप्त किया, जिसे चक्र के प्रारंभ में वापस किया जा सकता है। यह क्लोज्ड-लूप डिजाइन का अर्थ है कि सिस्टम को बहुत कम नए रासायनिक इनपुट की आवश्यकता होती है और यह न्यूनतम अपशिष्ट जल उत्पन्न करता है। टीम ने पुष्टि की कि यह पुनर्चक्रण कई चक्रों में काम कर सकता है, जो उच्च दक्षता बनाए रखते हुए रासायनिक संतुलन को स्थिर रखता है।
अंतिम परिणाम एक सुव्यवस्थित प्रवाह है जो एक कठिन, मिश्रित अपशिष्ट उत्पाद को मूल्यवान, अलग-अलग धाराओं में बदल देता है। यह प्रक्रिया सोने से समृद्ध सांद्र (concentrate), चांदी से समृद्ध धारा, और शुद्ध लेड और बेरियम सल्फेट उत्पादों को प्रदान करती है। यह बिस्मथ और एंटीमनी जैसे अन्य पुनः प्राप्त होने योग्य तत्वों से समृद्ध अवशेष भी छोड़ता है, जिन्हें यदि आर्थिक रूप से व्यवहार्य हो तो आगे संसाधित किया जा सकता है। कठोर सल्फेट्स को घुलनशील कार्बोनेट्स में बदलकर और काम करने के लिए उपयोग किए जाने वाले रसायनों को पुनर्चक्रित करके, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी विधि बनाई है जो कुशल और पर्यावरणीय रूप से विचारशील दोनों है। यह दृष्टिकोण कॉपर एनोड स्लाइम से कीमती धातुओं की रिकवरी को अधिकतम करने और संचालन के पर्यावरणीय पदचिह्न (environmental footprint) को कम करने का एक व्यावहारिक तरीका प्रदान करता है।
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