Carbonation-assisted liberation and integrated recovery of refractory Au/Ag associated with PbSO₄ and BaSO₄ in copper anode slime processing
本研究は、銅アノードスライム中のPbSO₄およびBaSO₄を可溶性炭酸塩へと転換することで、捕捉されたAuおよびAgを遊離・回収すると同時に、試薬のリサイクルを可能にし、廃棄物を最小限に抑える、炭酸化支援型湿式精錬プロセスを提示するものである。
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銅の製錬という産業界において、電解セルの底部には「銅アノードスライム」として知られる副産物が蓄積します。このスラッジは伝統的な意味での廃棄物ではありません。それは金、銀、そして様々な白金族元素を含む、濃縮された貴重な宝庫なのです。数十年にわたり、冶金学者たちはこれらの価値ある材料を抽出するための複雑な化学プロセスを開発してきました。標準的な手法の一つは、アンモニアを使用して銀を溶解させ、続いて他の処理を行って金を回収する方法です。しかし、この方法では厄介な残留物が残ってしまいます。この残ったスラッジの中では、金や銀の微粒子が硫酸鉛と硫酸バリウムのマトリックスの中に閉じ込められています。これらの硫酸塩化合物は保護殻のような役割を果たし、貴重な金属を閉じ込めてしまうため、標準的な化学薬品では到達するのが困難になります。もしこの残留物をそのまま製錬所に送り返せば、価値ある金属を回収することはできますが、その過程で錫やバリウムといった不要な元素もスラグへと送り込んでしまい、効率の低いサイクルを生み出すことになります。
Daye Nonferrous Metals Co., Ltd.と福州大学の研究者たちは、この特定の問題を解決するための新しい化学的戦略を開発しました。彼らの研究は、中の価値ある金属を破壊することなく、その保護的な硫酸塩の殻を壊すことに焦点を当てています。硫酸塩を直接溶解させようとする（それは困難な作業です）代わりに、彼らは「炭酸化転換」と呼ばれるプロセスを用います。簡単に言えば、残留物に炭酸ナトリウムを含む溶液を導入するのです。この化学剤が硫酸塩と場所を入れ替わり、溶解しにくい硫酸鉛と硫酸バリウムを、炭酸鉛と炭酸バリウムへと変化させます。これらの新しい炭酸塩の形態は、はるかに溶解しやすくなります。変換が完了した後、研究者たちは材料を塩酸で処理します。この酸は、新たに形成された炭酸塩を容易に溶解し、鉛とバリウムを液体中に放出させますが、金と銀は固体のまま残し、それらは今や硫酸塩の檻から解放されています。
この研究は、この手法が非常に効果的であることを示しています。チームがアンモニア浸出残留物にこのプロセスを適用したところ、鉛の94.43パーセント、バリウムの98.24パーセントを除去することに成功しました。この除去は単なる洗浄ではなく、「解放」でした。鉛とバリウムが取り除かれたことで、残留物の中に閉じ込められていた金がアクセス可能になったのです。研究者たちはその後、この洗浄された残留物を酸化塩化物溶液で処理し、金の98.33パーセントを抽出することに成功しました。しかし、銀は異なる挙動を示しました。この工程では部分的にしか除去されず、完全に回収するためには、最後にアンモニアを用いた別個の処理を必要としました。また、このプロセスは鉛とバリウムを互いに分離することも可能であり、販売や再利用ができる個別の純粋な硫酸塩製品として回収することができます。
このイノベーションの重要な部分は、自らの化学薬品をリサイクルする能力であり、これにより廃棄物を減らし、新しい試薬の必要性を低減させています。このプロセスは、炭酸ナトリウムと硫酸ナトリウムが豊富な液流を生成します。研究者たちは、この液体を冷却することで、硫酸ナトリウムを結晶として析出させ、次回の処理工程で使用できるのに十分な量の炭酸ナトリウムを含む溶液を残せることを発見しました。彼らは炭酸ナトリウムの結晶自体も回収しており、これはサイクルの最初に戻して使用することができます。このクローズドループ設計により、システムは非常に少ない新しい化学的投入量で済み、廃水も最小限に抑えられます。チームは、このリサイクルが複数のサイクルにわたって機能し、高い効率を維持しながら化学的バランスを安定させられることを確認しました。
最終的な結果は、扱いにくい混合廃棄物を、一連の価値ある分離されたストリームへと変える合理化されたフローです。このプロセスは、金に富む濃縮物、銀に富むストリーム、そして純粋な硫酸鉛および硫酸バリウムの製品を生み出します。また、ビスマスやアンチモンといった、さらに回収可能な他の元素が濃縮された残留物も残し、これらは経済的に実行可能であればさらなる処理が可能です。頑固な硫酸塩を可溶性の炭酸塩へと変換し、作業に使用した化学薬品をリサイクルすることで、研究者たちは効率的かつ環境に配慮した手法を作り上げました。このアプローチは、銅アノードスライムからの貴金属回収を最大化しながら、操業による環境負荷を最小限に抑えるための実用的な方法を提示しています。
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