तांबा, सीसा और जस्ता जैसी अलौह धातुओं को गलाने की प्रक्रिया में, सोने, चांदी, प्लैटिनम और पैलेडियम जैसी कीमती धातुओं वाले उत्पाद उत्पन्न होते हैं (उदाहरण के लिए, एनोड कीचड़, गलाने वाला स्लैग और ग्रिप धूल)। यदि इन उप-उत्पादों को सीधे ही त्याग दिया जाता है, तो इससे न केवल संसाधनों की बर्बादी होती है, बल्कि पर्यावरणीय जोखिम भी पैदा हो सकता है। कीमती धातुओं की कुशल पुनर्प्राप्ति प्राप्त करने के लिए उद्योग मुख्य रूप से तीन प्रकार की प्रौद्योगिकियों {{7}पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं, हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं और संयुक्त प्रक्रियाओं {{8}को नियोजित करता है। इनमें से प्रत्येक प्रक्रिया की अपनी तकनीकी विशेषताएं और उपयुक्त परिदृश्य हैं, जो सामूहिक रूप से अलौह धातुकर्म उद्योग में "संसाधन पुनर्चक्रण" और "मूल्य वृद्धि" का समर्थन करते हैं।
1. पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रिया: उच्च तापमान द्वारा संचालित एक पारंपरिक उच्च दक्षता पुनर्प्राप्ति तकनीक
पाइरोमेटलर्जिकल प्रक्रिया एक क्लासिक तकनीक है जो उत्पादों द्वारा कीमती धातुओं को समृद्ध और शुद्ध करने के लिए "उच्च- तापमान पिघलने पृथक्करण" के सिद्धांत का उपयोग करती है। अपनी परिपक्व प्रौद्योगिकी और बड़ी प्रसंस्करण क्षमता के कारण, यह एनोड स्लाइम (तांबे और सीसा गलाने में कीमती धातुओं से युक्त मूल उत्पाद) से कीमती धातुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए मुख्यधारा की पसंद बनी हुई है।
मूल सिद्धांत
उच्च तापमान (1200{1}}1500 डिग्री) पर गर्म करने से, उप-उत्पादों में मौजूद आधार धातुएं (जैसे तांबा, सीसा और टिन) "स्लैग" या "मिश्र धातु" बनाने के लिए पिघल जाती हैं, जबकि उच्च गलनांक और घनत्व वाली कीमती धातुएं (सोना, चांदी, प्लैटिनम, पैलेडियम) पिघले हुए सिस्टम में जमा हो जाती हैं और केंद्रित हो जाती हैं, जिससे "सीसा बुलियन" (सीसा युक्त मिश्र धातु) बनता है। कीमती धातुएँ) या "कच्चा सोना।" बाद की शोधन प्रक्रियाओं (जैसे इलेक्ट्रोलिसिस और कपेलेशन) से उच्च शुद्धता वाली कीमती धातुएँ प्राप्त होती हैं।
विशिष्ट प्रक्रिया (एक उदाहरण के रूप में कॉपर एनोड स्लाइम उपचार लेना)
भूनना पूर्व उपचार: सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम जैसी अस्थिर अशुद्धियों को हटाने के लिए एनोड स्लाइम को 600-800 डिग्री पर भूनना, बाद में पिघलने के दौरान हानिकारक गैसों के उत्पादन को रोकना।
गलाने में कमी: कोक और लोहे के बुरादे जैसे कम करने वाले एजेंटों को जोड़ना, उन्हें भुने हुए एनोड स्लाइम के साथ मिलाना, और उन्हें एक प्रतिध्वनि भट्टी या कनवर्टर में डालना। उच्च तापमान पर, आधार धातुएँ स्लैग बनाती हैं, जबकि कीमती धातुएँ "सीसा बुलियन" के रूप में स्थिर हो जाती हैं।
कपेलेशन रिफाइनिंग: सीसा बुलियन को कपेलेशन भट्ठी में भेजना और इसे हवा में गर्म करके सीसे को सीसा ऑक्साइड में ऑक्सीकृत करना (जिसे स्लैग के साथ हटा दिया जाता है), "सोना - चांदी मिश्र धातु" को पीछे छोड़ देता है।
इलेक्ट्रोलाइटिक शुद्धिकरण: सोने की मिश्र धातु को चांदी को अलग करने के लिए नाइट्रिक एसिड से और सोने को अलग करने के लिए क्लोराइड से उपचारित किया जाता है, इसके बाद 99.99% से अधिक शुद्धता वाला सोना और चांदी प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है। प्लैटिनम और पैलेडियम को अपशिष्ट समाधानों से पुनः प्राप्त किया जाता है।
लाभ और उपयुक्त परिदृश्य
लाभ: Large processing capacity (single furnace can handle tens of tons of anode slime per day), high recovery rates for precious metals (generally >सोने और चांदी के लिए 98%), और उत्पाद संरचना में उतार-चढ़ाव से न्यूनतम प्रभाव के साथ मजबूत प्रक्रिया स्थिरता।
उपयुक्त परिदृश्य: ऐसे उत्पाद जिनमें आसानी से पिघलने वाली आधार धातुएं जैसे सीसा और तांबा (उदाहरण के लिए, कॉपर एनोड स्लाइम, सीसा गलाने वाली ग्रिप धूल) शामिल हैं, विशेष रूप से बड़े पैमाने पर औद्योगिक पुनर्प्राप्ति के लिए उपयुक्त हैं।
2. हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रिया: रासायनिक विघटन के माध्यम से एक सटीक पृथक्करण प्रौद्योगिकी
हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रिया "रासायनिक अभिकर्मकों के साथ चयनात्मक विघटन" के सिद्धांत का उपयोग करती है ताकि एसिड, बेस या कॉम्प्लेक्सिंग एजेंटों का उपयोग करके उत्पादों से कीमती धातुओं को निकाला जा सके, इसके बाद पृथक्करण और शुद्धिकरण के लिए अवक्षेपण, सोखना या इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है। इसके पर्यावरणीय लाभों और सटीक अशुद्धता पृथक्करण के कारण, इसे हाल के वर्षों में निम्न - ग्रेड और जटिल संरचना वाले उत्पादों की पुनर्प्राप्ति में तेजी से लागू किया गया है।
मूल सिद्धांत
विशिष्ट अभिकर्मकों (जैसे साइनाइड, थायोरिया, एक्वा रेजिया, क्लोराइड) को कमरे या कम तापमान (50-90 डिग्री) पर घुलनशील कॉम्प्लेक्स (जैसे, गोल्ड साइनाइड कॉम्प्लेक्स, सिल्वर थायोरिया कॉम्प्लेक्स) बनाने के लिए उप-उत्पादों की संरचना के आधार पर चुना जाता है, जबकि आधार अशुद्धियाँ (जैसे लोहा, एल्यूमीनियम और सिलिकॉन) अघुलनशील रहती हैं या अवक्षेपित हो जाती हैं। फिर जस्ता पाउडर विस्थापन, सक्रिय कार्बन सोखना, या इलेक्ट्रोडेपोजिशन के माध्यम से कीमती धातुओं को समाधान से पुनर्प्राप्त किया जाता है।
विशिष्ट प्रक्रिया (एक उदाहरण के रूप में गलाने वाले स्लैग उपचार को लेते हुए)
pretreatment: अभिकर्मकों के साथ संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए गलाने वाले स्लैग को कुचलकर बारीक कणों (200 जाल से नीचे) में बदलना।
लीचिंग: आधार धातुओं (उदाहरण के लिए, लोहा, जस्ता) को निकालने के लिए स्लैग को पतला सल्फ्यूरिक एसिड या हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ निक्षालित करना, "कीमती स्लैग" प्राप्त करने के लिए फ़िल्टर करना, और फिर कीमती धातु युक्त लीचेट प्राप्त करने के लिए कीमती स्लैग को सोडियम साइनाइड घोल (या थायोयूरिया घोल) के साथ निक्षालित करना।
पृथक्करण और पुनर्प्राप्ति: सोने और चांदी को विस्थापित करने के लिए लीचेट में जिंक पाउडर मिलाने से "सोने की मिट्टी" बनती है। यदि प्लैटिनम और पैलेडियम मौजूद हैं, तो उन्हें आयन एक्सचेंज राल सोखना द्वारा अलग किया जा सकता है।
शुद्धिकरण: सोने की मिट्टी को अशुद्धियों को दूर करने के लिए एसिड से धोया जाता है और फिर शुद्ध सोना और चांदी प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस या गलाने के माध्यम से शुद्ध किया जाता है।
लाभ और उपयुक्त परिदृश्य
लाभ: कम ऊर्जा खपत (उच्च तापमान तापन की आवश्यकता नहीं), अच्छा पर्यावरणीय प्रदर्शन (अपशिष्ट जल पुनर्चक्रण के माध्यम से प्रदूषण को कम किया जा सकता है), निम्न श्रेणी की कीमती धातुओं के लिए उच्च पुनर्प्राप्ति दर (उदाहरण के लिए, स्लैग में सोने की मात्रा)<5g/t), and simultaneous recovery of platinum and palladium.
उपयुक्त परिदृश्य: कम ग्रेड गलाने वाला स्लैग, कीमती स्लैग जिसमें सिलिकॉन और एल्यूमीनियम जैसी अशुद्धियों को पिघलाने में मुश्किल होती है, और उच्च पर्यावरणीय आवश्यकताओं वाले क्षेत्र (उदाहरण के लिए, जल स्रोतों के पास गलाने वाले पौधे)।
3. संयुक्त प्रक्रिया: "भौतिक संवर्धन + रासायनिक शुद्धिकरण" का एक कुशल संयोजन
संयुक्त प्रक्रिया पहले उत्पादों से कीमती धातुओं को समृद्ध करने के लिए भौतिक लाभकारी तकनीकों (जैसे प्लवन और गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण) का उपयोग करती है, इसके बाद शुद्धिकरण के लिए हाइड्रोमेटालर्जिकल या पाइरोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं का उपयोग करती है। यह दृष्टिकोण "कम लागत संवर्धन" और "उच्च शुद्धता पुनर्प्राप्ति" को संतुलित करता है, जिससे यह जटिल रचनाओं और उत्पादों में बारीक रूप से एम्बेडेड कीमती धातुओं से निपटने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हो जाता है (उदाहरण के लिए, बारीक कणों वाली गलाने वाली ग्रिप धूल और कम ग्रेड की परतें)।
मूल सिद्धांत
कीमती धातुओं और अशुद्धियों (जैसे घनत्व, चुंबकत्व, और सतह हाइड्रोफोबिसिटी) के बीच भौतिक संपत्ति के अंतर का फायदा उठाकर, लाभकारी प्रक्रिया कीमती धातुओं को "केंद्रित" (कीमती धातु ग्रेड को 10 - 100 गुना तक बढ़ाती है) में केंद्रित करती है, जिससे बाद में गलाने या रासायनिक उपचार के लिए सामग्री की मात्रा कम हो जाती है, जिससे लागत कम हो जाती है। सांद्रण की विशेषताएं यह तय करती हैं कि कीमती धातुओं की उच्च शुद्धता की पुनर्प्राप्ति के लिए पाइरोमेटालर्जिकल या हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाए या नहीं।
विशिष्ट प्रक्रिया (एक उदाहरण के रूप में महीन धूल का उपचार लेना)
गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण संवर्धन: घोल बनाने के लिए पानी के साथ ग्रिप डस्ट को मिलाना, भारी कीमती धातुओं (सोने का घनत्व 19.3 ग्राम/सेमी³) से हल्की अशुद्धियों (जैसे सिलिका) को अलग करने के लिए शेकिंग टेबल या सेंट्रीफ्यूगल कंसंट्रेटर का उपयोग करना, जिससे कीमती धातुओं का मोटा सांद्रण प्राप्त होता है।
प्लवन शुद्धि: कीमती धातु खनिजों की सतह को हाइड्रोफोबिक बनाने के लिए किसी न किसी सांद्रण में कलेक्टर (उदाहरण के लिए, ज़ैंथेट) जोड़ना, जिससे वे हवा के बुलबुले से जुड़ सकें और "फ्लोटेशन सांद्रण" बना सकें (कीमती धातु ग्रेड को और बढ़ा सकें)।
हाइड्रोमेटालर्जिकल रिफाइनिंग: सोना, चांदी, प्लैटिनम और पैलेडियम को अलग करने के लिए एक्वा रेजिया के साथ प्लवनशीलता सांद्रण को लीच करना, उसके बाद विलायक निष्कर्षण (उदाहरण के लिए, सोना निकालने के लिए डिब्यूटाइल कार्बामेट का उपयोग करना) से अंततः शुद्ध कीमती धातु उत्पाद प्राप्त होते हैं।
लाभ और उपयुक्त परिदृश्य
लाभ: प्रारंभिक भौतिक संवर्धन के लिए कम लागत, बाद के रासायनिक अभिकर्मकों की न्यूनतम खपत, उच्च समग्र पुनर्प्राप्ति दर (एकल हाइड्रोमेटालर्जिकल या पाइरोमेटलर्जिकल प्रक्रियाओं की तुलना में 5% - 10% अधिक), और बारीक {3} दानेदार और निम्न ग्रेड उप-उत्पादों को संसाधित करने की क्षमता जिन्हें अन्य तरीकों का उपयोग करके पुनर्प्राप्त करना मुश्किल है।
उपयुक्त परिदृश्य: महीन कण वाली गलाने वाली ग्रिप धूल, कीमती धातुओं से युक्त निम्न श्रेणी की परतें, और गैंग खनिजों में अंतर्निहित कीमती धातुओं वाले जटिल उत्पाद।
तीन प्रक्रियाओं और उद्योग अनुप्रयोग रुझानों का तुलनात्मक विश्लेषण
| प्रक्रिया प्रकार | मुख्य लाभ | मुख्य नुकसान | -उत्पादों द्वारा विशिष्ट रूप से लागू | कीमती धातु पुनर्प्राप्ति दर |
|---|---|---|---|---|
| पाइरोमेटलर्जिकल | बड़ी प्रसंस्करण क्षमता, मजबूत स्थिरता | उच्च ऊर्जा खपत, उच्च तापमान वाली फ़्लू गैस को संभालने की आवश्यकता | कॉपर/लेड एनोड कीचड़, उच्च - ग्रेड ग्रिप धूल | >98% |
| hydrometallurgical | कम ऊर्जा खपत, अच्छा पर्यावरणीय प्रदर्शन | लंबे प्रसंस्करण समय, उच्च अभिकर्मक लागत | निम्न-ग्रेड गलाने वाला स्लैग, कीमती स्लैग | 95%-98% |
| संयुक्त प्रक्रिया | कम लागत, उच्च पुनर्प्राप्ति दर | एकाधिक प्रक्रिया चरणों के लिए सहायक लाभकारी उपकरण की आवश्यकता होती है | महीन {{0}कणों वाली ग्रिप धूल, कम {{1}ग्रेड की पूँछें | 96%-99% |
वर्तमान में, पाइरोमेटलर्जिकल प्रक्रिया अभी भी उच्च {{0} ग्रेड, बड़े पैमाने पर एनोड कीचड़ की वसूली पर हावी है, लेकिन यह "अपशिष्ट गर्मी वसूली" और "फ्लू गैस शुद्धिकरण" प्रौद्योगिकियों के माध्यम से अपने पर्यावरणीय प्रदर्शन को बढ़ा रही है। अत्यधिक विषैले अभिकर्मकों के उपयोग को कम करने के लिए हाइड्रोमेटालर्जिकल प्रक्रिया को "साइनाइड मुक्त लीचिंग" (जैसे थायोयूरिया और क्लोराइड लीचिंग) में अपग्रेड किया जा रहा है। संयुक्त प्रक्रिया विशेष रूप से "दोहरे कार्बन" लक्ष्यों को बढ़ावा देने के तहत निम्न श्रेणी और जटिल उत्पादों को पुनर्प्राप्त करने के लिए मुख्यधारा की दिशा बन रही है, क्योंकि इसकी "कम ऊर्जा खपत और उच्च रीसाइक्लिंग" विशेषताएं उद्योग की सतत विकास आवश्यकताओं के साथ अधिक निकटता से मेल खाती हैं।
इन तीन प्रक्रियाओं के लचीले अनुप्रयोग के माध्यम से, अलौह धातु धातु विज्ञान के उत्पादों में कीमती धातुओं को कुशलतापूर्वक पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, उद्यमों के लिए आर्थिक लाभ बढ़ाया जा सकता है और संसाधन रीसाइक्लिंग प्राप्त की जा सकती है जो अपशिष्ट को मूल्यवान सामग्रियों में बदल देती है, जिससे कीमती धातु उद्योग (जैसे गहने, इलेक्ट्रॉनिक्स और नई ऊर्जा) के लिए एक स्थिर कच्चे माल की आपूर्ति प्रदान की जाती है।
