پالایش فلزات گرانبها فرآیندی حیاتی در متالورژی است که هدف اصلی آن جداسازی و خالصسازی فلزات گرانبها (مانند طلا، نقره، پلاتین، پالادیم، رودیوم و ایریدیوم) از مواد ناخالص و فلزات همراه آنها است تا به درجه خلوص بسیار بالا (مثلاً ۹۹.۹۹٪ برای طلا) برسند.
این فرآیند هم برای فلزاتی که از منابع اولیه (مانند سنگ معدن) استخراج میشوند و هم برای بازیابی فلزات از منابع ثانویه (مانند ضایعات الکترونیکی، جواهرات قدیمی، کاتالیزورهای مصرفشده و ضایعات دندانپزشکی) کاربرد دارد.
منابع فلزات گرانبها برای پالایش
مواد خامی که وارد فرآیند پالایش میشوند، متنوع هستند:
منابع اولیه: سنگهای معدنی که پس از استخراج و فرآوری اولیه هنوز حاوی ناخالصی هستند.
منابع ثانویه (بازیافت):
ضایعات الکترونیکی (E-Waste): مانند بردها، چیپها، موبایلها و CPUها.
کاتالیزورهای صنعتی و خودرویی: به ویژه برای بازیابی فلزات گروه پلاتین (پلاتین، پالادیم، رودیوم).
ضایعات جواهرات و سکهها: طلا و نقره با عیار پایین یا آلیاژهای قدیمی.
مواد دندانپزشکی: آلیاژهای حاوی طلا، نقره و پلاتین.
تجهیزات آزمایشگاهی و محلولهای شیمیایی حاوی این فلزات.
روشهای اصلی پالایش و تصفیه
پالایش فلزات گرانبها عمدتاً بر دو نوع روش کلی شامل پیرومتالورژی (حرارتی) و هیدرومتالورژی/الکترومتالورژی (شیمیایی/الکتریکی) متمرکز است:
۱. پیرومتالورژی (روشهای حرارتی)
این روشها شامل استفاده از حرارت بالا هستند و اغلب برای پیشتصفیه یا تصفیه اولیه به کار میروند:
ذوب و احیا (Smelting): مواد حاوی فلزات گرانبها در کورههای مخصوص ذوب میشوند. با افزودن فلاکسها (مواد کمکذوب مانند بوراکس و خاکستر سودا)، ناخالصیها از فلزات گرانبها جدا شده و به صورت سرباره (Scoria) یا فلزات پایه جداگانه خارج میشوند.
کاپلاسیون (Cupellation): فرآیندی که عمدتاً برای جداسازی نقره و طلا از فلزات پایه (مانند مس و سرب) استفاده میشود. آلیاژ ذوب شده در یک ظرف متخلخل (Cupel) قرار میگیرد و با دمیدن هوا، فلزات پایه اکسید شده و توسط کاپل جذب میشوند، در حالی که طلا و نقره به صورت یک دکمهی فلزی باقی میمانند.
فرآیند میلر (Miller Process): یک روش رایج برای تصفیه طلا که در آن گاز کلر به طلای مذاب دمیده میشود. کلر با ناخالصیها واکنش داده و آنها را به صورت کلریدهای سبکتر در میآورد که از سطح طلا جدا میشوند. این روش خلوصی در حدود ۹۹.۵٪ تولید میکند.
۲. هیدرومتالورژی و الکترومتالورژی (روشهای شیمیایی و الکتریکی)
این روشها برای دستیابی به خلوص نهایی و بازیابی فلزات گروه پلاتین ضروری هستند:
روش اسیدی (تیزابکاری):
تیزاب سلطانی (Aqua Regia): مخلوطی از اسید نیتریک و اسید کلریدریک است که میتواند طلا و پلاتین را حل کند. این روش معمولاً در مقیاسهای کوچکتر و برای تصفیه نهایی پس از مراحل ذوب استفاده میشود، اما تولید گازهای سمی یکی از معایب آن است.
اسید نیتریک: برای حل کردن فلزات پایه همراه (مانند مس و روی) در آلیاژها استفاده میشود، در حالی که طلا و نقره در برابر آن مقاوم هستند (برای نقره باید از اسید سولفوریک یا روشهای دیگر استفاده کرد).
الکترولیز (Electrolysis) – فرآیند هلوویل (Wohlwill Process):
این روش پیشرفتهترین و مؤثرترین روش برای دستیابی به خلوص فوقالعاده بالا برای طلا است (تا ۹۹.۹۹٪).
در این فرآیند، طلای ناخالص به عنوان آند (الکترود مثبت) و طلای خالص به عنوان کاتد (الکترود منفی) در محلول الکترولیت (کلرید طلا) قرار میگیرند.
با اعمال جریان برق، طلای ناخالص حل شده و یونهای طلا به سمت کاتد حرکت میکنند و به صورت طلای خالص بر روی آن رسوب میکنند. فلزات همراه (مانند نقره و پلاتین) در محلول یا به صورت لجن آندی باقی میمانند که میتوان آنها را نیز بازیابی کرد.
اهمیت پالایش
پالایش فلزات گرانبها از جنبههای مختلفی دارای اهمیت است:
افزایش ارزش اقتصادی: تبدیل مواد خام یا ضایعات کمارزش به فلزات خالص با ارزش بسیار بالا.
کاربرد صنعتی: خلوص بالا برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و تکنولوژیک (مانند ساخت قطعات الکترونیکی، پزشکی و کاتالیزورها) ضروری است.
حفظ محیط زیست (بازیافت): با بازیابی فلزات گرانبها از ضایعات، نیاز به استخراج از معادن کاهش یافته و از انباشت مواد سمی در محیط زیست جلوگیری میشود.
تولید شمش استاندارد: تولید شمشهای طلا و نقره با خلوص استاندارد جهانی (Good Delivery) که در بازارهای مالی قابل معامله هستند.
