Nā ʻenehana no ka hoʻomaʻemaʻe ʻana i nā metala makamae e like me ke gula a me ke kālā
ʻO ka hoʻomaʻemaʻe ʻana i nā metala makamae e like me ke gula (Au) a me ke kālā (Ag) he hana koʻikoʻi ia no ka hoʻonui ʻana i ka maʻemaʻe o nā metala mai nā ores, nā concentrates, a i ʻole nā mea hana hou ʻia (e.g., nā mea hoʻonani i hoʻohana ʻia, nā ʻōpala uila, a me nā ʻōpala ʻoihana). Ma muli o ko lākou waiwai waiwai kiʻekiʻe a me ka hoʻohana nui ʻia ʻana i nā mea hoʻonani, nā mea uila, nā lāʻau lapaʻau, a me ka hoʻopukapuka kālā, koi pinepine ʻia nā kūlana maʻemaʻe gula a me ke kālā e kiʻekiʻe loa, no ka laʻana, 99,9% (3N) a i ʻole 99,99% (4N). No ka hoʻokō ʻana i kēia mau pae, hoʻohana ʻia nā ʻano hana hoʻomaʻemaʻe like ʻole, i koho ʻia ma muli o ke ʻano o ka mea maka, ka nui o ka haumia, ka pae hana, nā kumukūʻai, a me nā noʻonoʻo palekana a me ke kaiapuni.
1. Nā Pae Laulā o ka Hoʻomaʻemaʻe ʻana: Mai ka Hoʻohuihui ʻana a i ka Metala Maʻemaʻe
Ma keʻano laulā, pili ka hoʻomaʻemaʻe gula a me ke kālā i kekahi mau pae. ʻO ka mea mua, ʻo ia ka hoʻomākaukau ʻana i nā mea: ka wāwahi ʻana, ka wili ʻana, ka hoʻokaʻawale kino (e.g., ka umekaumaha a i ʻole ka lana ʻana), a me ka hoʻomaloʻo ʻana. A laila hana ʻia ka mea ma o ka unuhi ʻana (leaching a i ʻole ka hoʻoheheʻe ʻana) e wehe i ka metala makamae mai ka pōhaku a i ʻole ka matrix alloy. Ma hope iho, hana ʻia ka hoʻomaʻemaʻe ʻana e wehe i nā mea haumia i koe a hiki i ka loaʻa ʻana o ke ʻano i makemake ʻia.
Hiki ke hoʻokō ʻia ka hoʻomaʻemaʻe gula a me ke kālā ma o ka pyrometallurgy (wela/smelting), hydrometallurgy (chemical solution-based), a i ʻole electrometallurgy (electrolysis). I ka hana maoli, hoʻohui pinepine ka ʻoihana i kekahi mau ʻano hana no ka pono a me nā huahana kiʻekiʻe.
2. Hoʻomaʻemaʻe ʻia e Pyrometallurgy (Smelting a me Parting)
a) Hoʻoheheʻe ʻana a me ka hoʻokaʻawale ʻana i ka ʻōpala (Smelting)
I loko o kekahi mau ores a i ʻole nā mea i hoʻohuihui ʻia, hoʻohuihui ʻia nā metala makamae ma ka hoʻoheheʻe ʻana iā lākou me ka flux. ʻO ka pahuhopu ka hana ʻana i kahi metala wai a i ʻole matte e lawe ana i ke gula/kālā, ʻoiai e hoʻoili ʻia nā mea haumia i ka slag. Hana kēia pae ma ke ʻano he "hui mua," akā ʻaʻole ia e hana i ka metala maʻemaʻe loa.
b) Cupellation e hoʻokaʻawale i ke kālā/gula mai ke kēpau
ʻO kahi ʻano hana kuʻuna i hoʻohana nui ʻia ʻo ia ka cupellation, ʻo ia hoʻi ka hoʻomehana ʻana i kahi hui kēpau (Pb) me kahi metala makamae ma lalo o nā kūlana oxidizing. Hoʻopau ke kēpau i PbO2 (litharge) a komo i loko o ka mea porous (cupel), ʻoiai ke gula a me ke kālā makamae e waiho ʻia ana. He kūpono kēia ʻano hana no kekahi mau laʻana a hoʻohana ʻia hoʻi i ka hoʻāʻo ʻana, akā ua kaupalena ʻia kona hoʻohana ʻana ma kahi pae ʻoihana hou e nā pilikia hoʻokuʻu a me ka pono no ka kaohi ʻana i ke kaʻina hana.
c) Ka Māhele ʻana: Ka Hoʻokaʻawale ʻana i ke Gula a me ke Kālā
Inā loaʻa ke gula a me ke kālā ma ke ʻano he metala hoʻohuihui (no ka laʻana, i loko o nā mea uila a i ʻole nā metala hoʻohuihui mea hoʻonani), pono ke kaʻina hana hoʻokaʻawale e hoʻokaʻawale i nā mea ʻelua. ʻO ka mea maʻamau, ʻo ka hoʻokaʻawale ʻana e pili ana i ka hoʻoheheʻe koho ʻana i ke kālā me kahi waikawa kikoʻī, e waiho ana i ke gula i mea hiki ʻole ke hoʻoheheʻe ʻia. Mai laila mai, hiki ke hoʻoheheʻe hou ʻia ke kālā, a hana hou ʻia ke gula e loaʻa ai ka maʻemaʻe.
He ikaika ka Pyrometallurgy no ka lawelawe ʻana i nā nui nui a me nā mea paʻakikī, akā ʻo ka hoʻohana ʻana i ka ikehu a me ka hoʻokele ʻana i nā hoʻokuʻu he mau mea nui ia e hopohopo ai.
3. Hoʻomaʻemaʻe ʻia e ka Hydrometallurgy (Selective Dissolution and Precipitation)
Hoʻohana ka Hydrometallurgy i nā hopena kemika i loko o ka hopena e hoʻoheheʻe i ke gula/kālā a laila hoʻokaʻawale iā ia mai nā mea haumia. ʻO kona mau pono e komo pū me ke koho kiʻekiʻe a me kāna hoʻohana ʻana i nā ʻano mea maka like ʻole, me nā mea hana hou ʻia.
a) Cyanidation no ke gula (Cyanidation)
ʻO kekahi o nā ʻano hana kaulana loa no ka unuhi ʻana i ke gula, ʻo ia ka cyanidation, kahi e hoʻoheheʻe ʻia ai ke gula i loko o kahi hopena cyanide i ke alo o ka oxygen, e hana ana i kahi hui soluble. Ke komo ke gula i loko o ka hopena, hana ʻia ka hoʻōla ʻana ma o:
– Ka hoʻopili ʻana o ke kalapona i hoʻāla ʻia (CIP/CIL): ua hoʻopaʻa ʻia ke gula i ke kalapona, a laila hoʻokuʻu ʻia (elution) a hoʻopūʻiwa ʻia.
– Ka hoʻoheheʻe ʻana o ka zinc (Merrill-Crowe): hoʻoheheʻe ʻia ke gula mai ka hopena me ke kōkua o ka zinc, kūpono no nā hopena maopopo me kahi ʻike gula.
Ma hope o ka hoʻōla ʻia ʻana, pono e hoʻomaʻemaʻe hou ʻia ke gula (no ka laʻana, ma ka hoʻoheheʻe ʻana i loko o nā kaola dore, a laila hoʻomaʻemaʻe electro-chemically).
Nā mea nui: ua hoʻoponopono nui ʻia ka hoʻohana ʻana i ka cyanide ma muli o kona ʻawahia, no laila hoʻohana nā hale hou i nā ʻōnaehana pani, ka hoʻomaʻemaʻe ʻōpala, a me ka nānā pono ʻana i ke kaiapuni.
b) Hoʻoheheʻe kālā: Nitrate a me Thiosulfate
Hoʻokumu maʻalahi ke kālā i nā paʻakai/paʻakikī hiki ke hoʻoheheʻe ʻia. I kekahi mau kaʻina hana, hiki ke hoʻoheheʻe ʻia ke kālā ma ke ʻano he nitrate kālā i loko o kahi media kikoʻī, a laila hoʻihoʻi ʻia ma o ka ua (e.g., ma ke ʻano he AgCl) a i ʻole ka hoʻemi ʻana i ka metala. ʻO nā koho ʻē aʻe e komo pū me nā ʻōnaehana paʻakikī e like me ka thiosulfate ma lalo o nā kūlana i kāohi ʻia. Hoʻopili ʻia ke koho ʻana o ka reagent e ke ʻano o ka mea a me nā haumia e kū nei.
c) Ka Ua Koho a me ka Hoʻomaʻemaʻe ʻana i ka Waiwai
Ma hope o ka hoʻoheheʻe ʻana o ka metala, loaʻa pinepine i ka wai nā mea haumia (keleawe, hao, zinc, nickel). ʻO nā ʻano hana i hoʻohana ʻia:
- ka hoʻoponopono ʻana i ka pH e hoʻoulu ai i nā hydroxides haumia.
– Hoʻohui ʻia nā mea hoʻoheheʻe e hana i kekahi mau pūhui hiki ʻole ke hoʻoheheʻe ʻia.
– Hoʻololi ion e hopu koho i nā paʻakikī metala.
– Ka unuhi ʻana i ka mea hoʻoheheʻe ma kekahi mau papahana ʻoihana.
ʻO ka holomua o ka hydrometallurgy aia i ka kaohi ʻana o ka kemika hopena: pH, redox potential, mahana, a me ka nui o ka reagent.
4. Electrorefining: Nā Kūlana Kiʻekiʻe no ka Maʻemaʻe
No ka hoʻokō ʻana i ka maʻemaʻe kiʻekiʻe loa, hoʻohana nui ka ʻoihana i ka hoʻomaʻemaʻe electrolytic. ʻO ke kumumanaʻo: hoʻohana ʻia nā metala haumia e like me nā anodes, kahi e hoʻoheheʻe ʻia i ka wā electrolysis. A laila noho nā metala maʻemaʻe ma ka cathode, ʻoiai kekahi mau mea haumia e waiho ana a i ʻole e komo i loko o ka sludge.
a) Ke Kaʻina Hana Wohlwill no ke Gula
He hana hoʻomaʻemaʻe gula ʻo Wohlwill i hiki ke hana i ke gula maʻemaʻe loa (a hiki i ka 99,99%). Hoʻohana ʻia ke gula dore (gula ʻinoʻino) ma ke ʻano he anode, a hoʻoheheʻe ʻia ke gula maʻemaʻe ma luna o ka cathode. Hoʻokumu pinepine nā mea haumia e like me ke kālā i kahi precipitate hiki ʻole ke hoʻoheheʻe ʻia a hōʻiliʻili ʻia ma ke ʻano he anode slime, a laila hana ʻia e hoʻihoʻi i nā metala waiwai ʻē aʻe (me ke kālā a me nā metala hui platinum).
ʻO ka pōmaikaʻi o kēia kaʻina hana he kiʻekiʻe loa ka maikaʻi o ka huahana, akā koi ia i ka kaohi electrolyte maikaʻi a me nā ʻōnaehana hana.
b) Ke Kaʻina Hana Moebius no ke Kālā
No ke kālā, ʻo ke kaʻina hana electrorefining kaulana ʻo ia ke kaʻina hana Moebius. Hoʻoheheʻe ʻia ke kālā anode a hoʻokahe ʻia ma ke ʻano he mau kristal kālā maʻemaʻe ma ka cathode. ʻAʻole hiki ke hoʻoheheʻe ʻia nā mea haumia e like me ke gula a hōʻiliʻili ʻia ma ke ʻano he sludge anode, e ʻae ana iā lākou e hana ʻokoʻa ʻia. He kūpono kēia kaʻina hana a hoʻohana pinepine ʻia i nā hale hana hoʻomaʻemaʻe kālā.
ʻOi aku ka maikaʻi o ka Electrorefining i ka hana ʻana i ka "bullion grade" a i ʻole "fine metals," akā koi ʻia kahi lako mana, ka kaohi ʻana i ka hopena, a me ka lawelawe ʻana i ka sludge anode e loaʻa ana nā metala waiwai a me nā mea haumia weliweli.
5. Ka hoʻomaʻemaʻe ʻana mai nā mea hana hou ʻia (Urban Mining)
Me ka piʻi ʻana o ka ʻōpala uila, ke lilo nei ka hoʻomaʻemaʻe ʻana i ke gula a me ke kālā mai nā "mine kūlanakauhale" i mea nui loa. Loaʻa i nā papa kaapuni (PCB), nā mea hoʻohui, a me kekahi mau ʻāpana he nui liʻiliʻi akā waiwai nui o ke gula/kālā. ʻO ke kaʻina hana maʻamau e pili ana i:
1. Ka mālama mua ʻana o ka mīkini: ka hoʻokaʻawale ʻana, ka wāwahi ʻana, ka hoʻokaʻawale ʻana o ke au magnetic/eddy.
2. Hoʻoheheʻe koho: hoʻoheheʻe mua i ka metala kumu (e.g. keleawe), a laila unuhi i ke gula/kālā.
3. Hoʻomaʻemaʻe hou aku: koho ʻia ka hoʻopulapula a i ʻole ka hoʻomaʻemaʻe uila.
ʻO nā pilikia nui o ka hana hou ʻana, ʻo ia ka paʻakikī o nā mea hana (plastics, resins, brominated flame retardants) a me ka hiki ke hana ʻia nā ʻōpala weliweli. No laila, hoʻoikaika nā kaʻina hana hou i nā ʻōnaehana pani, ka kānana, a me ka mālama ʻana i nā ʻōpala koʻikoʻi.
6. Ka Mana Kūlana: Ka Hoʻāʻo ʻana i ka ʻIke a me ka Palapala Hōʻoia
Hoʻoia pinepine ʻia nā huahana gula a me ke kālā maʻemaʻe e nā ʻano loiloi e like me:
– Hoʻāʻo ahi (no ka hoʻoholo pololei ʻana i ka nui o ke gula/kālā).
– XRF (X-ray fluorescence) no ka loiloi haku mele wikiwiki.
– ICP-OES/ICP-MS no ka pololei kiʻekiʻe ma nā pae haumia trace.
Eia kekahi, koi pinepine ka bullion no ka mākeke hoʻopukapuka kālā i ka palapala hōʻoia, nā sila hale hana (mint/refinery), nā helu serial, a me kekahi mau kūlana maʻemaʻe.
7. Nā ʻAoʻao Palekana a me ke Kaiapuni
Hoʻopilikia ka hoʻomaʻemaʻe ʻana i ka metala makamae i ka ʻoihana i nā kemika ʻawahia a me nā mea ʻawahia, a me nā hoʻokuʻu ʻana paha. ʻO nā hana maikaʻi e komo pū ana me:
– ʻŌnaehana hoʻoulu ea a me ka mea holoi kinoea.
– Ka mālama ʻana i ka wai ʻino a me ka detoxification reagent.
- Ka hoʻohana ʻana i nā PPE a me nā kaʻina hana ulia pōpilikia.
– Nā loiloi kaiapuni a me ke kūlike ʻana i nā lula.
Paipai pū nā ʻano hana hou i nā reagents aloha i ke kaiapuni, ka pono o ka ikehu, a me ka hoʻōla ʻana o nā kemika mai ke kaʻina hana.
Ka hopena
ʻO nā ʻano hana hoʻomaʻemaʻe gula a me ke kālā e pili ana i ka hui pū ʻana o ka pyrometallurgy, hydrometallurgy, a me ka electrometallurgy, me ka electrorefining ke kī i ka hoʻokō ʻana i ka maʻemaʻe kiʻekiʻe loa. ʻO ke koho ʻana o ke ʻano hana e pili ana i ka mea kumu—inā he ore, concentrate, a i ʻole ka ʻōpala hana hou—a me nā pahuhopu maʻemaʻe a me ka hoʻohana pono ʻana i ke kumukūʻai. I ka wā ʻoihana hou, ʻaʻole pono ka hoʻomaʻemaʻe ʻana i nā metala makamae kiʻekiʻe wale nō akā ʻo ka palekana, ka mālama ʻana i nā lula, a me ke kuleana no ke kaiapuni. Me ka holomua o ka ʻenehana, ke neʻe nei nā kaʻina hana hoʻomaʻemaʻe i nā ʻōnaehana koho, hoʻohana pono i ka ikehu, a me ke kūpaʻa me ka ʻole o ka hoʻopilikia ʻana i ka maikaʻi o ke gula a me ke kālā i hana ʻia.
