បច្ចេកទេសសម្រាប់ចម្រាញ់លោហៈដ៏មានតម្លៃដូចជាមាស និងប្រាក់
ការចម្រាញ់លោហៈដ៏មានតម្លៃដូចជាមាស (Au) និងប្រាក់ (Ag) គឺជាដំណើរការដ៏សំខាន់មួយសម្រាប់បង្កើនភាពបរិសុទ្ធនៃលោហៈពីរ៉ែ សារធាតុចម្រាញ់ ឬវត្ថុធាតុដើមកែច្នៃឡើងវិញ (ឧទាហរណ៍ គ្រឿងអលង្ការដែលប្រើរួច កាកសំណល់អេឡិចត្រូនិច និងកាកសំណល់ឧស្សាហកម្ម)។ ដោយសារតែតម្លៃសេដ្ឋកិច្ចខ្ពស់ និងការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយរបស់វានៅក្នុងគ្រឿងអលង្ការ អេឡិចត្រូនិច ឱសថ និងការវិនិយោគ ស្តង់ដារភាពបរិសុទ្ធនៃមាស និងប្រាក់ច្រើនតែត្រូវបានទាមទារឱ្យខ្ពស់ខ្លាំង ឧទាហរណ៍ 99,9% (3N) ឬសូម្បីតែ 99,99% (4N)។ ដើម្បីសម្រេចបានកម្រិតទាំងនេះ បច្ចេកទេសចម្រាញ់ផ្សេងៗត្រូវបានប្រើប្រាស់ ដែលត្រូវបានជ្រើសរើសដោយផ្អែកលើប្រភេទវត្ថុធាតុដើម មាតិកាមិនបរិសុទ្ធ មាត្រដ្ឋានផលិតកម្ម ថ្លៃដើម និងការពិចារណាលើសុវត្ថិភាព និងបរិស្ថាន។
១. ដំណាក់កាលទូទៅនៃការចម្រាញ់៖ ពីលោហៈធាតុរឹងរហូតដល់លោហៈសុទ្ធ
ជាទូទៅ ការចម្រាញ់មាស និងប្រាក់ពាក់ព័ន្ធនឹងដំណាក់កាលជាច្រើន។ ដំណាក់កាលទីមួយគឺការរៀបចំវត្ថុធាតុដើម៖ ការកំទេច ការកិន ការបំបែកដោយរូបវន្ត (ឧទាហរណ៍ ទំនាញផែនដី ឬអណ្តែត) និងការសម្ងួត។ បន្ទាប់មក វត្ថុធាតុដើមត្រូវបានដំណើរការតាមរយៈការស្រង់ចេញ (ការលាង ឬការរលាយ) ដើម្បីយកលោហៈដ៏មានតម្លៃចេញពីថ្ម ឬម៉ាទ្រីសយ៉ាន់ស្ព័រ។ បន្ទាប់មក ការចម្រាញ់ត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីយកភាពមិនបរិសុទ្ធដែលនៅសេសសល់ចេញរហូតដល់សម្រេចបាននូវកម្រិតដែលចង់បាន។
ការចម្រាញ់មាស និងប្រាក់អាចត្រូវបានអនុវត្តតាមរយៈ pyrometallurgy (កំដៅ/រលាយ) hydrometallurgy (ផ្អែកលើដំណោះស្រាយគីមី) ឬ electrometallurgy (អេឡិចត្រូលីស)។ នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង ឧស្សាហកម្មជារឿយៗរួមបញ្ចូលគ្នានូវវិធីសាស្រ្តជាច្រើនសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាព និងផលិតផលដែលមានគុណភាពខ្ពស់។
២. ការចម្រាញ់ដោយវិធីសាស្ត្រ Pyrometallurgy (ការរលាយ និងការបំបែក)
ក) ការរលាយ និងការបំបែកស្លែ (ការរលាយ)
នៅក្នុងរ៉ែ ឬសារធាតុប្រមូលផ្តុំមួយចំនួន លោហៈដ៏មានតម្លៃត្រូវបានប្រមូលផ្តុំដោយការរលាយវាជាមួយនឹងហ្វ្លុយស៊ីត។ គោលដៅគឺដើម្បីបង្កើតជាលោហៈរាវ ឬលោហៈម៉ាត់ដែលផ្ទុកមាស/ប្រាក់ ខណៈពេលដែលភាពមិនបរិសុទ្ធត្រូវបានផ្ទេរទៅស្លេក។ ដំណាក់កាលនេះបម្រើជា "កំហាប់ដំបូង" ប៉ុន្តែជាទូទៅមិនផលិតលោហៈសុទ្ធខ្ពស់ទេ។
ខ) ការដាក់គូបែលឡាស្យុងដើម្បីញែកប្រាក់/មាសចេញពីសំណ
បច្ចេកទេសបុរាណមួយដែលនៅតែត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយគឺ cupellation ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងកំដៅលោហធាតុសំណ (Pb) ជាមួយលោហៈដ៏មានតម្លៃក្រោមលក្ខខណ្ឌអុកស៊ីតកម្ម។ សំណនឹងអុកស៊ីតកម្មទៅជា PbO2 (litharge) ហើយត្រូវបានស្រូបចូលទៅក្នុងសម្ភារៈដែលមានរន្ធញើស (cupel) ខណៈពេលដែលមាស និងប្រាក់ដ៏មានតម្លៃជាងត្រូវបានទុកចោល។ វិធីសាស្ត្រនេះមានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់គំរូមួយចំនួន ហើយក៏ត្រូវបានប្រើក្នុងការវិភាគផងដែរ ប៉ុន្តែការប្រើប្រាស់របស់វានៅលើមាត្រដ្ឋានឧស្សាហកម្មទំនើបត្រូវបានកំណត់ដោយបញ្ហាការបំភាយឧស្ម័ន និងតម្រូវការសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងដំណើរការ។
គ) ការបំបែក៖ ការបំបែកមាស និងប្រាក់
ប្រសិនបើមាស និងប្រាក់មានវត្តមានជាលោហធាតុ (ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងលោហធាតុអេឡិចត្រូនិច ឬលោហធាតុគ្រឿងអលង្ការ) ដំណើរការបំបែកគឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីបំបែកទាំងពីរ។ តាមប្រពៃណី ការបំបែកពាក់ព័ន្ធនឹងការរំលាយប្រាក់ដោយជ្រើសរើសជាមួយនឹងអាស៊ីតជាក់លាក់មួយ ដែលធ្វើឱ្យមាសមិនរលាយ។ ពីទីនោះ ប្រាក់អាចត្រូវបានตกตะกอนឡើងវិញ ហើយមាសត្រូវបានកែច្នៃបន្ថែមទៀតដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពបរិសុទ្ធ។
វិស្វកម្មលោហៈធាតុពីរ៉ូមេតាល់មានភាពរឹងមាំសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងបរិមាណច្រើន និងសម្ភារៈស្មុគស្មាញ ប៉ុន្តែការប្រើប្រាស់ថាមពល និងការគ្រប់គ្រងការបំភាយឧស្ម័នគឺជាកង្វល់ចម្បង។
៣. ការចម្រាញ់ដោយអ៊ីដ្រូមេតាល់ជូរី (ការរំលាយជ្រើសរើស និងទឹកភ្លៀង)
វិទ្យាសាស្ត្រអ៊ីដ្រូមេតាល់ប្រើប្រាស់ប្រតិកម្មគីមីក្នុងសូលុយស្យុងដើម្បីរំលាយមាស/ប្រាក់ ហើយបន្ទាប់មកញែកវាចេញពីភាពមិនបរិសុទ្ធ។ គុណសម្បត្តិរបស់វារួមមាន ការជ្រើសរើសខ្ពស់ និងការអនុវត្តរបស់វាទៅលើវត្ថុធាតុដើមជាច្រើនប្រភេទ រួមទាំងវត្ថុធាតុដើមកែច្នៃឡើងវិញផងដែរ។
ក) សារធាតុស៊ីយ៉ានីដេតសម្រាប់មាស (ស៊ីយ៉ានីដេត)
វិធីសាស្រ្តមួយក្នុងចំណោមវិធីសាស្រ្តដែលគេស្គាល់ច្បាស់បំផុតសម្រាប់ការទាញយកមាសគឺស៊ីយ៉ានីដេស្យុង ដែលមាសត្រូវបានរំលាយនៅក្នុងដំណោះស្រាយស៊ីយ៉ានីតនៅក្នុងវត្តមាននៃអុកស៊ីសែន បង្កើតបានជាស្មុគស្មាញរលាយ។ នៅពេលដែលមាសស្ថិតនៅក្នុងដំណោះស្រាយ ការទាញយកត្រូវបានអនុវត្តតាមរយៈ៖
– ការស្រូបយកកាបូនដែលបានធ្វើឱ្យសកម្ម (CIP/CIL): មាសត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងកាបូន បន្ទាប់មកបញ្ចេញ (ការរលាយ) ហើយตกตะกอน។
– ទឹកភ្លៀងស័ង្កសី (មឺរីល-ក្រូវ)៖ មាសត្រូវបានទឹកភ្លៀងចេញពីដំណោះស្រាយដោយមានជំនួយពីស័ង្កសី ដែលសមស្របសម្រាប់ដំណោះស្រាយថ្លាដែលមានមាតិកាមាសជាក់លាក់។
បន្ទាប់ពីការស្តារឡើងវិញ ជាទូទៅមាសនៅតែត្រូវការចម្រាញ់បន្ថែមទៀត (ឧទាហរណ៍ ដោយរលាយវាទៅជារបារដែក បន្ទាប់មកចម្រាញ់វាដោយអេឡិចត្រូគីមី)។
ចំណាំសំខាន់៖ ការប្រើប្រាស់ស៊ីយ៉ានីតត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងខ្លាំងដោយសារតែជាតិពុលរបស់វា ដូច្នេះគ្រឿងបរិក្ខារទំនើបៗប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធបិទជិត ការបន្សាបជាតិពុលក្នុងកាកសំណល់ និងការត្រួតពិនិត្យបរិស្ថានយ៉ាងតឹងរ៉ឹង។
ខ) រលាយប្រាក់៖ នីត្រាត និង ធីអូស៊ុលហ្វាត
ប្រាក់បង្កើតជាអំបិល/ស្មុគស្មាញរលាយបានយ៉ាងងាយស្រួល។ នៅក្នុងដំណើរការមួយចំនួន ប្រាក់អាចត្រូវបានរំលាយជានីត្រាតប្រាក់នៅក្នុងឧបករណ៍ផ្សព្វផ្សាយជាក់លាក់ បន្ទាប់មកត្រូវបានទាញយកមកវិញដោយទឹកភ្លៀង (ឧទាហរណ៍ ជា AgCl2) ឬការកាត់បន្ថយទៅជាលោហៈ។ ជម្រើសផ្សេងទៀតរួមមានប្រព័ន្ធស្មុគស្មាញដូចជា thiosulfate ក្រោមលក្ខខណ្ឌដែលបានគ្រប់គ្រង។ ជម្រើសនៃសារធាតុប្រតិកម្មត្រូវបានជះឥទ្ធិពលដោយប្រភេទសម្ភារៈ និងភាពមិនបរិសុទ្ធដែលមាន។
គ) ទឹកភ្លៀងជ្រើសរើស និងការបន្សុទ្ធដំណោះស្រាយ
បន្ទាប់ពីលោហៈរលាយ ដំណោះស្រាយជាធម្មតាមានភាពមិនបរិសុទ្ធ (ទង់ដែង ជាតិដែក ស័ង្កសី នីកែល)។ បច្ចេកទេសដែលប្រើរួមមាន៖
– ការកែតម្រូវ pH ដើម្បីបង្កើតជាសារធាតុមិនបរិសុទ្ធអ៊ីដ្រូអុកស៊ីត។
- ការបន្ថែមសារធាតុបង្កើតទឹកភ្លៀង ដើម្បីបង្កើតជាសមាសធាតុមិនរលាយមួយចំនួន។
– ការផ្លាស់ប្តូរអ៊ីយ៉ុង ដើម្បីចាប់យកស្មុគស្មាញលោហៈជាជម្រើស។
– ការទាញយកសារធាតុរំលាយនៅក្នុងគម្រោងឧស្សាហកម្មមួយចំនួន។
ភាពជោគជ័យនៃអ៊ីដ្រូមេតាល់រី ស្ថិតនៅក្នុងការគ្រប់គ្រងគីមីវិទ្យាសូលុយស្យុង៖ pH សក្តានុពលរីដុក សីតុណ្ហភាព និងកំហាប់សារធាតុប្រតិកម្ម។
៤. ការចម្រាញ់ដោយអគ្គិសនី៖ ស្តង់ដារខ្ពស់សម្រាប់ភាពបរិសុទ្ធ
ដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ខ្លាំង ឧស្សាហកម្មប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនូវការចម្រាញ់ដោយអេឡិចត្រូលីត។ គោលការណ៍៖ លោហៈមិនបរិសុទ្ធត្រូវបានប្រើជាអាណូត ដែលរលាយក្នុងអំឡុងពេលអេឡិចត្រូលីស។ លោហៈសុទ្ធបន្ទាប់មកធ្លាក់លើកាតូត ខណៈពេលដែលភាពមិនបរិសុទ្ធមួយចំនួននៅតែមាន ឬត្រូវបានស្រូបចូលទៅក្នុងដីល្បាប់។
ក) ដំណើរការ Wohlwill សម្រាប់មាស
Wohlwill គឺជាដំណើរការចម្រាញ់មាសដោយអេឡិចត្រូលីត ដែលមានសមត្ថភាពផលិតមាសដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ (រហូតដល់ 99,99%)។ មាសដូរ (មាសរដុប) ត្រូវបានប្រើជាអាណូត ហើយមាសសុទ្ធធ្លាក់លើកាតូត។ សារធាតុមិនបរិសុទ្ធដូចជាប្រាក់ច្រើនតែបង្កើតជាទឹកភ្លៀងដែលមិនរលាយ ហើយប្រមូលផ្តុំជាស្លេសអាណូត ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានកែច្នៃដើម្បីទាញយកលោហធាតុដ៏មានតម្លៃផ្សេងទៀត (រួមទាំងលោហធាតុក្រុមប្រាក់ និងផ្លាទីន)។
គុណសម្បត្តិនៃដំណើរការនេះគឺគុណភាពផលិតផលខ្ពស់ខ្លាំង ប៉ុន្តែវាតម្រូវឱ្យមានការគ្រប់គ្រងអេឡិចត្រូលីត និងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធល្អ។
ខ) ដំណើរការ Moebius សម្រាប់ប្រាក់
ចំពោះប្រាក់ វិធីសាស្ត្រចម្រាញ់ដោយអគ្គិសនីដ៏ល្បីមួយគឺដំណើរការ Moebius។ ប្រាក់អាណូតរលាយ ហើយធ្លាក់ជាគ្រីស្តាល់ប្រាក់សុទ្ធនៅលើកាតូត។ សារធាតុមិនបរិសុទ្ធដូចជាមាសមិនរលាយ ហើយប្រមូលផ្តុំជាកាកសំណល់អាណូត ដែលអនុញ្ញាតឱ្យពួកវាត្រូវបានកែច្នៃដោយឡែកពីគ្នា។ ដំណើរការនេះមានប្រសិទ្ធភាព និងត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅនៅក្នុងរោងចក្រចម្រាញ់ប្រាក់។
ការចម្រាញ់ដោយអគ្គិសនីមានភាពលេចធ្លោក្នុងការផលិត "លោហៈកម្រិតមាស" ឬ "លោហៈល្អិតៗ" ប៉ុន្តែទាមទារការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល ការគ្រប់គ្រងដំណោះស្រាយ និងការដោះស្រាយដីល្បាប់អាណូតដែលមានលោហៈមានតម្លៃ ក៏ដូចជាភាពមិនបរិសុទ្ធដែលមានគ្រោះថ្នាក់។
៥. ការចម្រាញ់ចេញពីវត្ថុធាតុដើមកែច្នៃ (ការជីកយករ៉ែក្នុងទីក្រុង)
ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃកាកសំណល់អេឡិចត្រូនិក ការបន្សុទ្ធមាស និងប្រាក់ពី «អណ្តូងរ៉ែក្នុងទីក្រុង» កាន់តែមានសារៈសំខាន់។ បន្ទះសៀគ្វី (PCB) ឧបករណ៍ភ្ជាប់ និងសមាសធាតុមួយចំនួនមានផ្ទុកមាស/ប្រាក់ក្នុងបរិមាណតិចតួច ប៉ុន្តែមានតម្លៃ។ ដំណើរការនេះជាទូទៅពាក់ព័ន្ធនឹង៖
១. ការព្យាបាលជាមុនដោយមេកានិច៖ ការតម្រៀប ការកំទេច ការបំបែកចរន្តម៉ាញេទិក/អេឌី។
២. ការលាងសម្អាតដោយជ្រើសរើស៖ រំលាយលោហៈមូលដ្ឋានជាមុនសិន (ឧ. ទង់ដែង) បន្ទាប់មកស្រង់មាស/ប្រាក់។
៣. ការចម្រាញ់បន្ថែម៖ ទឹកភ្លៀងជ្រើសរើស ឬ ការចម្រាញ់ដោយអគ្គិសនី។
បញ្ហាប្រឈមចម្បងនៃការកែច្នៃឡើងវិញគឺភាពស្មុគស្មាញនៃវត្ថុធាតុដើម (ផ្លាស្ទិច ជ័រ សារធាតុទប់ស្កាត់អណ្តាតភ្លើងប្រូមូន) និងសក្តានុពលសម្រាប់ការបង្កើតកាកសំណល់គ្រោះថ្នាក់។ ដូច្នេះ ដំណើរការកែច្នៃឡើងវិញទំនើបសង្កត់ធ្ងន់លើប្រព័ន្ធបិទជិត ការច្រោះ និងការព្យាបាលកាកសំណល់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង។
៦. ការគ្រប់គ្រងគុណភាព៖ ការធ្វើតេស្តខ្លឹមសារ និងវិញ្ញាបនបត្រ
ផលិតផលមាស និងប្រាក់សុទ្ធជាធម្មតាត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់ដោយវិធីសាស្ត្រវិភាគដូចជា៖
– ការវិភាគភ្លើង (សម្រាប់ការកំណត់ឲ្យបានច្បាស់លាស់អំពីមាតិកាមាស/ប្រាក់)។
– XRF (កាំរស្មីអ៊ិចបញ្ចេញពន្លឺ) សម្រាប់ការវិភាគសមាសភាពរហ័ស។
– ICP-OES/ICP-MS សម្រាប់ភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់នៅកម្រិតភាពមិនបរិសុទ្ធនៃដាន។
លើសពីនេះ មាសដុំសម្រាប់ទីផ្សារវិនិយោគជារឿយៗតម្រូវឱ្យមានវិញ្ញាបនបត្រ ត្រារោងចក្រ (រោងចក្រផលិត/រោងចក្រចម្រាញ់) លេខស៊េរី និងស្តង់ដារភាពបរិសុទ្ធជាក់លាក់។
៩. ទិដ្ឋភាពសុវត្ថិភាព និងបរិស្ថាន
ការចម្រាញ់លោហៈដ៏មានតម្លៃធ្វើឱ្យឧស្សាហកម្មនេះប្រឈមនឹងសារធាតុគីមីច្រេះ និងពុល ក៏ដូចជាការបំភាយឧស្ម័នដែលអាចកើតមាន។ ការអនុវត្តល្អរួមមាន៖
- ប្រព័ន្ធខ្យល់ចេញចូល និងប្រព័ន្ធបន្សុទ្ធឧស្ម័ន។
– ការបន្សាបជាតិពុលក្នុងទឹកសំណល់ និងការបន្សាបជាតិពុលដោយសារធាតុប្រតិកម្ម។
- ការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ការពារផ្ទាល់ខ្លួន (PPE) និងនីតិវិធីសង្គ្រោះបន្ទាន់។
– ការត្រួតពិនិត្យបរិស្ថាន និងការអនុលោមតាមបទប្បញ្ញត្តិ។
វិធីសាស្រ្តទំនើបៗក៏លើកទឹកចិត្តដល់សារធាតុប្រតិកម្មដែលមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន ប្រសិទ្ធភាពថាមពល និងការស្តារគីមីឡើងវិញពីដំណើរការនេះ។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
បច្ចេកទេសចម្រាញ់មាស និងប្រាក់ពាក់ព័ន្ធនឹងការរួមបញ្ចូលគ្នារវាង pyrometallurgy, hydrometallurgy និង electrometallurgy ដោយ electrorefining គឺជាគន្លឹះក្នុងការសម្រេចបាននូវភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បំផុត។ ជម្រើសនៃវិធីសាស្ត្រអាស្រ័យលើវត្ថុធាតុដើម - មិនថារ៉ែ សារធាតុចម្រាញ់ ឬកាកសំណល់កែច្នៃឡើងវិញ - ក៏ដូចជាគោលដៅភាពបរិសុទ្ធ និងប្រសិទ្ធភាពចំណាយ។ នៅក្នុងយុគសម័យឧស្សាហកម្មទំនើប ការចម្រាញ់មិនត្រឹមតែទាមទារលោហៈដ៏មានតម្លៃដែលមានគុណភាពខ្ពស់ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងសុវត្ថិភាព ការអនុលោមតាមបទប្បញ្ញត្តិ និងការទទួលខុសត្រូវចំពោះបរិស្ថានផងដែរ។ ជាមួយនឹងការរីកចម្រើនផ្នែកបច្ចេកវិទ្យា ដំណើរការចម្រាញ់បន្តឆ្ពោះទៅរកប្រព័ន្ធដែលមានការជ្រើសរើស សន្សំសំចៃថាមពល និងប្រកបដោយនិរន្តរភាពជាងមុនដោយមិនធ្វើឱ្យខូចគុណភាពមាស និងប្រាក់ដែលផលិតនោះទេ។
