Платинум металл боловсруулах хамгийн сүүлийн үеийн технологи
Платинум (Pt) нь орчин үеийн үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал үнэт металлуудын нэг юм. Үүний үнэ цэнэ нь зөвхөн ховор байдлаас гадна голчлон зэврэлтэнд тэсвэртэй, өндөр температурын тогтвортой байдал, өндөр каталитик идэвхжил зэрэг давуу талуудаас үүдэлтэй. Энэхүү хослол нь платинумыг автомашины үйлдвэрлэл, химийн үйлдвэрлэл, эмнэлгийн хэрэгсэл, тэр ч байтугай электрон эд ангиудын катализаторын гол материал болгодог. Гэсэн хэдий ч платинум боловсруулах нь тийм ч энгийн зүйл биш юм. Сорилтуудад хүдрийн бага агуулга, нарийн төвөгтэй ялгах үйл явц, өндөр эрчим хүчний хэрэглээ, байгаль орчны тогтвортой байдлын шаардлага улам бүр чангарч байна. Тиймээс платинум боловсруулах хамгийн сүүлийн үеийн технологиуд үр ашгийг нэмэгдүүлэх, ялгарлыг бууруулах, нөхөн сэргээх түвшинг сайжруулахын тулд үргэлжлүүлэн хөгжиж байна.
1. Хүдрийн хайгуул болон шинж чанарын хөгжил
Хамгийн эртний бөгөөд хамгийн дэвшилтэт үе шат бол цагаан алт, палладий, родий, иридий, рутениум, осми зэрэг Платинум бүлгийн металл (PGMs) агуулсан эрдэс бодис, хүдрийн шинж чанарыг тодорхойлох явдал юм. Автоматжуулсан минералоги (жишээ нь, QEMSCAN/MLA) зэрэг технологиуд нь эзэн эрдэс дэх PGM-ийн тархалт, мөхлөгийн хэмжээ, гангийн эрдэс бодисоор ялгаралтыг хурдан шинжлэх боломжийг олгодог. Энэхүү өгөгдөл нь зохих боловсруулалтын схемийг боловсруулахад чухал ач холбогдолтой: флотаци, уусгалт эсвэл хоёулангийнх нь хослол илүү тохиромжтой юу.
Геологийн болон процессын өгөгдөлд үндэслэн боловсруулалтын гүйцэтгэлийг урьдчилан таамаглахын тулд машин сургалтад суурилсан аргуудыг боловсруулж байна. Урьдчилан таамаглах загваруудын тусламжтайгаар тээрэм нь хүдрийн чанарын өөрчлөлтөөс үл хамааран тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд нунтаглах, хөвүүлэх эсвэл урвалжийн тунгийн параметрүүдийг динамикаар тохируулж чаддаг.
2. Коммутаци болон эрчим хүч хэмнэх чиглэлээр инноваци хийх
Хүдрийг нунтаглах нь уул уурхайн салбарт хамгийн их эрчим хүч шаарддаг алхмуудын нэг юм. Хамгийн сүүлийн үеийн технологи нь Өндөр Даралтат Нунтаглах Ороомог (HPGR), Босоо Ороомог Тээрэм, ухаалаг удирдлагын систем ашиглан үр ашгийг дээшлүүлэхэд чиглэгддэг. Жишээлбэл, HPGR нь эрчим хүчний хэрэглээг бууруулж, бөөмсийн бичил хагарлыг нэмэгдүүлж, улмаар дараагийн хөвүүлэн баяжуулахад тусалдаг.
Орчин үеийн тээрмүүд нь бөөмийн хэмжээний тархалтыг (PSD) бодит цаг хугацаанд хянахын тулд онлайн мэдрэгчийг ашигладаг бөгөөд дараа нь тээрмийн хурд болон ангилагчийн эргэлтийг зохицуулдаг. Үүний үр дүнд бүтээгдэхүүн илүү тогтвортой болж, хаягдал руу алдагдаж болзошгүй цагаан алтны алдагдал буурдаг.
3. Илүү сонгомол, байгаль орчинд ээлтэй хөвүүлэн баяжуулах технологи
Олон PGM ордуудад тээрэмдсэний дараах үндсэн процесс нь флотаци, ялангуяа PGM агуулсан сульфидын эрдэс бодисыг баяжуулах явдал юм. Сүүлийн үеийн инновациуд дараах чиглэлээр гарсан:
1. Шинэ үеийн хөвүүлэн баяжуулах урвалжууд: илүү сонгомол цуглуулагчид, тогтвортой боловч амархан биологийн задралд ордог хөөсрүүлэгчид болон тодорхой хольцыг дарангуйлдаг модификаторууд.
2. Өндөр технологийн багана болон эсийн хөвөгч баганад: хольцын түвшинг бууруулж, нөхөн сэргэлтийг нэмэгдүүлдэг бөмбөлөг дизайн болон урсгалын хэв маяг.
3. Хиймэл оюун ухаанд суурилсан процессын хяналт: урвалжийн тун болон агаарын урсгалыг оновчтой болгохын тулд хөөсний дүрслэл, рН, ORP болон булингартай байдлын мэдрэгчийг ашигладаг хяналтын систем.
Энэхүү инновацийн гол зорилго нь урвалжийн зарцуулалт бага, хаягдлын нөлөө багатай өндөр чанартай PGM баяжмал үйлдвэрлэх явдал юм.
4. Гидрометаллургийн боловсруулалт: илүү нарийвчлалтай уусгалт
Баяжмалыг гарган авсны дараа дараагийн сорилт нь цагаан алтыг бусад элементүүдээс ялгах явдал юм. Уламжлал ёсоор PGM боловсруулалт нь ихэвчлэн пирометаллургийн (хайлуулах) болон дараа нь цэвэршүүлэхийг шаарддаг. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үеийн технологийн чиг хандлага нь илүү уян хатан гидрометаллургийн чиглэлд, ялангуяа нарийн төвөгтэй материал болон дахин боловсруулсан материалын хувьд чиглэж байна.
Улам бүр чухал болж буй зарим аргуудад дараахь зүйлс орно.
– Хлорид дээр суурилсан уусгалт: Хлоридын системүүд нь тодорхой нөхцөлд PGM-ийг өндөр үр ашигтайгаар уусгаж чаддаг. Бусад металлуудтай харьцуулахад Pt-ийн сонгомол байдлын гол түлхүүр нь исэлдэн ангижрах потенциал болон уусмалын химийн найрлагыг хянах явдал юм.
– Даралтаар уусгах: өндөр температур, даралттай үед урвалын хурд болон металлын нөхөн сэргэлтийг нэмэгдүүлж, процессын хугацааг ихэвчлэн багасгадаг.
– Био шүлтлэгжүүлэлт ба биотехнологийн аргууд: PGM-ийн хувьд боловсруулалт хийгдсээр байгаа ч хэд хэдэн судалгаагаар бичил биетэн эсвэл тэдгээрийн метаболитууд нь шүлтлэгжүүлэлтийг дэмжих, ялангуяа урьдчилан боловсруулах үе шатанд аюултай химийн бодисын хэрэглээг бууруулах боломжтой болохыг харуулсан.
Орчин үеийн гидрометаллурги нь уусмалыг дахин боловсруулах, бохир усыг дарах битүү гогцооны загварыг онцолж байна.
5. Уусгагчаар гаргаж авах болон ион солилцооны давирхайг улам боловсронгуй болгож байна
PGM хольцоос цагаан алтыг ялгах технологи нь цэвэршүүлэх ажлын гол цөм юм. Уусгагчийг гаргаж авах (SX) болон ионы солилцоо (IX) нь өндөр сонгомол чанартай тул хурдацтай хөгжиж байна.
– SX-д органик хандлагчийг зөв сонгох нь Pt-г усан фазаас органик фаз руу “шилжүүлж”, дараа нь буцааж салгаж Pt-ээр баялаг уусмал гаргах боломжийг олгодог.
– IX-д тусгай давирхай нь хлоридын уусмалаас Pt цогцолборыг барьж чаддаг. Орчин үеийн давирхайг мөн химийн бодист тэсвэртэй, өндөр хүчин чадалтай, амархан нөхөн төлжих зориулалттайгаар бүтээсэн.
Хамгийн сүүлийн үеийн инновациуд нь илүү сонгомол олборлогчдыг зохион бүтээх, тогтвортой байдлыг сайжруулах, алхамыг багасгах, эрчим хүч хэмнэх, металлын алдагдлыг бууруулах процессыг нэгтгэхэд оршино.
6. Өндөр цэвэршилттэй цагаан алтны нунтагыг цэвэршүүлэх, үйлдвэрлэх үйл явц
Электроник, нарийн химийн болон эмнэлгийн хэрэгслийн үйлдвэрлэлд маш өндөр цэвэршилттэй цагаан алт шаардлагатай байдаг. Үүний тулд хэд хэдэн цэвэршүүлэх технологийг боловсронгуй болгосон.
– Pt уусмалыг сонгон тунадасжуулж тодорхой давс (жишээлбэл, аммонийн цогцолбор) үүсгэн, дараа нь кальцинжуулж Pt нунтаг үүсгэнэ.
– Өндөр цэвэршилттэй металл гарган авахын тулд электролиз болон электро цэвэршүүлэлт хийх, ялангуяа уусмалын найрлага зөвшөөрсөн үед.
– Өндөр түвшний бохирдлын хяналт: орчин үеийн үйлдвэрүүд зохих тоног төхөөрөмжийн материал, шүүлтүүрийн систем, бохирдлын хатуу хяналтыг ашигладаг.
Эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг одоо ICP-MS болон XRF зэрэг орчин үеийн аналитик хэрэгслүүдээр дэмжиж байгаа бөгөөд ингэснээр ул мөрийн хольц маш бага түвшинд байгаа эсэхийг баталгаажуулж байна.
7. "Шинэ цагаан алтны уурхай" болгон дахин боловсруулах
Платинум боловсруулах салбарын хамгийн чухал хөгжлүүдийн нэг бол PGM дахин боловсруулах технологийн хурдацтай хөгжил бөгөөд ялангуяа ашигласан автомашины катализатор (ашигласан автокатализатор), электрон төхөөрөмж, химийн үйлдвэрийн хаягдлаас гаргаж авсан. Дахин боловсруулалт нь хүдрээс илүү өндөр PGM агууламжтай байдаг тул эдийн засгийн хувьд сэтгэл татам, байгаль орчинд ээлтэй болгодог.
Дахин боловсруулах хамгийн сүүлийн үеийн технологиуд нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
– Дэвшилтэт механик урьдчилсан боловсруулалт: PGM-ээр баялаг фракцуудыг баяжуулахын тулд бутлах ба ангилах.
– Хаягдал материалыг хайлуулж, PGM-ийг цуглуулагч үе шатанд холбох тусгай хэмжээний пирометаллурги, дараа нь гидрометаллургийн цэвэршүүлэлт.
– PGM-ийг үр дүнтэй уусгахын тулд хлоридын систем болон исэлдэн ангижрах хяналтыг ашиглан гидрометаллургийг шууд хийнэ.
– Дижитал мөрдөх чадвар болон чанарын хяналт: нийлүүлэлтийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд материалын эх үүсвэр, найрлага, гарцыг хянах.
Тээврийн хэрэгсэл болон электрон төхөөрөмжүүдийн хэрэглээ нэмэгдэхийн хэрээр дахин боловсруулалт нь ирээдүйн цагаан алтны хангамжийн гол тулгуур болох болно.
8. Үйлдвэрийн дижиталчлал ба байгаль орчны тогтвортой байдал
Хамгийн сүүлийн үеийн технологи нь зөвхөн химийн урвал эсвэл машинуудын тухай биш, мөн үйлдвэрүүдийн ажиллах зарчим юм. Үйлдвэрийн дижиталчлал буюу "ухаалаг үйлдвэрүүд" нь дараахь зүйлсээр улам бүр түгээмэл болж байна.
– Үйл ажиллагааг тогтворжуулахын тулд Дэвшилтэт Процессын Хяналт (APC),
– Хэрэгжүүлэхээс өмнө параметрийн өөрчлөлтийг дуурайлган хийх дижитал ихэр,
- Тоног төхөөрөмжийн ноцтой эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ,
– мөн уурхайгаас бүтээгдэхүүн хүртэлх өгөгдлийг бүрэн нэгтгэх.
Байгаль орчны үүднээс авч үзвэл, гол анхаарал нь ялгарлыг бууруулах, усыг илүү үр ашигтай ашиглах, хаягдлын аюулгүй менежментэд чиглэгддэг. Технологийн усыг дахин боловсруулах систем, усны чанарын бодит цагийн хяналт, хатуу хог хаягдлыг дахин ашиглах стратегиуд улам бүр түгээмэл болж байна.
Дүгнэлт
Платинум металл боловсруулах нь одоогоор илүү сонгомол, эрчим хүчний хэмнэлттэй, тогтвортой процессууд руу шилжиж байна. Сайжруулсан хүдрийн шинж чанар, флотацийн инноваци, хлорид болон даралтад суурилсан гидрометаллургийн маршрут, улам бүр нарийвчлалтай SX/IX ялгалт, PGM дахин боловсруулалтын хувьсгал нь хамгийн сүүлийн үеийн технологийн хөгжлийн гол цөм юм. Үйлдвэрийн дижиталчлал болон байгаль орчинд ээлтэй арга барилтай хослуулан цагаан алтны үйлдвэрлэл нь зөвхөн гарц, цэвэршилтэд төдийгүй нөөцийн үр ашиг, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөлөлд анхаарлаа хандуулсан шинэ эрин үед орж байна. Энэхүү инновацийн хослолоор цагаан алт нь зөвхөн өнөөгийн салбарт төдийгүй цэвэр эрчим хүч, ногоон катализатор, өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмж зэрэг ирээдүйн технологиудад стратегийн металл хэвээр байх болно.
