खनिजापासून सोने काढण्याच्या तंत्र आणि पद्धती

खनिजापासून सोने काढण्याच्या तंत्र आणि पद्धती

खनिजांपासून सोन्यावर प्रक्रिया करणे म्हणजे मौल्यवान खनिजे असलेल्या खडकांमधून सोने वेगळे करून शुद्ध करण्यासाठी लागणाऱ्या तांत्रिक प्रक्रियांची एक मालिका आहे. निसर्गात सोने सहसा सहज उपलब्ध होणाऱ्या "शुद्ध" स्वरूपात आढळत नसल्यामुळे, खनिजाची तयारी, भौतिक विलगीकरण, लीचिंग आणि अंतिम शुद्धीकरण यांसारख्या अचूक पद्धतींची आवश्यकता असते. या लेखात खनिजांपासून सोन्यावर प्रक्रिया करण्याच्या सामान्य तंत्रांवर आणि पद्धतींवर, तसेच त्यांची कार्यतत्त्वे, फायदे आणि तोटे, आणि महत्त्वाच्या सुरक्षा व पर्यावरणीय पैलूंवर चर्चा केली आहे.

१. सोन्याच्या खनिजाची वैशिष्ट्ये आणि प्राथमिक चाचणीचे महत्त्व

प्रक्रिया पद्धत निवडण्यापूर्वी, धातुकाची वैशिष्ट्ये समजून घेणे हा एक महत्त्वाचा टप्पा आहे. सोन्याचे धातुक खालीलप्रमाणे असू शकते:
– ऑक्साईड खनिजे (सामान्यतः प्रक्रिया करण्यास सोपे).
– सल्फाइड खनिजे (बहुतेकदा “अतिनील” असतात कारण सोने पायराइट/आर्सेनोपायराइट सारख्या सल्फाइड खनिजांमध्ये अडकलेले असते).
– कार्बनयुक्त धातुक किंवा प्रेग-रॉबिंग (नैसर्गिक कार्बन सोन्याच्या संयुगाला शोषून घेतो, त्यामुळे पुनर्प्राप्ती कमी होते).
– प्लासर/ॲल्युव्हियल (नदीच्या वाळू/दगडांमधील सोन्याचे मोकळे कण).

औद्योगिक प्रक्रियेत, पुनर्प्राप्तीचा अंदाज घेण्यासाठी आणि सर्वात प्रभावी प्रक्रिया मार्ग निश्चित करण्यासाठी, सोन्याच्या प्रमाणाचे विश्लेषण (फायर एसे), खनिजशास्त्रीय चाचणी (मायक्रोस्कोपी/एक्सआरडी) आणि प्रयोगशाळा-स्तरावरील लीचिंग चाचण्या यांसारख्या धातुशास्त्रीय चाचण्या केल्या जातात.

२. धातुक तयारी: कुटणे आणि दळणे

प्रक्रियेचा पहिला टप्पा म्हणजे धातुकचा आकार कमी करणे, जेणेकरून सोन्याची खनिजे अशुद्ध खडकांपासून वेगळी होतील.

१) चिरडणे
खाणीतील धातुक साधारणपणे आकाराने मोठे असते, नंतर जबडा क्रशर किंवा शंकू क्रशर वापरून ते सेंटीमीटरच्या आकारापर्यंत बारीक केले जाते.

२) दळणे/गिरणी करणे
त्यानंतर, मुक्तीच्या आवश्यकतेनुसार, धातुक बॉल मिल किंवा एसएजी मिल वापरून अधिक बारीक आकारात दळले जाते (उदाहरणार्थ, ८०% कण ७५-१५० मायक्रॉनमधून जातात).

केवळ पदार्थ शुद्ध करणे हे उद्दिष्ट नाही, तर त्याचा इष्टतम आकार प्राप्त करणे हे आहे. पदार्थ खूप जाडसर असल्यास त्यातून सोने काढणे कठीण होते, तर पदार्थ खूप बारीक असल्यास अभिकारकांचा वापर वाढतो आणि घन-द्रव विलगीकरण गुंतागुंतीचे होते.

३. गुरुत्वाकर्षणाचे केंद्रीकरण: विशिष्ट गुरुत्वाकर्षणातील फरकांचा उपयोग करणे

जर धातुकमध्ये तुलनेने जाडसर मुक्त सोने असेल, तर गुरुत्वाकर्षण पद्धत खूप प्रभावी ठरते, कारण सोन्याचे विशिष्ट गुरुत्व जास्त असते.

सामान्य उपकरणे:
– स्लुइस बॉक्स (लहान स्केल/प्लेझरमध्ये सामान्यपणे आढळतो).
– सर्पिल संकेंद्रक.
– टेबल हलवणे.
– नेल्सन कॉन्सेंट्रेटर किंवा फाल्कन कॉन्सेंट्रेटर (सेंट्रीफ्यूगल कॉन्सेंट्रेटर).

गुरुत्वाकर्षण पद्धतीचे फायदे म्हणजे तिची सापेक्ष साधेपणा, कमी परिचालन खर्च आणि रसायनांवर अवलंबित्व नसणे. तिच्या तोट्यांमध्ये अतिसूक्ष्म सोन्यासाठी किंवा सल्फाइड खनिजांमध्ये बद्ध असलेल्या सोन्यासाठी तिचा अप्रभावीपणा समाविष्ट आहे.

४. प्लवन: सोनेयुक्त खनिजांचे केंद्रीकरण

सल्फाइड खनिजांमध्ये, सोने अनेकदा पायराइट, चालकोपायराइट किंवा आर्सेनोपायराइटसोबत आढळते. अशा प्रकरणांमध्ये, उच्च-दर्जाचे सल्फाइड सांद्र तयार करण्यासाठी प्लवन पद्धतीचा वापर केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे पुढील प्रक्रियेसाठी आवश्यक असलेल्या पदार्थाचे प्रमाण कमी होते.

तरंगण्याचे तत्त्व:
– खनिज कणांना संग्राहकांच्या (उदा. झँथेट) साहाय्याने जलविरोधी बनवले जाते.
हवा फुंकली जाते जेणेकरून जल-प्रतिकारक खनिजे बुडबुड्यांना चिकटून फेस (संहत) म्हणून तरंगतात.
– इतर खनिजे लगद्यामध्ये टाकाऊ पदार्थ म्हणून शिल्लक राहतात.

फ्लोटेशन उत्पादनांवर (संद्रव) सहसा लीचिंग किंवा ऑक्सिडेशन प्रक्रियेद्वारे पुढील प्रक्रिया केली जाते (विशेषतः कठीण खनिजांसाठी).

५. लीचिंग: सोन्याचे रासायनिक पद्धतीने विरघळवणे

लीचिंग ही अनेक आधुनिक सुवर्ण गिरण्यांचा गाभा आहे. मुक्त केलेले सोने एका विद्राव्य संयुगामध्ये विरघळवले जाते आणि नंतर ते परत मिळवले जाते.

अ) सायनायडेशन
सर्वाधिक वापरली जाणारी औद्योगिक पद्धत सायनाइड लीचिंग आहे, कारण ती अनेक खनिजांसाठी प्रभावी आणि निवडक आहे. अल्कधर्मी pH परिस्थितीत आणि ऑक्सिजनच्या उपस्थितीत, सोने सायनाइड द्रावणांमध्ये विद्राव्य संयुगे तयार करते.

दोन सामान्य संरचना:
– सीआयएल (कार्बन-इन-लीच): विरघळलेले सोने शोषून घेण्यासाठी सक्रिय कार्बन थेट लीच टाकीमध्ये ठेवला जातो.
– सीआयपी (कार्बन-इन-पल्प): यामध्ये प्रथम लीचिंग केले जाते, त्यानंतर पुढच्या टप्प्यात कार्बनीकरण केले जाते.

फायदे: योग्य खनिजांपासून जास्त उत्पादन आणि मोठ्या प्रमाणावर सिद्धता.
आव्हान: प्रक्रिया मापदंडांवर कडक नियंत्रण आणि सुरक्षित कचरा व्यवस्थापन आवश्यक आहे.

ब) हीप लीचिंग
कमी प्रतीच्या आणि पारगम्य धातुकांसाठी, ढिगारा निक्षालन पद्धतीचा वापर केला जातो:
धातुक बारीक केले जाते, काहीवेळा त्याचे पुंजके बनवले जातात आणि नंतर एका सीलबंद पॅडवर रचून ठेवले जाते.
– लीच द्रावण वरून ओतले जाते (पाणी घातले जाते).
– तयार झालेले द्रावण खाली गोळा केले जाते आणि त्यातून सोने मिळवण्यासाठी त्यावर प्रक्रिया केली जाते.

या पद्धतीचा भांडवली खर्च CIL/CIP प्रकल्पांपेक्षा कमी असतो, परंतु ती सहसा संथ असते आणि पुनर्प्राप्ती कमी असू शकते.

c) सायनाइड-विरहित पर्याय (व्यवहार्यतेनुसार)
संशोधन करून अंमलात आणलेले काही पर्याय मर्यादित आहेत:
– थायोसल्फेट लीचिंग (अयस्कातून खनिज काढण्याची शक्यता).
– हॅलाइड लीचिंग (विशिष्ट परिस्थितीत क्लोराईड/ब्रोमाइड).
तथापि, सर्वसाधारणपणे त्याच्या वापरासाठी अधिक जटिल प्रक्रिया नियंत्रणाची आवश्यकता असते आणि अनेक खाणींसाठी ते सायनायडेशनइतके सामान्य नाही.

६. दुर्धर धातुक प्रक्रिया: निक्षालनापूर्वी ऑक्सिडीकरण

दुर्दम्य अयस्क म्हणजे अशी अयस्के ज्यात सोने सल्फाइड खनिजांमध्ये 'बंदिस्त' असते किंवा एका विशिष्ट मॅट्रिक्सद्वारे अवरुद्ध केलेले असते, ज्यामुळे पूर्व-उपचारांशिवाय सायनाइड निष्प्रभ ठरते. पूर्व-उपचार पद्धतींमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

१) भाजणे
उच्च तापमानात सल्फाइडचे ऑक्सिडीकरण होते, ज्यामुळे सोने अधिक उघडे पडते. उत्सर्जन नियंत्रण (उदा., SO₂/As) आवश्यक आहे.

२) दाब ऑक्सिडेशन (पीओएक्स)
ऑक्सिजनसह दाबयुक्त ऑटोक्लेव्हमध्ये ऑक्सिडीकरण. पुनर्प्राप्ती जास्त असू शकते, परंतु भांडवली खर्च जास्त असतो.

३) जैव-ऑक्सिडीकरण (BIOX)
नियंत्रित परिस्थितीत सल्फाइडचे ऑक्सिडीकरण करण्यासाठी जीवाणूंचा वापर करणे. ही पद्धत भाजण्यापेक्षा अधिक थंड आहे, परंतु यासाठी प्रक्रियेचा वेळ आणि बायोरिॲक्टरचे व्यवस्थापन आवश्यक असते.

पूर्व-ऑक्सिडीकरणानंतर, सोने विरघळवण्यासाठी धातुक/संहत पदार्थाचे (सहसा सायनाइड वापरून) प्रक्षालन केले जाते.

७. द्रावणातून सोन्याची पुनर्प्राप्ती: सक्रिय कार्बन, रेझिन आणि अवक्षेपण

एकदा सोने विरघळले की, त्याला द्रावणातून बाहेर काढणे ही पुढची पायरी आहे.

– सक्रिय कार्बन अधिशोषण (CIP/CIL): कार्बन सोन्याच्या संयुगाचे अधिशोषण करतो. त्यानंतर सोन्याला मुक्त करण्यासाठी एका विशेष द्रावणाचा वापर करून कार्बनचे प्रक्षालन (स्ट्रिपिंग) केले जाते.
– रेझिन-इन-पल्प (RIP): विशिष्ट परिस्थितीत आयन एक्सचेंज रेझिन कार्बनची जागा घेते आणि काहीवेळा ते फाउलिंगला अधिक प्रतिरोधक असते.
– जस्त अवक्षेपण (मेरिल-क्रो): समृद्ध द्रावण स्वच्छ करून त्यातील ऑक्सिजन काढून टाकला जातो आणि नंतर जस्त पावडर वापरून सोन्याचे अवक्षेपण केले जाते. ही पद्धत तुलनेने स्वच्छ द्रावणांसाठी योग्य आहे.

अंतिम परिणाम सहसा एक गाळ/सांद्रित पदार्थ असतो, जो नंतर वितळवून डोरे (सोने-चांदीचे मिश्रधातू) बनवले जाते आणि त्यानंतर त्यावर पुढील शुद्धीकरण केले जाते.

८. प्रगलन आणि शुद्धीकरण

मिळवलेले उत्पादन (उदा., इल्युशन अवक्षेप किंवा मेरिल-क्रो) वाळवले जाते आणि नंतर डोरे बार तयार करण्यासाठी फ्लक्स वापरून वितळवले जाते. त्यानंतर रिफायनरीमध्ये डोरेचे खालीलप्रमाणे शुद्धीकरण केले जाते:
– इलेक्ट्रोलायसिस प्रक्रिया (उदा. उच्च शुद्धतेच्या सोन्यासाठी वोहलविल).
– मिलर प्रक्रिया (विशिष्ट अशुद्धी वेगळे करण्यासाठी क्लोरीनचा वापर करणे).
शुद्धीकरणामुळे व्यापारी मानकांनुसार उच्च प्रतीचे सोने (उदा. ९९.९९%) मिळते.

९. टाकाऊ पदार्थांचे व्यवस्थापन, प्रक्रिया जल आणि पर्यावरणीय पैलू

सोन्याच्या प्रक्रियेत नेहमीच टेलिंग्ज (उरलेले घन पदार्थ) आणि प्रक्रिया जल तयार होते, ज्यांचे सुरक्षितपणे व्यवस्थापन करणे आवश्यक आहे. सामान्य पद्धतींमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो:
– भू-तांत्रिक डिझाइनसह TSF (टेलिंग्ज स्टोरेज फॅसिलिटी) मध्ये टेलिंग्जचे घनीकरण आणि साठवण.
– पाण्याचा वापर कमी करण्यासाठी प्रक्रियेतील पाण्याचा पुनर्वापर करा.
– अभिकर्मकांच्या अवशेषांचे निर्विषीकरण (उदा. आवश्यक असल्यास विशिष्ट ऑक्सिडेशन प्रक्रियांनी सायनाइडच्या अवशेषांचे क्षपण करणे).
– पाण्याच्या गुणवत्तेचे निरीक्षण, टेलिंग्ज डॅमची स्थिरता आणि खाण बंद करण्याच्या योजना.

व्यावसायिक आरोग्य आणि सुरक्षिततेचे (K3) पैलू देखील महत्त्वाचे आहेत: अभिकर्मकांचा वापर, धूळ नियंत्रण, धोकादायक पदार्थांच्या संपर्कात येण्यापासून प्रतिबंध आणि आपत्कालीन प्रक्रिया या ऑपरेटिंग सिस्टमचा भाग असणे आवश्यक आहे.

२.७. केसिम्पुलन

धातुकापासून सोन्यावर प्रक्रिया करण्याची तंत्रे आणि पद्धती धातुकाचा प्रकार, विलगतेचा आकार आणि खनिजशास्त्रीय वैशिष्ट्यांवर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून असतात. सामान्य प्रक्रिया मार्गांमध्ये चूर्णन आणि दळण, गुरुत्वाकर्षण संहतीकरण आणि/किंवा प्लवन, निक्षालन (बहुतेकदा CIL/CIP किंवा हीप लीचमध्ये सायनायडेशन), द्रावणातून सोन्याची पुनर्प्राप्ती, आणि नंतर प्रगलन व शुद्धीकरण यांचा समावेश होतो. कठीण धातुकांमधून सोन्याचे प्रभावीपणे निष्कर्षण करण्यासाठी भाजणे, POX, किंवा जैव-ऑक्सिडीकरण यांसारख्या पूर्व-ऑक्सिडीकरणाच्या पायऱ्या आवश्यक असतात. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, आधुनिक सुवर्ण प्रक्रियेचे यश हे कठोर प्रक्रिया नियंत्रणे, जबाबदार टाकाऊ पदार्थ आणि जल व्यवस्थापन, तसेच व्यावसायिक सुरक्षा आणि पर्यावरण संरक्षणाप्रती असलेल्या वचनबद्धतेच्या अंमलबजावणीवर देखील अवलंबून असते.

तुमची इच्छा असल्यास, मी हा लेख तुमच्या गरजेनुसार औद्योगिक स्तरावरील संदर्भात (फ्लोशीट आणि सामान्य मापदंडांसह) किंवा लहान/मध्यम स्तरावर (गुरुत्वाकर्षण सांद्रता आणि मूलभूत कार्यपद्धतींवर अधिक लक्ष केंद्रित करून) रूपांतरित करू शकेन.