தங்கம் மற்றும் வெள்ளி போன்ற விலைமதிப்புள்ள உலோகங்களைச் சுத்திகரிப்பதற்கான நுட்பங்கள்
தங்கம் (Au) மற்றும் வெள்ளி (Ag) போன்ற விலையுயர்ந்த உலோகங்களைச் சுத்திகரிப்பது என்பது, தாதுக்கள், செறிவுகள் அல்லது மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட பொருட்களிலிருந்து (எ.கா., பயன்படுத்தப்பட்ட நகைகள், மின்னணுக் கழிவுகள் மற்றும் தொழிற்சாலைக் கழிவுகள்) உலோகங்களின் தூய்மையை அதிகரிப்பதற்கான ஒரு முக்கியமான செயல்முறையாகும். அவற்றின் அதிக பொருளாதார மதிப்பு மற்றும் நகைகள், மின்னணுவியல், மருத்துவம் மற்றும் முதலீடு ஆகியவற்றில் பரவலான பயன்பாடு காரணமாக, தங்கம் மற்றும் வெள்ளியின் தூய்மைத் தரநிலைகள் பெரும்பாலும் மிக அதிகமாக, எடுத்துக்காட்டாக, 99,9% (3N) அல்லது 99,99% (4N) ஆக இருக்க வேண்டும் எனக் கோரப்படுகின்றன. இந்த நிலைகளை அடைவதற்காக, மூலப்பொருளின் வகை, மாசு உள்ளடக்கம், உற்பத்தி அளவு, செலவுகள், மற்றும் பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கருத்தாய்வுகளின் அடிப்படையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பல்வேறு சுத்திகரிப்பு நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
1. சுத்திகரிப்பின் பொதுவான நிலைகள்: அடர்பொருளிலிருந்து தூய உலோகம் வரை
பொதுவாக, தங்கம் மற்றும் வெள்ளி சுத்திகரிப்பு பல நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது. முதல் நிலை மூலப்பொருளைத் தயாரித்தல்: நொறுக்குதல், அரைத்தல், இயற்பியல் பிரித்தல் (எ.கா., புவியீர்ப்பு அல்லது மிதத்தல்), மற்றும் உலர்த்துதல். பின்னர், பாறை அல்லது உலோகக் கலவையிலிருந்து விலைமதிப்புள்ள உலோகத்தைப் பிரித்தெடுக்க, அந்த மூலப்பொருள் பிரித்தெடுத்தல் (கரைத்தல் அல்லது உருக்குதல்) மூலம் பதப்படுத்தப்படுகிறது. அதன்பிறகு, விரும்பிய தரம் அடையும் வரை, மீதமுள்ள அசுத்தங்களை அகற்ற சுத்திகரிப்பு செய்யப்படுகிறது.
தங்கம் மற்றும் வெள்ளி சுத்திகரிப்பானது வெப்ப உலோகவியல் (வெப்பம்/உருகுதல்), நீர் உலோகவியல் (வேதிக் கரைசல் அடிப்படையிலான), அல்லது மின் உலோகவியல் (மின்பகுப்பு) ஆகியவற்றின் மூலம் மேற்கொள்ளப்படலாம். நடைமுறையில், செயல்திறன் மற்றும் உயர்தரமான தயாரிப்புகளுக்காக, தொழில்துறை பெரும்பாலும் பல முறைகளை ஒருங்கிணைக்கிறது.
2. வெப்ப உலோகவியல் மூலம் சுத்திகரித்தல் (உருகுதல் மற்றும் பிரித்தெடுத்தல்)
அ) உருக்குதல் மற்றும் கசடு பிரித்தல் (உருகுதல்)
சில தாதுக்கள் அல்லது செறிவுகளில், விலையுயர்ந்த உலோகங்கள் உருகும் திரவத்துடன் உருக்குவதன் மூலம் செறிவூட்டப்படுகின்றன. தங்கம்/வெள்ளியைக் கொண்டிருக்கும் ஒரு திரவ உலோகம் அல்லது மேட் உருவாவதும், அதே நேரத்தில் அசுத்தங்கள் கசடுக்கு மாற்றப்படுவதும் இதன் நோக்கமாகும். இந்த நிலை ஒரு "ஆரம்ப செறிவூட்டலாக" செயல்படுகிறது, ஆனால் பொதுவாக மிகவும் தூய்மையான உலோகத்தை உருவாக்குவதில்லை.
b) ஈயத்திலிருந்து வெள்ளி/தங்கத்தைப் பிரித்தெடுப்பதற்கான கப்பெல்லேஷன் முறை.
இன்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு பாரம்பரிய நுட்பம் கியூபெல்லேஷன் ஆகும். இதில், ஈய (Pb) கலப்புலோகத்துடன் ஒரு விலைமதிப்புள்ள உலோகம் ஆக்சிஜனேற்றச் சூழலில் சூடுபடுத்தப்படுகிறது. ஈயம், PbO2 (லித்தர்ஜ்) ஆக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து, நுண்துளைகள் கொண்ட பொருளுக்குள் (கியூபெல்) உறிஞ்சப்படுகிறது. அதே சமயம், அதிக விலைமதிப்புள்ள தங்கம் மற்றும் வெள்ளி ஆகியவை அப்படியே தங்கிவிடுகின்றன. இந்த முறை சில குறிப்பிட்ட மாதிரிகளுக்குப் பயனுள்ளதாக இருப்பதுடன், உலோகப் பகுப்பாய்விலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆனால், புகை வெளியேற்றப் பிரச்சினைகள் மற்றும் செயல்முறைக் கட்டுப்பாட்டின் தேவை ஆகியவற்றால், நவீன தொழில்துறை அளவில் இதன் பயன்பாடு வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.
c) பிரித்தல்: தங்கம் மற்றும் வெள்ளியைப் பிரித்தல்
தங்கமும் வெள்ளியும் ஒரு உலோகக் கலவையாக இருந்தால் (உதாரணமாக, மின்னணுவியல் அல்லது ஆபரண உலோகக் கலவைகளில்), அவ்விரண்டையும் பிரிப்பதற்கு ஒரு பிரித்தெடுக்கும் செயல்முறை தேவைப்படுகிறது. பாரம்பரியமாக, இந்தப் பிரித்தெடுக்கும் செயல்முறையில், ஒரு குறிப்பிட்ட அமிலத்தைக் கொண்டு வெள்ளியைத் தேர்ந்தெடுத்துக் கரைத்து, தங்கத்தைக் கரையாத நிலையில் விட்டுவிடுவார்கள். அதன்பிறகு, வெள்ளியை மீண்டும் வீழ்படிவாக்கி, தங்கத்தின் தூய்மையை அடைவதற்காக அதனை மேலும் பதப்படுத்தலாம்.
வெப்ப உலோகவியல், அதிக அளவிலான மற்றும் சிக்கலான பொருட்களைக் கையாள்வதில் வலிமையானதாக இருந்தாலும், ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் வெளியேற்ற மேலாண்மை ஆகியவை பெரும் கவலைக்குரிய விஷயங்களாக உள்ளன.
3. நீர் உலோகவியல் மூலம் சுத்திகரித்தல் (தேர்ந்தெடுத்த கரைத்தல் மற்றும் வீழ்படிதல்)
நீரியல் உலோகவியல், கரைசலில் நிகழும் வேதி வினைகளைப் பயன்படுத்தி தங்கம்/வெள்ளியைக் கரைத்து, பின்னர் அதனை அசுத்தங்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கிறது. இதன் நன்மைகளில் உயர் தேர்ந்தெடுப்புத் திறன் மற்றும் மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட பொருட்கள் உட்பட பலதரப்பட்ட மூலப்பொருட்களில் இதன் பயன்பாடு ஆகியவை அடங்கும்.
அ) தங்கத்திற்கான சயனைடேற்றம் (சயனைடேற்றம்)
தங்கத்தைப் பிரித்தெடுப்பதற்கான மிகவும் அறியப்பட்ட முறைகளில் ஒன்று சயனைடேஷன் ஆகும். இதில், தங்கம் ஆக்ஸிஜன் முன்னிலையில் ஒரு சயனைடு கரைசலில் கரைக்கப்பட்டு, கரையக்கூடிய ஒரு கூட்டுப்பொருளை உருவாக்குகிறது. தங்கம் கரைசலில் கிடைத்தவுடன், பின்வரும் வழிகளில் அது மீட்கப்படுகிறது:
– செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் உறிஞ்சுதல் (CIP/CIL): தங்கம் கார்பனுடன் பிணைக்கப்பட்டு, பின்னர் விடுவிக்கப்பட்டு (எலுஷன்) வீழ்படிவாகிறது.
– துத்தநாக வீழ்படிவாக்கம் (மெரில்-க்ரோவ்): துத்தநாகத்தின் உதவியுடன் கரைசலிலிருந்து தங்கம் வீழ்படிவாக்கப்படுகிறது; இது ஒரு குறிப்பிட்ட தங்க உள்ளடக்கம் கொண்ட தெளிவான கரைசல்களுக்கு ஏற்றது.
தங்கம் மீட்கப்பட்ட பிறகு, பொதுவாக அதனை மேலும் சுத்திகரிக்க வேண்டியுள்ளது (உதாரணமாக, அதனை உருக்கி டோரே கட்டிகளாக மாற்றி, பின்னர் மின்வேதியியல் முறையில் சுத்திகரிப்பது).
முக்கிய குறிப்பு: சயனைடின் நச்சுத்தன்மை காரணமாக அதன் பயன்பாடு கடுமையாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, எனவே நவீன வசதிகள் மூடிய அமைப்புகள், கழிவு நச்சு நீக்கம் மற்றும் கடுமையான சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன.
b) வெள்ளி கரைதல்: நைட்ரேட் மற்றும் தையோசல்பேட்
வெள்ளி, கரையக்கூடிய உப்புகள்/அணைச் சேர்மங்களை ஒப்பீட்டளவில் எளிதாக உருவாக்குகிறது. சில செயல்முறைகளில், வெள்ளியை குறிப்பிட்ட ஊடகங்களில் வெள்ளி நைட்ரேட்டாகக் கரைத்து, பின்னர் வீழ்படிவாக்குதல் (எ.கா., AgCl ஆக) அல்லது உலோகமாக ஒடுக்குதல் மூலம் மீட்டெடுக்கலாம். பிற மாற்று வழிகளில், கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழ்நிலைகளில் தையோசல்பேட் போன்ற சிக்கலான அமைப்புகளும் அடங்கும். வினைப்பொருளின் தேர்வு, பொருளின் வகை மற்றும் அதில் உள்ள மாசுகளைப் பொறுத்து அமைகிறது.
c) தேர்ந்தெடுத்த வீழ்படிவாக்கல் மற்றும் கரைசல் சுத்திகரிப்பு
உலோகம் கரைந்த பிறகு, அந்தக் கரைசலில் பொதுவாக அசுத்தங்கள் (செம்பு, இரும்பு, துத்தநாகம், நிக்கல்) கலந்திருக்கும். பயன்படுத்தப்படும் நுட்பங்கள் பின்வருமாறு:
– அசுத்த ஹைட்ராக்சைடுகளை வீழ்படிவாக்குவதற்காக pH அளவைச் சரிசெய்தல்.
– சில கரையாத சேர்மங்களை உருவாக்குவதற்காக வீழ்படிவாக்கும் காரணிகளைச் சேர்த்தல்.
– உலோக அணைவுச் சேர்மங்களைத் தேர்ந்தெடுத்துப் பிடிப்பதற்கான அயனிப் பரிமாற்றம்.
– குறிப்பிட்ட தொழில்துறைத் திட்டங்களில் கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல்.
நீர் உலோகவியலின் வெற்றி, கரைசலின் வேதியியலைக் கட்டுப்படுத்துவதில் அடங்கியுள்ளது: அதாவது pH, ஆக்சிஜன் ஒடுக்க ஆற்றல், வெப்பநிலை மற்றும் வினைபடு பொருளின் செறிவு.
4. மின் சுத்திகரிப்பு: தூய்மைக்கான உயர் தரநிலைகள்
மிக அதிகத் தூய்மையை அடைவதற்காக, தொழில்துறை மின்பகுப்பு சுத்திகரிப்பைப் பரவலாகப் பயன்படுத்துகிறது. இதன் கொள்கை: தூய்மையற்ற உலோகங்கள் நேர்மின்முனைகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவை மின்பகுப்பின் போது கரைகின்றன. பின்னர், தூய உலோகங்கள் எதிர்மின்முனையில் படிந்துவிடுகின்றன, அதே சமயம் சில அசுத்தங்கள் அப்படியே தங்கிவிடுகின்றன அல்லது கசடில் உறிஞ்சப்படுகின்றன.
அ) தங்கத்திற்கான வோல்வில் செயல்முறை
வோல்வில் என்பது 99,99% வரை மிக உயர்ந்த தூய்மையான தங்கத்தை உற்பத்தி செய்யக்கூடிய ஒரு தங்க மின் சுத்திகரிப்பு செயல்முறையாகும். இதில், தங்கக் கட்டி (பதப்படுத்தப்படாத தங்கம்) நேர்மின்வாயாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மற்றும் தூய தங்கம் எதிர்மின்வாயில் வீழ்படிவாகிறது. வெள்ளி போன்ற அசுத்தங்கள் பெரும்பாலும் கரையாத வீழ்படிவை உருவாக்கி, நேர்மின்வாய் கசடாகச் சேகரமாகின்றன. பின்னர் இது, வெள்ளி மற்றும் பிளாட்டினம் குழு உலோகங்கள் உட்பட மற்ற மதிப்புமிக்க உலோகங்களை மீட்டெடுப்பதற்காகப் பதப்படுத்தப்படுகிறது.
இந்தச் செயல்முறையின் நன்மை மிக உயர்ந்த தயாரிப்புத் தரம் ஆகும், ஆனால் இதற்கு நல்ல மின்பகுளிக் கட்டுப்பாடு மற்றும் உள்கட்டமைப்பு தேவைப்படுகிறது.
b) வெள்ளிக்கான மோபியஸ் செயல்முறை
வெள்ளியைப் பொறுத்தவரை, மோபியஸ் செயல்முறை ஒரு நன்கு அறியப்பட்ட மின் சுத்திகரிப்பு முறையாகும். நேர்மின்வாயில் உள்ள வெள்ளி கரைந்து, எதிர்மின்வாயில் தூய வெள்ளிப் படிகங்களாகப் படிகிறது. தங்கம் போன்ற அசுத்தங்கள் கரையாதவை என்பதால், அவை நேர்மின்வாய் கசடாகச் சேகரமாகின்றன. இதனால், அவற்றை தனியாகப் பதப்படுத்த முடிகிறது. இந்தச் செயல்முறை திறமையானது மற்றும் வெள்ளி சுத்திகரிப்பு ஆலைகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
மின் சுத்திகரிப்பு முறையானது “தங்கத் தங்கம் போன்ற தரம் வாய்ந்த” அல்லது “நுண் உலோகங்களை” உற்பத்தி செய்வதில் சிறந்து விளங்குகிறது, ஆனால் இதற்கு மின்சாரம், கரைசல் கட்டுப்பாடு, மற்றும் மதிப்புமிக்க உலோகங்கள் மற்றும் அபாயகரமான அசுத்தங்களைக் கொண்ட ஆனோடு கசடுகளைக் கையாளுதல் ஆகியவை தேவைப்படுகின்றன.
5. மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட பொருட்களிலிருந்து சுத்திகரிப்பு (நகர்ப்புறச் சுரங்கம்)
மின்னணுக் கழிவுகளின் அதிகரிப்பால், "நகர்ப்புறச் சுரங்கங்களிலிருந்து" தங்கம் மற்றும் வெள்ளியைத் தூய்மைப்படுத்துவது மிகவும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. மின்சுற்றுப் பலகைகள் (PCBs), இணைப்பிகள் மற்றும் சில குறிப்பிட்ட பாகங்களில் சிறிய ஆனால் மதிப்புமிக்க அளவிலான தங்கம்/வெள்ளி அடங்கியுள்ளது. இந்தச் செயல்முறையில் பொதுவாக பின்வருவன அடங்கும்:
1. இயந்திரமுறை முன்சிகிச்சை: தரம் பிரித்தல், நசுக்குதல், காந்த/சுழல் மின்னோட்டப் பிரிப்பு.
2. தேர்ந்தெடுத்த கரைத்தல்: முதலில் அடிப்படை உலோகத்தைக் (எ.கா. தாமிரம்) கரைத்து, பின்னர் தங்கம்/வெள்ளியைப் பிரித்தெடுத்தல்.
3. மேலதிக சுத்திகரிப்பு: தேர்ந்தெடுத்த வீழ்படிவாக்கம் அல்லது மின்சுத்திகரிப்பு.
மறுசுழற்சியின் முக்கிய சவால்கள், பொருட்களின் (நெகிழிகள், பிசின்கள், புரோமினேட்டட் தீத்தடுப்பான்கள்) சிக்கலான தன்மையும், அபாயகரமான கழிவுகள் உருவாகும் சாத்தியமும் ஆகும். எனவே, நவீன மறுசுழற்சி செயல்முறைகள் மூடிய அமைப்புகள், வடிகட்டுதல் மற்றும் கடுமையான கழிவு சுத்திகரிப்பு ஆகியவற்றிற்கு முக்கியத்துவம் அளிக்கின்றன.
6. தரக் கட்டுப்பாடு: உள்ளடக்கச் சோதனை மற்றும் சான்றளிப்பு
தூய தங்கம் மற்றும் வெள்ளிப் பொருட்கள் பொதுவாக பின்வரும் பகுப்பாய்வு முறைகள் மூலம் சரிபார்க்கப்படுகின்றன:
– தீப் பகுப்பாய்வு (தங்கம்/வெள்ளியின் அளவைத் துல்லியமாகக் கண்டறிவதற்காக).
– விரைவான கலவைப் பகுப்பாய்விற்கான XRF (எக்ஸ்-கதிர் ஒளிர்தல்).
– மிகக்குறைந்த அளவு அசுத்தங்களிலும் அதிகத் துல்லியத்திற்காக ICP-OES/ICP-MS பயன்படுத்தப்படுகிறது.
மேலும், முதலீட்டுச் சந்தைக்கான தங்கக் கட்டிகளுக்கு பெரும்பாலும் சான்றிதழ், தொழிற்சாலை முத்திரைகள் (நாணயச்சாலை/சுத்திகரிப்பு நிலையம்), வரிசை எண்கள் மற்றும் குறிப்பிட்ட தூய்மைத் தரநிலைகள் தேவைப்படுகின்றன.
7. பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள்
விலையுயர்ந்த உலோகங்களைச் சுத்திகரிப்பது, இத்துறையை அரிக்கும் மற்றும் நச்சுத்தன்மையுள்ள வேதிப்பொருட்களுக்கும், அத்துடன் ஏற்படக்கூடிய புகை வெளியேற்றங்களுக்கும் உள்ளாக்குகிறது. சிறந்த நடைமுறைகளில் பின்வருவன அடங்கும்:
– காற்றோட்ட அமைப்பு மற்றும் வாயு சுத்திகரிப்பான்.
– கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு மற்றும் வினைப்பொருள் நச்சு நீக்கம்.
– தனிநபர் பாதுகாப்பு உபகரணங்கள் மற்றும் அவசரகால நடைமுறைகளைப் பயன்படுத்துதல்.
– சுற்றுச்சூழல் தணிக்கைகள் மற்றும் ஒழுங்குமுறை இணக்கம்.
நவீன அணுகுமுறைகள், சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த வினைப்பொருட்கள், ஆற்றல் திறன் மற்றும் செயல்முறையிலிருந்து இரசாயனங்களை மீட்டெடுத்தல் ஆகியவற்றையும் ஊக்குவிக்கின்றன.
முடிவுரை
தங்கம் மற்றும் வெள்ளி சுத்திகரிப்பு நுட்பங்களில் வெப்ப உலோகவியல், நீர் உலோகவியல் மற்றும் மின் உலோகவியல் ஆகியவற்றின் கலவை அடங்கியுள்ளது; இவற்றில், மிக உயர்ந்த தூய்மையை அடைவதற்கு மின் சுத்திகரிப்பு முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. பயன்படுத்தப்படும் மூலப்பொருள் (தாது, செறிவூட்டப்பட்ட தாது அல்லது மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட கழிவு) மற்றும் அதன் தூய்மை, செலவுத் திறன் இலக்குகளைப் பொறுத்து இந்த முறையின் தேர்வு அமைகிறது. நவீன தொழில்துறை யுகத்தில், சுத்திகரிப்புக்கு உயர்தரமான விலையுயர்ந்த உலோகங்கள் மட்டுமல்லாமல், பாதுகாப்பு, ஒழுங்குமுறை இணக்கம் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பொறுப்புணர்வும் தேவைப்படுகின்றன. தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களால், உற்பத்தி செய்யப்படும் தங்கம் மற்றும் வெள்ளியின் தரத்தில் சமரசம் செய்யாமல், சுத்திகரிப்பு செயல்முறைகள் மேலும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட, ஆற்றல் திறன்மிக்க மற்றும் நீடித்த அமைப்புகளை நோக்கி தொடர்ந்து நகர்கின்றன.
