بازیابی فلزات گرانبها
کاهش تدریجی سنگ معدنی با عیار بالا، کاهش عیار سنگ خام، آلودگی شدید محیطی و عدم تعادل عرضه و تقاضا به دلیل استخراج بیش از حد و غیرقانونی فلزات گرانبها و منابع معدنی، موجب ایجاد روش های مختلفی برای بازیابی فلزات و عناصر مختلف از منابع ثانویه گردیده است. بازیافت منابع ثانویه مانند لجن‌های آند مس و سرب، تصفیه‌کننده‌های اگزوز خودرو، برد های مداری و سایر ضایعات متالورژیکی، کمبود مواد خام برای تولید این فلزات و عناصر را جبران می‌کند. اما در بین این منابع، لجن آندی برخی از فلزات مانند سرب و مس به عنوان یک منبع ثانویه حیاتی برای استخراج فلزات پایه و گرانبها گزارش شده است.
در روش متداول استخراج مس از سنگ معدن و منابع ثانویه آن، در مرحله پالایش الکتریکی، تنها مس و ناخالصی های فلزی الکترو مثبت مانند آهن، روی و سرب به صورت یون حل شده بر روی آند رسوب می کنند. در مرحله فوق، ناخالصی هایی مانند طلا، نقره، سلنیوم و تلوریم که به لجن آند معروف هستند، دست نخورده باقی می مانند و با خوردگی تدریجی آند به پایین می ریزند. هر چند مقدار کمی از این فلزات در لجن وجود داشته باشد، فرآیند استخراج به دلیل ارزش بالا سودمند است. ما در این مقاله به بررسی بازیافت فلزات و عناصر مختلف از لجن های آندی می پردازیم.
لجن آندی چیست؟
لجن های آند محصول جانبی فرآیند پالایش الکتریکی فلزاتی مانند مس و سرب است و شامل ناخالصی هایی از فلزات مختلف است که در انتهای سلول های تصفیه انباشته می شوند. لجن های آند از سلول های پالایشی بازیابی می شوند، سپس خشک شده و برای استخراج فلزات مورد استفاده قرار می گیرند. لجن آندی با روش های مختلفی مورد پردازش قرار می گیرد که بسته به نوع فلزات موجود و ظرفیت تصفیه آنها، این روش ها با هم متفاوت هستند. دو روش اصلی برای این امر شامل پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی است که در ادامه به آنها می پردازیم.
لجن آند مس و سرب
در طول پالایش الکتریکی مس، برخی فلزات گرانبها در لجن آند محصول جانبی انباشته می شوند که منبع مهمی برای بازیافت و بازیابی این فلزات است. لجن آند یک محصول جانبی از فرآیند تصفیه الکتریکی مس یا سرب است. لجن آند مس و سرب معمولا حاوی As،Sb،Bi و فلزهای گرانبها مانند طلا و نقره است. در طول فرآیند الکترولیز، مس خالص بر روی صفحات کاتدی رسوب می‌کند و ناخالصی‌های محلول به صورت لجن آند به کف سلول می‌ریزند. فلزات گرانبها (Ag, Pt, Pd) را می توان از لجن آند ایجاد شده توسط فرآیند الکترو پالایش استخراج کرد. کنسانتره مس همچنین می تواند حاوی فلزهای گرانبهایی مانند طلا و نقره باشد. لجن آند مس پودری سیاه یا خاکستری با اندازه ذرات کمتر از 200 مش است. به ازای هر تن کاتد مس تقریبا 2 تا 20 کیلوگرم لجن آندی تولید می شود. این لجن دارای مقداری Ag، Se، Pb و Cu و مقدار بسیار کم طلا می باشد.
فلزات گرانبها با پتانسیل مثبت تر از سرب در پالایش الکترولیتی به دلیل تفاوت در پتانسیل الکترود استاندارد، در الکترولیت حل نمی شوند. فلزات فوق به سطح آند می‌چسبند یا در پایین سلول الکترولیتی و دورتر از لجن آندی رسوب می‌کنند. بنابراین، لجن آندی سرب محصول فرعی برای استخراج فلزات در سیستم های پالایش سرب است. در فرآیند پالایش الکترولیتی سرب خام، لجن تولید شده در هر تن سرب خام تقریبا 0.02 تن است. بازیافت و استفاده از لجن آندی سرب می تواند سهم پایدار، سریع و سازگار با محیط زیست را در اقتصاد جهانی افزایش دهد.به طور گسترده پذیرفته شده است که لجن آند از نظر عناصر و ترکیبات پیچیده است، اما ارزش بالایی داشته و گزینه مناسبی برای بازیابی فلزات به شمار می رود.
فرآیند های استخراج فلزات گرانبها از لجن آندی
لجن آند مس، محصول جانبی فرآیند پالایش الکتریکی مس، منبع ثانویه ارزشمندی است که حاوی عناصر ارزشمندی مانند Cu، Se، Sb، Ag، Au و فلزات گرانبها است. بر اساس ترکیب و کانی های مختلف در لجن های آندی، رویکردهای متعددی برای استفاده از آنها وجود دارد. اما به طور کلی برای بازیابی فلزات و عناصر مختلف از لجن آندی این دو مرحله باید طی شود: ابتدا جداسازی و بازیافت فلزات غیرآهنی و سپس بازیابی فلزهای گرانبها. فرآیند لیچینگ عمدتا برای بازیابی فلزات گرانبها از لجن ثانویه با استفاده از مواد روان کننده مختلف مانند اسید سولفوریک، اسید نیتریک می باشد. همانطور که پاراگراف های قبل توضیح داده شد، دو روش اصلی برای بازیابی فلزات از لجن های آندی وجود دارد. در ادامه به طور مختصر به این روش ها اشاره شده است.
فرآیند پیرومتالورژی مرسوم لجن آند مس و سرب شامل مراحل زیر است:
در مورد روش هیدرومتالورژی لجن آند مس که فرآیندی نسبتا انعطاف‌پذیر است، کارخانه‌های پالایش و استخراج، فرآیند را بر اساس ویژگی‌های ماده خام تنظیم می‌کنند. روش های مختلفی برای استخراج فلزات با ارزش مانند طلا وجود دارد، اما روش های هیدرومتالورژی مقرون به صرفه تر هستند. هیدرومتالورژی شامل شستشو و انتقال اجزای مطلوب به داخل محلول با استفاده از اسیدها یا هالیدها به عنوان عوامل شستشو، خالص سازی محلول لیچ برای حذف ناخالصی ها با روش های استخراج با حلال، جذب سطحی یا تبادل یونی و سپس بازیابی فلزات پایه و گرانبها از محلول توسط فرآیند تصفیه الکتریکی است. طور کلی این روش نیز شامل موارد زیر است:
لجن آند سرب ابتدا با شستشوی کلرید تصفیه می شود و سپس باقیمانده لیچینگ را می توان برای بازیابی بیشتر با سلنیوم و لجن آند مس جدا شده مخلوط کرد. محلول شستشو داده شده با کلرید ، برای بازیابی مس، طلا، نقره و ... به طور جداگانه استفاده می شود.
سایر روش های بازیابی فلزات از لجن آندی
چندین روش مانند جذب رزین یا کربن فعال برای بازیابی فلزات گرانبها و طلا از لجن های آندی مورد بررسی قرار گرفته است. سیانیداسیون در حال حاضر روش مرسوم بازیافت طلا از لجن های آندی است، اما محققان به دنبال روش های جایگزینی هستند که در آنها از سیانید استفاده نشود.
کاهش تدریجی سنگ معدنی با عیار بالا، کاهش عیار سنگ خام، آلودگی شدید محیطی و عدم...
