कीमती धातुओं का शोधन कैसे करें

बहुमूल्य धातुओं के शोधन में मुख्यतः तीन प्रमुख विधियाँ शामिल हैं: पायरोमेटेलर्जिकल शोधन, हाइड्रोमेटेलर्जिकल शोधन और विद्युत अपघटनी शोधन। विद्युत अपघटनी शोधन एक सामान्य तकनीक है जिसमें अपरिष्कृत धातु को एनोड , उच्च शुद्धता वाली धातु की पन्नी को कैथोड और धातु लवण के घोल को विद्युत अपघटनी के रूप में उपयोग किया जाता है। विद्युत रासायनिक क्रिया के माध्यम से, अपरिष्कृत धातु घुल जाती है और कैथोड पर एक शुद्ध धातु अवक्षेपित हो जाती है। यह विधि अधिकांश धातुओं के शोधन के लिए उपयुक्त है, और विशेष रूप से सोना, चाँदी, ताँबा, सीसा, टिन और अन्य धातुओं के लिए प्रभावी साबित होती है।

हाइड्रोमेटेलर्जिकल रिफाइनिंग प्रणालियाँ रासायनिक अभिक्रियाओं के माध्यम से अयस्क, स्क्रैप या मिश्रधातुओं से बहुमूल्य धातुएँ निकालती हैं। मुख्य उपकरणों में आमतौर पर हाइड्रोमेटेलर्जिकल रिएक्टर, टाइटेनियम निक्षालन वाहिकाएँ और एनामेल्ड/टाइटेनियम न्यूनीकरण वाहिकाएँ शामिल होती हैं। बहुमूल्य धातुओं के शोधन की यह विधि सरल संचालन, कम लागत और उच्च पुनर्प्राप्ति दर की विशेषता रखती है, और निम्न-श्रेणी के अयस्कों और जटिल सामग्रियों के प्रसंस्करण में सक्षम है।

पाइरोमेटेलर्जिकल शोधन उच्च तापमान पर पिघलने की स्थिति में होता है, जहाँ अपरिष्कृत धातुओं से अशुद्धियाँ निकालने के लिए भौतिक या रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है। इसमें ऑक्सीकरण शोधन, सल्फाइडेशन शोधन और क्लोरीनीकरण शोधन जैसी प्रक्रियाएँ शामिल हैं। आसवन शोधन एक अन्य विधि है, जिसमें मुख्य धातु और अशुद्धियों के भिन्न वाष्प दाबों का उपयोग वाष्पीकरण और संघनन के बार-बार चक्रों के माध्यम से दूषित पदार्थों को हटाने के लिए किया जाता है। इन विविध बहुमूल्य धातु शोधन विधियों को फीडस्टॉक संरचना और आवश्यक शुद्धता के आधार पर लचीले ढंग से चुना और संयोजित किया जा सकता है।

बहुमूल्य धातुओं को कैसे परिष्कृत करें: सोना

कीमती धातुओं से सोना परिष्कृत करने की प्राथमिक विधियों में विद्युत अपघटनी शोधन, उच्च तापमान क्लोरीनीकरण और रासायनिक प्रक्रियाएँ शामिल हैं। विद्युत अपघटनी शोधन में कच्चे सोने को एनोड और शुद्ध सोने या टाइटेनियम प्लेटों को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है। जलीय सोने के घोल में प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित की जाती है, जिससे कच्चे सोने का एनोड घुल जाता है और कैथोड पर शुद्ध सोना जमा हो जाता है। 19वीं शताब्दी में जर्मन रसायनज्ञ वोरफेल द्वारा आविष्कृत, यह विधि आज भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।

ऑस्ट्रेलियन मिलर द्वारा 1887 में प्रस्तावित उच्च-तापमान क्लोरीनीकरण विधि, एक अपरिष्कृत शोधन तकनीक है। इसमें पिघले हुए कच्चे सोने में क्लोरीन गैस डाली जाती है, जिससे लोहा, जस्ता, सीसा, तांबा और चांदी के क्रम में अशुद्धियाँ क्लोरीनीकृत हो जाती हैं। ये अशुद्धियाँ क्लोराइड बनाती हैं और सोने से अलग हो जाती हैं। दक्षिण अफ्रीका स्थित रैंड रिफाइनरी, मौद्रिक सोना बनाने के लिए इसी विधि का उपयोग करती है। वे 500 किलोग्राम कच्चे सोने को लेड ऑक्साइड से ढके ग्रेफाइट क्रूसिबल में रखते हैं, 1423 K पर क्लोरीन गैस डालते हैं, जिससे 99.5%-99.6% शुद्धता वाला सोना प्राप्त होता है।

रासायनिक विधियों में आमतौर पर दो प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं: स्वर्ण विघटन और स्वर्ण अपचयन। ये विधियाँ 8% से कम चांदी की मात्रा वाले कच्चे सोने के छोटे बैचों को परिष्कृत करने के लिए उपयुक्त हैं। कच्चे सोने को आमतौर पर एक्वा रेजिया का उपयोग करके घोला जाता है। सोना घुल जाता है जबकि चांदी अवशेष में सिल्वर क्लोराइड के रूप में रहती है, जो सोने से अलग हो जाती है। इसके बाद, ऑक्सालिक अम्ल, फेरस सल्फेट, या SO₂ जैसे अपचायक पदार्थों का उपयोग करके स्वर्ण-युक्त विलयन से सोने को अपचयित किया जाता है। ऑक्सालिक अम्ल अपचयन उच्च चयनात्मकता और तीव्र प्रसंस्करण प्रदान करता है, जिससे इसे व्यापक रूप से अपनाया जाता है। अपचयन के दौरान, स्वर्ण-युक्त विलयन को 343K तक गर्म किया जाता है, जिसका pH मान 1-1.5 के बीच नियंत्रित होता है। ऑक्सालिक अम्ल मिलाने से सोने की शुद्धता 99.9%-99.99% हो जाती है। कीमती धातुओं से सोने को परिष्कृत करने की इन विविध विधियों में महारत हासिल करना उच्च शुद्धता वाले सोने के उत्पादन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

प्लैटिनम समूह धातुओं का शोधन

कीमती धातुओं से प्लैटिनम समूह धातुओं ( प्लैटिनम , पैलेडियम , रोडियम , इरिडियम , ऑस्मियम और रूथेनियम सहित ) का शोधन, शोधन प्रौद्योगिकी के सबसे जटिल क्षेत्रों में से एक है। प्लैटिनम समूह धातु शोधन प्रक्रिया में आम तौर पर तीन चरण होते हैं: पदार्थ का विघटन, शुद्धिकरण और कीमती धातु की प्राप्ति , जिसमें शुद्धिकरण मुख्य केंद्र बिंदु होता है। शोधन सामग्री आमतौर पर पृथक्करण के बाद प्राप्त अपरिष्कृत प्लैटिनम समूह धातुएँ होती हैं। यदि पदार्थ ठोस है, तो शुद्धिकरण से पहले उसे घुलाना होगा।

प्लैटिनम समूह धातुओं के शोधन के तरीकों में पारंपरिक तकनीकों, विलायक निष्कर्षण, या दोनों का संयोजन इस्तेमाल किया जा सकता है। बहुमूल्य धातुओं से प्लैटिनम समूह धातुओं के आधुनिक शोधन में अक्सर अत्यधिक कुशल विलायक निष्कर्षण तकनीक का उपयोग किया जाता है। विशिष्ट रासायनिक अभिकर्मकों और प्रक्रिया स्थितियों का उपयोग करके, यह विधि बहुमूल्य धातुओं को जटिल आव्यूहों से प्रभावी रूप से अलग करती है। बहु-चरणीय रासायनिक प्रतिक्रियाओं और पृथक्करण प्रक्रियाओं के माध्यम से, प्लैटिनम समूह धातुओं को 99.9% या उससे अधिक शुद्धता तक शुद्ध किया जा सकता है।

धातु उत्पादन प्रक्रियाएँ अपेक्षाकृत सरल हैं। उदाहरण के लिए, प्लैटिनम अमोनियम लवण 633-1073K पर निस्तापन पर विघटित होकर धात्विक प्लैटिनम बनाते हैं। पैलेडियम, रोडियम, इरिडियम और रूथेनियम अमोनियम लवण निस्तापन के दौरान हाइड्रोजन द्वारा अपचयित होकर अपनी-अपनी धातुएँ बनाते हैं। हाइड्रैज़ीन हाइड्रेट या फॉर्मिक अम्ल जैसे कार्बनिक अभिकर्मकों का उपयोग विलयन अपचयन के लिए सामान्य शुद्धता वाले धातु चूर्ण बनाने हेतु भी किया जा सकता है। परिष्कृत उत्पादों में शुद्ध धातुएँ, उच्च-शुद्धता वाली धातुएँ, स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से शुद्ध धातुएँ, स्लरी और रासायनिक यौगिक शामिल हैं। कीमती धातुओं से प्लैटिनम समूह धातुओं के शोधन की इन विशिष्ट विधियों को समझना इन दुर्लभ और उच्च-मूल्यवान धातुओं के उपयोग के लिए महत्वपूर्ण है।

कीमती धातुओं से चांदी का शोधन

विद्युत अपघटनी शोधन, कीमती धातुओं से चाँदी के शोधन की प्राथमिक विधि है। चाँदी विद्युत अपघटनी शोधन, जिसका पेटेंट मोबियस ने 1884 में पहली बार कराया था, दुनिया की प्रमुख चाँदी शोधन विधि बनी हुई है। इस प्रक्रिया में ऊर्ध्वाधर या क्षैतिज विद्युत अपघटन शामिल होता है, जहाँ कच्ची चाँदी एनोड के रूप में कार्य करती है। सिल्वर नाइट्रेट इलेक्ट्रोलाइट युक्त विद्युत अपघटनी सेल पर प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित की जाती है, जिससे कच्ची चाँदी का एनोड घुल जाता है और कैथोड पर शुद्ध चाँदी जमा हो जाती है ।

विद्युत अपघटन के अलावा , चाँदी शोधन में हाइड्रोमेटेलर्जिकल तकनीकों का भी उपयोग किया जा सकता है। कीमती धातुओं के लिए आधुनिक चाँदी शोधन प्रणालियाँ आमतौर पर हाइड्रोमेटेलर्जिकल उपकरणों का उपयोग करती हैं, जिनमें हाइड्रोमेटेलर्जिकल रिएक्टर, टाइटेनियम निक्षालन वाहिकाएँ, और एनामेल्ड/टाइटेनियम न्यूनीकरण वाहिकाएँ शामिल हैं। ये प्रणालियाँ निक्षालन, निस्पंदन, शुद्धिकरण और अवक्षेपण जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से कुशल चाँदी निष्कर्षण और शुद्धिकरण प्राप्त करती हैं।

कीमती धातुओं से चाँदी को परिष्कृत करने की एक अन्य विधि रासायनिक प्रसंस्करण है, जिसमें आमतौर पर दो मुख्य चरण शामिल होते हैं: विलयन और अपचयन। चाँदी नाइट्रिक अम्ल में घुलकर सिल्वर नाइट्रेट विलयन बनाती है। फिर इस विलयन को सोडियम क्लोराइड जैसे अवक्षेपण कारक से अभिक्रिया करके सिल्वर क्लोराइड अवक्षेप बनाया जा सकता है, या अपचायक कारक का उपयोग करके सीधे धात्विक चाँदी में अपचयित किया जा सकता है। कीमती धातुओं से चाँदी के पुनर्चक्रण के इन विभिन्न तरीकों का चयन उत्पादन पैमाने, कच्चे माल की विशेषताओं और आवश्यक उत्पाद शुद्धता के आधार पर किया जा सकता है। प्रत्येक विधि के अपने विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य और लाभ हैं।