সোনা (Au) ধাতুবিদ্যা এবং শিল্প নিষ্কাশন

সোনা (Au) ধাতুবিদ্যা এবং শিল্প নিষ্কাশন

সোনা (Au) একটি অভিজাত ধাতু যা এর চমৎকার ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার জন্য পরিচিত। এর নিষ্কাশন প্রধানত দেশীয় ধাতু (native metal) পুনরুদ্ধারের উপর কেন্দ্রীভূত।

প্রাকৃতিক উপস্থিতি ও প্রধান আকরিক

সোনা তার অত্যন্ত কম বিক্রিয়াশীলতার কারণে প্রধানত এর প্রাকৃতিক (মুক্ত) অবস্থায় পাওয়া যায়।

• প্রাকৃতিক সোনা: নুগেট, ফ্লেক্স বা সূক্ষ্ম কণা হিসাবে কোয়ার্টজ শিরা এবং প্লাসার (alluvial) সঞ্চয়ে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকে।
• সংকর ধাতু: প্রায়শই রূপার সাথে মিশ্রিত অবস্থায় পাওয়া যায়, যা ইলেকট্রাম গঠন করে।
• টেলুরাইড: তুলনামূলকভাবে কম দেখা যায়, তবে সোনা টেলুরাইড হিসাবে পাওয়া যেতে পারে, যেমন, ক্যালাভেরাইট (AuTe₂) এবং সিলভানাইট ((Ag,Au)Te₂)। শিল্প নিষ্কাশনের জন্য, প্রাকৃতিক সোনাই প্রধান লক্ষ্য।

আকরিকের ঘনত্বকরণ

আকরিকের ঘনত্বকরণ পদ্ধতি সোনার আকরিকের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে।

১. অভিকর্ষজ পৃথকীকরণ (Gravity Separation)

• নীতি: গোল্ডের উচ্চ আপেক্ষিক গুরুত্ব (19.3 g/cm³) বর্জ্য পদার্থ (যেমন, কোয়ার্টজ, আপেক্ষিক গুরুত্ব ~2.65 g/cm³) এর তুলনায় ব্যবহার করা হয়।
• প্রক্রিয়া: প্লাসার সঞ্চয় বা সূক্ষ্মভাবে চূর্ণ আকরিকের জন্য প্যানিং (panning), সলুইসিং (sluicing) এবং জিগিং (jigging) এর মতো পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করা হয়। জল হালকা বর্জ্য কণাগুলিকে ধুয়ে ফেলে, এবং ভারী সোনার কণাগুলি পিছনে থেকে যায়।

২. রাসায়নিক লিচিং (সায়ানাইড প্রক্রিয়া / ম্যাকআর্থার-ফরেস্ট প্রক্রিয়া)

• নীতি: সোনা, এমনকি তার প্রাকৃতিক অবস্থায়ও, বাতাসের (অক্সিজেন) উপস্থিতিতে লঘু ক্ষারীয় সায়ানাইড দ্বারা নির্বাচনীভাবে দ্রবীভূত হতে পারে। এটি নিম্ন-মানের আকরিক এবং সূক্ষ্মভাবে ছড়িয়ে থাকা সোনার জন্য সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি।
• প্রক্রিয়া:
  • সূক্ষ্মভাবে গুঁড়ো করা সোনার আকরিককে বাতাস (জারক পদার্থ হিসাবে) এবং জলের উপস্থিতিতে সোডিয়াম সায়ানাইড (NaCN) বা পটাশিয়াম সায়ানাইডের (KCN) একটি লঘু দ্রবণ (0.1-0.3%) দিয়ে চিকিৎসা করা হয়।
  • সোনা দ্রবীভূত হয়ে একটি দ্রবণীয় ডাইসায়ানোওরেট(I) জটিল যৌগ গঠন করে।
  • বিক্রিয়া: 4Au(s) + 8CN^\{-\}(aq) + O_2(g) + 2H_2O(l) \rightarrow 4[Au(CN)_2]^\{-\}(aq) + 4OH^\{-\}(aq)
  • এই প্রক্রিয়াটি অদ্রবণীয় বর্জ্য থেকে সোনাকে পৃথক করে কার্যকরভাবে ঘনত্বকরণ করে।

অশুদ্ধ ধাতুতে বিজারণ

সায়ানাইড লিচিংয়ের পর, দ্রবীভূত জটিল যৌগ থেকে সোনাকে পুনরুদ্ধার করতে হবে।

১. জিঙ্ক দ্বারা প্রতিস্থাপন (মেরিল-ক্রো প্রক্রিয়া)

• নীতি: জিঙ্ক গুঁড়োর মতো একটি তড়িৎ-ধনাত্মক ধাতু যোগ করে ডাইসায়ানোওরেট(I) জটিল দ্রবণ থেকে সোনাকে অধঃক্ষিপ্ত করা হয়। জিঙ্ক একটি বিজারক পদার্থ হিসাবে কাজ করে সোনাকে প্রতিস্থাপন করে।
• প্রক্রিয়া: [Au(CN)_2]^\{-\} আয়ন ধারণকারী স্বচ্ছ দ্রবণকে বায়ুশূন্য করা হয় (জিঙ্ক জারণ রোধ করতে) এবং জিঙ্ক গুঁড়ো দিয়ে চিকিৎসা করা হয়।
• বিক্রিয়া: 2[Au(CN)_2]^\{-\}(aq) + Zn(s) \rightarrow [Zn(CN)_4]^\{2-\}(aq) + 2Au(s)
• অধঃক্ষিপ্ত সোনাকে ফিল্টার করা হয়, ধোয়া হয় এবং শুকানো হয়, যার ফলে অশুদ্ধ সোনা (প্রায়শই “সোনার স্লাইম” বা “সোনার অধঃক্ষেপ” বলা হয়) পাওয়া যায়।

বিশোধন ও বিশুদ্ধকরণ

বিজারণ প্রক্রিয়া থেকে প্রাপ্ত অশুদ্ধ সোনাতে অপদ্রব্য (যেমন, Ag, Cu, Zn, Fe, Te) থাকে। বিশোধনের জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।

১. মিলার প্রক্রিয়া

• নীতি: উচ্চ তাপমাত্রায় ক্লোরিন গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া করে অপদ্রব্যগুলি অপসারণ করা হয়।
• প্রক্রিয়া: গলিত অশুদ্ধ সোনার (এর গলনাঙ্ক 1064 °C এর উপরে) মধ্য দিয়ে গ্যাসীয় ক্লোরিন প্রবাহিত করা হয়। Ag, Cu, Zn, এবং Te-এর মতো অপদ্রব্যগুলি ক্লোরিনের সাথে বিক্রিয়া করে তাদের নিজ নিজ ক্লোরাইড গঠন করে।
  • রূপার জন্য বিক্রিয়া: 2Ag(l) + Cl_2(g) \rightarrow 2AgCl(l)
• সিলভার ক্লোরাইড (AgCl) এবং অন্যান্য ধাতব ক্লোরাইডগুলি কম ঘনত্বের হয় এবং হয় একটি পৃথক গলিত স্তর হিসাবে ভেসে থাকে অথবা উদ্বায়ী হয় এবং বেরিয়ে যায়, যার ফলে অত্যন্ত বিশুদ্ধ সোনা অবশিষ্ট থাকে। প্রাপ্ত বিশুদ্ধতা সাধারণত 99.5-99.9% হয়।

২. তড়িৎবিশ্লেষণীয় বিশোধন (ওলউইল প্রক্রিয়া)

• নীতি: তড়িৎবিশ্লেষণ ব্যবহার করে সোনাকে বিশুদ্ধ করা হয়, যা অত্যন্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা (99.999% পর্যন্ত) অর্জনের সুযোগ দেয়।
• বিন্যাস (Setup):
  • অ্যানোড: অপদ্রব্যযুক্ত অশুদ্ধ সোনার ঢালাই করা ব্লক।
  • ক্যাথোড: বিশুদ্ধ সোনার পাতলা পাত।
  • ইলেকট্রোলাইট: স্বর্ণ ক্লোরাইড (AuCl₃) এর একটি জলীয় দ্রবণ, যাতে পরিবাহিতা বজায় রাখতে এবং আর্দ্রবিশ্লেষণ (hydrolysis) প্রতিরোধ করতে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl) থাকে।
• প্রক্রিয়া:
  • যখন বিদ্যুৎ প্রবাহিত করা হয়, তখন অ্যানোড থেকে সোনা এবং কম অভিজাত ধাতুগুলি (যেমন, Cu, Zn, Fe) ধনাত্মক আয়ন হিসাবে ইলেকট্রোলাইটে দ্রবীভূত হয়।
  • অ্যানোড বিক্রিয়া: Au(s) \rightarrow Au^\{3+\}(aq) + 3e^\{-\} (এবং কম অভিজাত ধাতুগুলির জন্য অনুরূপ)
  • দ্রবণ থেকে শুধুমাত্র সোনার আয়নগুলি নির্বাচনীভাবে বিশুদ্ধ সোনা হিসাবে ক্যাথোডে জমা হয়।
  • ক্যাথোড বিক্রিয়া: Au^\{3+\}(aq) + 3e^\{-\} \rightarrow Au(s)
  • আরও অভিজাত ধাতুগুলি (যেমন, প্ল্যাটিনাম, প্যালাডিয়াম, রোডিয়াম, রূপা) অ্যানোডের সম্ভাব্যতায় দ্রবীভূত হয় না এবং “অ্যানোড স্লাজ” (অ্যানোড কাদা) হিসাবে নীচে পড়ে, যা পরে এই মূল্যবান ধাতুগুলি পুনরুদ্ধার করার জন্য প্রক্রিয়া করা হয়।
  • কম অভিজাত ধাতুগুলি ইলেকট্রোলাইটে দ্রবীভূত থাকে।
• এই পদ্ধতিটি অত্যন্ত উচ্চ বিশুদ্ধতার সোনা উৎপাদন করে।