स्वर्ण (Au) धातु कर्म और औद्योगिक निष्कर्षण

स्वर्ण (Au) धातु कर्म और औद्योगिक निष्कर्षण

स्वर्ण (Au) एक उत्कृष्ट धातु है जो संक्षारण के प्रति अपने उत्कृष्ट प्रतिरोध और उच्च विद्युत चालकता के लिए जानी जाती है। इसका निष्कर्षण मुख्य रूप से मूल धातु को पुनर्प्राप्त करने पर केंद्रित है।

प्राकृतिक उपलब्धता और प्रमुख अयस्क

स्वर्ण अपनी अत्यधिक कम अभिक्रियाशीलता के कारण मुख्य रूप से अपनी मूल (मुक्त) अवस्था में पाया जाता है।

• मूल स्वर्ण: क्वार्ट्ज शिराओं और जलोढ़ (प्लेसर) निक्षेपों में डली, पपड़ी, या महीन कणों के रूप में बिखरा हुआ पाया जाता है।
• मिश्र धातुएँ: अक्सर चांदी के साथ मिश्रित पाया जाता है, जिससे इलेक्ट्रम बनता है।
• टेल्यूराइड्स: कम आम हैं, लेकिन स्वर्ण टेल्यूराइड्स के रूप में पाया जा सकता है, जैसे कैलावेराइट (AuTe₂) और सिल्वेनाइट ((Ag,Au)Te₂)। औद्योगिक निष्कर्षण के लिए, मूल स्वर्ण प्राथमिक लक्ष्य है।

अयस्क का सांद्रण

सांद्रण की विधि स्वर्ण अयस्क की प्रकृति पर निर्भर करती है।

1. गुरुत्वीय पृथक्करण

• सिद्धांत: स्वर्ण के उच्च विशिष्ट गुरुत्व (19.3 g/cm³) का उपयोग करता है, जिसकी तुलना गैंग सामग्री (जैसे क्वार्ट्ज, विशिष्ट गुरुत्व ~2.65 g/cm³) से की जाती है।
• प्रक्रिया: जलोढ़ निक्षेपों या महीन पिसे हुए अयस्कों के लिए, पैनिंग, स्लूसिंग और जिगिंग जैसी विधियों का उपयोग किया जाता है। पानी हल्की गैंग कणों को धोकर अलग कर देता है, और भारी स्वर्ण कणों को पीछे छोड़ देता है।

2. रासायनिक निक्षालन (साइनाइड प्रक्रिया / मैकआर्थर-फॉरेस्ट प्रक्रिया)

• सिद्धांत: स्वर्ण, अपनी मूल अवस्था में भी, हवा (ऑक्सीजन) की उपस्थिति में तनु क्षारीय साइनाइड द्वारा चुनिंदा रूप से घोला जा सकता है। यह निम्न-श्रेणी के अयस्कों और महीन बिखरे हुए स्वर्ण के लिए सबसे आम विधि है।
• प्रक्रिया:
  • महीन पिसे हुए स्वर्ण अयस्क को हवा (एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में) और पानी की उपस्थिति में सोडियम साइनाइड (NaCN) या पोटेशियम साइनाइड (KCN) के एक तनु विलयन (0.1-0.3%) के साथ उपचारित किया जाता है।
  • स्वर्ण एक घुलनशील डाइसाइनोऑरेट(I) संकुल बनाने के लिए घुल जाता है।
  • अभिक्रिया: 4Au(s) + 8CN-(aq) + O2(g) + 2H2O(l) \rightarrow 4[Au(CN)2]-(aq) + 4OH-(aq)
  • यह प्रक्रिया अघुलनशील गैंग से अलग करके स्वर्ण को प्रभावी ढंग से सांद्रित करती है।

अपरिष्कृत धातु में अपचयन

साइनाइड निक्षालन के बाद, घुलित संकुल से स्वर्ण को पुनर्प्राप्त करने की आवश्यकता होती है।

1. जिंक द्वारा विस्थापन (मेरिल-क्रो प्रक्रिया)

• सिद्धांत: जिंक धूल जैसे एक विद्युतधनात्मक धातु को मिलाकर डाइसाइनोऑरेट(I) संकुल विलयन से स्वर्ण को अवक्षेपित किया जाता है। जिंक एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है, स्वर्ण को विस्थापित करता है।
• प्रक्रिया: [Au(CN)₂]⁻ आयनों वाले स्पष्ट विलयन को विवातित (जिंक के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए) किया जाता है और जिंक धूल के साथ उपचारित किया जाता है।
• अभिक्रिया: 2[Au(CN)2]-(aq) + Zn(s) \rightarrow [Zn(CN)4]2-(aq) + 2Au(s)
• अवक्षेपित स्वर्ण को छानकर, धोकर और सुखाकर अपरिष्कृत स्वर्ण (जिसे अक्सर “स्वर्ण कीचड़” या “स्वर्ण अवक्षेप” कहा जाता है) प्राप्त किया जाता है।

शोधन और शुद्धिकरण

अपचयन प्रक्रिया से प्राप्त अपरिष्कृत स्वर्ण में अशुद्धियाँ (जैसे Ag, Cu, Zn, Fe, Te) होती हैं। शोधन के लिए कई विधियों का उपयोग किया जाता है।

1. मिलर प्रक्रिया

• सिद्धांत: उच्च तापमान पर क्लोरीन गैस के साथ अभिक्रिया करके अशुद्धियों को दूर किया जाता है।
• प्रक्रिया: पिघले हुए अपरिष्कृत स्वर्ण (इसके गलनांक 1064 °C से ऊपर) में गैसीय क्लोरीन प्रवाहित की जाती है। Ag, Cu, Zn और Te जैसी अशुद्धियाँ क्लोरीन के साथ अभिक्रिया करके उनके संबंधित क्लोराइड बनाती हैं।
  • चांदी के लिए अभिक्रिया: 2Ag(l) + Cl2(g) \rightarrow 2AgCl(l)
• सिल्वर क्लोराइड (AgCl) और अन्य धातु क्लोराइड कम घने होते हैं और या तो एक अलग पिघली हुई परत के रूप में तैरते हैं या वाष्पशील होते हैं और निकल जाते हैं, जिससे अत्यधिक शुद्ध स्वर्ण बचता है। प्राप्त शुद्धता आमतौर पर 99.5-99.9% होती है।

2. विद्युत अपघटनी शोधन (वोहलविल प्रक्रिया)

• सिद्धांत: स्वर्ण को विद्युत अपघटन का उपयोग करके शुद्ध किया जाता है, जो अत्यधिक उच्च शुद्धता (99.999% तक) की अनुमति देता है।
• सेटअप:
  • एनोड: अशुद्धियाँ युक्त अपरिष्कृत स्वर्ण के ढले हुए ब्लॉक।
  • कैथोड: शुद्ध स्वर्ण पन्नी की पतली चादरें।
  • विद्युत अपघट्य: चालकता बनाए रखने और जल-अपघटन को रोकने के लिए हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) युक्त स्वर्ण क्लोराइड (AuCl₃) का एक जलीय विलयन।
• प्रक्रिया:
  • जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो एनोड से स्वर्ण और कम उत्कृष्ट धातुएँ (जैसे Cu, Zn, Fe) धनात्मक आयनों के रूप में विद्युत अपघट्य में घुल जाती हैं।
  • एनोड अभिक्रिया: Au(s) \rightarrow Au³⁺(aq) + 3e⁻ (और कम उत्कृष्ट धातुओं के लिए भी इसी तरह)
  • विलयन से केवल स्वर्ण आयन चुनिंदा रूप से कैथोड पर शुद्ध स्वर्ण के रूप में जमा होते हैं।
  • कैथोड अभिक्रिया: Au³⁺(aq) + 3e⁻ \rightarrow Au(s)
  • अधिक उत्कृष्ट धातुएँ (जैसे प्लैटिनम, पैलेडियम, रोडियम, चांदी) एनोड विभव पर नहीं घुलती हैं और “एनोड कीचड़” (एनोड मड) के रूप में नीचे गिर जाती हैं, जिसे बाद में इन मूल्यवान धातुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए संसाधित किया जाता है।
  • कम उत्कृष्ट धातुएँ विद्युत अपघट्य में घुली रहती हैं।
• यह विधि बहुत उच्च शुद्धता का स्वर्ण प्रदान करती है।