బంగారం (Au) లోహ సంగ్రహణ శాస్త్రం మరియు పారిశ్రామిక సంగ్రహణం

బంగారం (Au) లోహ సంగ్రహణ శాస్త్రం మరియు పారిశ్రామిక సంగ్రహణం

బంగారం (Au) తుప్పు నిరోధకత మరియు అధిక విద్యుత్ వాహకతకు ప్రసిద్ధి చెందిన ఒక ఉత్కృష్ట లోహం. దీని సంగ్రహణ ప్రధానంగా సహజసిద్ధమైన లోహాన్ని తిరిగి పొందడంపై దృష్టి సారిస్తుంది.

సహజ లభ్యత & ప్రధాన ధాతువులు

బంగారం దాని అత్యంత తక్కువ క్రియాశీలత కారణంగా ప్రధానంగా దాని సహజ (స్వేచ్ఛా) స్థితిలో లభిస్తుంది.

• సహజ బంగారం: క్వార్ట్జ్ సిరలు మరియు ఒండ్రు (ప్లేసర్) నిక్షేపాలలో నగ్గెట్స్, రేకులు లేదా చక్కటి కణాలుగా వ్యాపించి ఉంటుంది.
• మిశ్రమాలు: తరచుగా వెండితో కలిపి మిశ్రమంగా లభిస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రమ్ ను ఏర్పరుస్తుంది.
• టెల్ల్యురైడ్స్: తక్కువ సాధారణం, కానీ బంగారం టెల్ల్యురైడ్స్‌గా లభిస్తుంది, ఉదా., కలావరైట్ (AuTe₂) మరియు సిల్వనైట్ ((Ag,Au)Te₂). పారిశ్రామిక సంగ్రహణం కోసం, సహజ బంగారం ప్రాధమిక లక్ష్యం.

ధాతువు యొక్క సాంద్రీకరణ

సాంద్రీకరణ పద్ధతి బంగారు ధాతువు యొక్క స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

1. గురుత్వాకర్షణ పృథక్కరణ

• సూత్రం: గాంగ్యూ పదార్థాలతో (ఉదా., క్వార్ట్జ్, విశిష్ట గురుత్వాకర్షణ ~2.65 g/cm³) పోలిస్తే బంగారం యొక్క అధిక విశిష్ట గురుత్వాకర్షణ (19.3 g/cm³) ను ఉపయోగిస్తుంది.
• ప్రక్రియ: ఒండ్రు నిక్షేపాలు లేదా చక్కగా పొడి చేయబడిన ధాతువుల కోసం, ప్యానింగ్, స్లూసింగ్ మరియు జిగ్గింగ్ వంటి పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి. నీరు తేలికపాటి గాంగ్యూ కణాలను కడిగివేస్తుంది, బరువైన బంగారు కణాలను వెనుకకు వదిలివేస్తుంది.

2. రసాయన లీచింగ్ (సైనైడ్ ప్రక్రియ / మాక్‌ఆర్థర్-ఫారెస్ట్ ప్రక్రియ)

• సూత్రం: బంగారం, దాని సహజ స్థితిలో ఉన్నప్పటికీ, గాలి (ఆక్సిజన్) సమక్షంలో విలీన ఆల్కలీ సైనైడ్‌ల ద్వారా ఎంపిక చేసి కరిగించబడుతుంది. ఇది తక్కువ-గ్రేడ్ ధాతువులు మరియు చక్కగా వ్యాపించిన బంగారం కోసం అత్యంత సాధారణ పద్ధతి.
• ప్రక్రియ:
  • చక్కగా పొడి చేయబడిన బంగారు ధాతువును గాలి (ఆక్సీకరణ కారకంగా) మరియు నీటి సమక్షంలో సోడియం సైనైడ్ (NaCN) లేదా పొటాషియం సైనైడ్ (KCN) యొక్క విలీన ద్రావణం (0.1-0.3%) తో చికిత్స చేస్తారు.
  • బంగారం కరిగి కరిగే డైసైనోఆరేట్(I) సముదాయాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
  • చర్య: 4Au(s) + 8CN-(aq) + O2(g) + 2H2O(l) \rightarrow 4[Au(CN)2]-(aq) + 4OH-(aq)
  • ఈ ప్రక్రియ కరగని గాంగ్యూ నుండి బంగారాన్ని వేరు చేయడం ద్వారా దానిని సమర్థవంతంగా సాంద్రీకరిస్తుంది.

ముడి లోహంగా క్షయీకరణ

సైనైడ్ లీచింగ్ తర్వాత, కరిగిన సముదాయం నుండి బంగారాన్ని తిరిగి పొందాలి.

1. జింక్ ద్వారా స్థానభ్రంశం (మెర్రిల్-క్రోవ్ ప్రక్రియ)

• సూత్రం: జింక్ పొడి వంటి ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ లోహాన్ని జోడించడం ద్వారా డైసైనోఆరేట్(I) సముదాయ ద్రావణం నుండి బంగారం అవక్షేపించబడుతుంది. జింక్ క్షయకరణ కారకంగా పనిచేస్తుంది, బంగారాన్ని స్థానభ్రంశం చేస్తుంది.
• ప్రక్రియ: [Au(CN)₂]⁻ అయాన్లను కలిగి ఉన్న స్వచ్ఛమైన ద్రావణాన్ని డీ-ఎరేట్ చేసి (జింక్ ఆక్సీకరణను నిరోధించడానికి) జింక్ పొడితో చికిత్స చేస్తారు.
• చర్య: 2[Au(CN)2]-(aq) + Zn(s) \rightarrow [Zn(CN)4]2-(aq) + 2Au(s)
• అవక్షేపించబడిన బంగారాన్ని వడపోసి, కడిగి, ఆరబెడతారు, దీనివల్ల ముడి బంగారం (“బంగారు బురద” లేదా “బంగారు అవక్షేపం” అని కూడా పిలుస్తారు) లభిస్తుంది.

శుద్ధి మరియు పవిత్రీకరణ

క్షయకరణ ప్రక్రియ నుండి పొందిన ముడి బంగారం మలినాలను (ఉదా., Ag, Cu, Zn, Fe, Te) కలిగి ఉంటుంది. శుద్ధి కోసం అనేక పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి.

1. మిల్లర్ ప్రక్రియ

• సూత్రం: అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద క్లోరిన్ వాయువుతో చర్య జరిపి మలినాలను తొలగిస్తారు.
• ప్రక్రియ: ద్రవ రూపంలో ఉన్న ముడి బంగారం (దాని ద్రవీభవన స్థానం 1064 °C పైన) ద్వారా వాయురూప క్లోరిన్ ను పంపిస్తారు. Ag, Cu, Zn మరియు Te వంటి మలినాలు క్లోరిన్‌తో చర్య జరిపి వాటి సంబంధిత క్లోరైడ్‌లను ఏర్పరుస్తాయి.
  • వెండి కోసం చర్య: 2Ag(l) + Cl2(g) \rightarrow 2AgCl(l)
• వెండి క్లోరైడ్ (AgCl) మరియు ఇతర లోహ క్లోరైడ్‌లు తక్కువ సాంద్రత కలిగి ఉంటాయి మరియు అవి ప్రత్యేక ద్రవ పొరగా తేలుతాయి లేదా బాష్పశీలంగా ఉండి తప్పించుకుంటాయి, అత్యంత స్వచ్ఛమైన బంగారాన్ని వదిలివేస్తాయి. సాధించిన స్వచ్ఛత సాధారణంగా 99.5-99.9% ఉంటుంది.

2. విద్యుద్విశ్లేషణ శుద్ధి (వోల్‌విల్ ప్రక్రియ)

• సూత్రం: విద్యుద్విశ్లేషణను ఉపయోగించి బంగారాన్ని శుద్ధి చేస్తారు, ఇది అత్యంత అధిక స్వచ్ఛతను (99.999% వరకు) అనుమతిస్తుంది.
• అమరిక:
  • యానోడ్: మలినాలను కలిగి ఉన్న ముడి బంగారం యొక్క అచ్చు బ్లాక్‌లు.
  • కాథోడ్: స్వచ్ఛమైన బంగారు రేకు యొక్క సన్నని షీట్లు.
  • విద్యుద్విశ్లేష్యం: వాహకతను నిర్వహించడానికి మరియు జల విశ్లేషణను నిరోధించడానికి హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) కలిగిన బంగారు క్లోరైడ్ (AuCl₃) యొక్క జల ద్రావణం.
• ప్రక్రియ:
  • విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపినప్పుడు, యానోడ్ నుండి బంగారం మరియు తక్కువ ఉత్కృష్ట లోహాలు (ఉదా., Cu, Zn, Fe) విద్యుద్విశ్లేష్యంలో ధన అయాన్లుగా కరుగుతాయి.
  • యానోడ్ చర్య: Au(s) \rightarrow Au³⁺(aq) + 3e⁻ (మరియు తక్కువ ఉత్కృష్ట లోహాలకు కూడా ఇలాగే ఉంటుంది)
  • ద్రావణం నుండి బంగారు అయాన్లు మాత్రమే ఎంపిక చేసి స్వచ్ఛమైన బంగారంగా కాథోడ్‌పై నిక్షిప్తం అవుతాయి.
  • కాథోడ్ చర్య: Au³⁺(aq) + 3e⁻ \rightarrow Au(s)
  • మరింత ఉత్కృష్ట లోహాలు (ఉదా., ప్లాటినం, పల్లాడియం, రోడియం, వెండి) యానోడ్ పొటెన్షియల్ వద్ద కరగవు మరియు “యానోడ్ బురద” (యానోడ్ మట్టి) గా అడుగుకు చేరుతాయి, వీటిని ఈ విలువైన లోహాలను తిరిగి పొందడానికి తర్వాత ప్రాసెస్ చేస్తారు.
  • తక్కువ ఉత్కృష్ట లోహాలు విద్యుద్విశ్లేష్యంలో కరిగిపోతాయి.
• ఈ పద్ధతి అత్యంత అధిక స్వచ్ఛత గల బంగారాన్ని అందిస్తుంది.