استخراج فلزات یکی از موضوعات بسیار مهم و مورد توجه به حساب می‌آید. یکی از روش‌های استخراج فلزات که در بین فلزات گرانبها محبوب‌تر است، روش لیچینگ (هیدرومتالورژی) میباشد.
وقتی فلزات در آب یا اسید قرار میگیرند، واکنش تولید گاز هیدروژن انجام شده و اتم های فلز به یون‌های آن تبدیل میشوند. اما هر اسیدی نمیتواند تمام فلزات را حل کند. یکی از اسیدهای مشهور که در صنعت و حوزه استخراج کاربرد زیادی دارد، اسید سولفوریک است. این ماده یکی از حلال های مناسب در بازیابی و استخراج فلزاتی مانند طلا، مس، روی ، سرب، وانادیوم، اورانیوم و ... است.
طلا به علت خواص ویژه از جمله مقاومت به خوردگی و زیبایی و همچنین کمیاب بودن، از عناصر گرانبها به شمار میرود. به این دلیل استخراج و بازیابی آن از موضوعات قابل توجه است. به علت خلوص کم طلا در سنگ معادن و همچنین نیاز به بازیافت مواد حاوی طلا از روش هیدرومتالورژی برای استخراج این فلز استفاده میشود.
اسید سولفوریک یکی از محلولهای موثر در استخراج طلا به شمار میرود. از خلوص بالای آن (98%خالص) برای این استخراج بهره میبرند. توانایی دیگر آن در تصفیه و خالص سازی طلا است. این توانایی منجر به این میشود، که به عنوان ابزاری ارزشمند در فرآیند طلاسازی به حساب آید. اما باید در حفاظت و نگهداری آن به نکات ایمنی توجه داشت و از خطرات آن آگاه بود تا در صورت بروز اتفاقات غیر منتظره اقدامات مناسب را انجام داد.
هدف این مقاله شرح مختصری در مورد روش‌های استخراج طلا با استفاده از اسید سولفوریک میباشد. به این منظور ابتدا به ویژگیهای کلی اسید سولفوریک پرداخته میشود و
سپس بحث اصلی استخراج طلا مطرح میشود.
ویژگی های شیمیایی و فیزیکی اسید سولفوریک
اسید سولفوریک با فرمول شیمیایی H
2SO
4 در حالت خالص مادهای بیرنگ، شفاف، بی‌بو، و با گرانروی (وسکوزیته) بالا است. چگالی آن
تقریبا دو برابر آب بوده ، به هر نسبتی در آب حل میشود و انحلال آن در آب بسیار گرمازا است. این اسید به تنهایی قابل احتراق نیست. غلظتهای مختلف از آن برای کاربردهای مختلف عرضه میشود. اسید سولفوریک میتواند با فلزات واکنش دهد ودر دماهای بالاتر، واکنش‌پذیری آن افزایش میباشد.
نحوه تولید اسید سولفوریک
ابتدا گوگرد و اکسیژن را در مجاورت هم قرار داده تا گاز گوگرد دی اکسید آزاد شود. سپس گوگرد دی اکسید به کمک کاتالیزور به گوگرد تری اکسید تبدیل میشود. با دمش گوگرد تری اکسید در آب، اسید پیرو سولفوریک (اولئوم) تولید میشود. در انتها به اسید پیرو سولفوریک آب اضافه میشود و اسید سولفوریک تهیه میشود.
کاربردهای اسید سولفوریک
- تهیه شوینده‌ها
- تهیه کود کشاورزی
- کاربرد خوراکی به منظور جلوگیری از رشد باکتری
- تصفیه نفت و گاز
- تولید مواد منفجره
- حوضه استخراج
- تولید داروهای ضد سرطان
- کاربرد تحت عنوان کاتالیزور
- در صنعت نساجی برای ساخت نوعی الیاف خاص
- شستشو و آماده‌سازی فلزات برای رنگ کردن آن‌ها و پوشاندن با پوشش ضدزنگ همچون لایه پسیو (محافظ) برای سرب(PbSO4)
- الکترولیت در باتری ها
- تصفیه آب
علائم تماس با اسید سولفوریک
- التهاب گلو و بيني، سردرد، كاهش ميزان تنفس
- التهاب شديد پوستی، سوختگي، ایجاد تاولهای پوستی
- آسيب شديد چشمي و گاهی كوري
- سوراخ شدن مری و معده در اثر بلعیدن
نکات ایمنی در استفاده از اسید سولفوریک
- نگهداري در مكان خشک و خنك
- نگهداری در ظروف شیشه‌ای و پلی اتیلن
- دور نگه داشتن از فلزات ،اكسيد فلزات، قلياها، الكل ها ، اكسيد كننده هاي قوي و اسيدها ی دیگر
- تهويه مناسب در محل نگهداری
- دور نگه داشتن از منابع حرارت و شعله
کاربرد اسید سولفوریک در صنعت طلا
کاربرد اسید سولفوریک برای طلا به دو صورت استخراج طلا و طلا سازی است.
کاربرد اسید سولفوریک در طلاسازی
کاربرد اسید سولفوریک در طلا سازی در سه زمینه تصفیه طلا، حکاکی و تشکیل پتینه روی جواهرات، چربیگیری و تمیز کردن جواهرات است.
تصفیه طلا
یکی از کاربرد های اسید سولفوریک ، تصفیه و خالص کردن طلا است. این اسید ناخالصی‌های طلا مانند نقره و مس را حل می کند و طلای خالص به شکل رسوب باقی می ماند.
حکاکی بر روی طلا
برای حکاکی و تشکیل پتینه روی جواهرات میتوان از این اسید استفاده کرد.
تمیز کردن طلا
یکی دیگر از توانایی های اسید سولفوریک حذف لایه اکسیداسیون از سطوح طلا است.
استخراج طلا توسط اسید سولفوریک
اسید سولفوریک به تنهایی نمیتواند طلا را در خود حل کند و از آن نمیتوان در مفهوم عام هیدرومتالورژی که حل کردن فلز مورد نظر و جداسازی آن است، استفاده کرد. اما روش های دیگری وجود دارند که با حل کردن فلزات دیگر فلز مورد نظر استخراج می شود. در فرآیند استخراج فلزات گرانبها از اسید سولفوریک برای حل کردن فلزات پایه و صرفا جهت خالص سازی استفاده میشود.
دو روشی که توسط اسید سولفوریک برای بازیابی طلا استفاده میشود روش مستقیم و روش آبکاری معکوس است. فرق این دو روش در اعمال جریان توسط باتری است.
استخراج طلا به روش مستقیم
در این استخراج ابتدا مواد اضافی مثل پوشش‌ها و پلاستیک‌ها جدا میشوند. سپس مقداری
اسید سولفوریک 98% اضافه
میشود. در این حین دما باید کمی بالا برود تا واکنش پذیری این ماده بیشتر شود. باید زمان داده شود تا اسید سولفوریک مواد و فلزات پایه را در خود حل کند. بعد از این مراحل ممکن است مقداری
اسید کلریدریک اضافه شود تا به فرایند رسوبدهی کمک شود. رسوب ایجاد شده که حاوی طلا است ، جدا میشود و برای بازیابی طلا از سایر ناخالصی‌ها تیزاب کاری میشود.
آبکاری معکوس طلا
پایدار بودن طلا و رسانایی الکتریکی بالای آن باعث شده است که در لوازم الکترونیکی مورد استفاده قرار گیرد. به منظور جلوگیری از هدررفت این فلز و استفاده مجدد از آن میتوان از آبکاری معکوس طلا استفاده کرد.
تجهیزات آبکاری معکوس طلا
برای این کار لازم است ابتدا یک سلول اسید سولفوریک تهیه کرد که از ۳ بخش مخزن ، الکترولیت و یک منبع تغذیه یا باتری تشکیل شده است. محلول الکترولیت آن از مقداری آب مقطر، اسید سولفوریک غلیظ ۹۵% و گلیسیرین تهیه میشود. فرآیند آبکاری معکوس در دمای ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی گراد انجام میشود.
در سلول اسید سولفوریک، سرب، کاتد و فلز آبکاری شده، آند است. وقتی جریان الکتریسیته برقرار شود ، بخش روکش که از جنس طلا است ، جدا شده و بخش های داخلی کامل در الکترولیت حل میشوند در انتها طلا با مقداری ناخالصی در ته سلول رسوب می کند. پس از این مرحله رسوبات جمع آوری شده و فیلتر میشوند. رسوب با تیزاب کاری بازیافت میشود و طلا در تیزاب با تبدیل شدن به یون حل میشود.
استفاده از اسید سولفوریک در استخراج طلا یکی از روش‌های کارآمد و موثر است که به دلیل ویژگیهای منحصربه‌فرد این اسید، توانسته است جایگاه ویژه‌ای در صنعت معدن‌کاری پیدا کند. هر چند استفاده از این روش مزایای زیادی دارد، اما نیاز به رعایت نکات ایمنی و مدیریت صحیح مواد زائد نیز ضروری است. در نهایت، اسید سولفوریک به عنوان یک ماده شیمیایی پرکاربرد در بسیاری از صنایع مختلف نقش مهمی ایفا می‌کند و همچنان به عنوان یکی از ابزارهای اصلی در استخراج و فرآوری فلزات با ارزش مانند طلا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
