सायनाइड गोल्ड कीचड़ के उपचार के लिए क्लोरीनीकरण प्रक्रिया

परिचय

सोना खनन उद्योग में, साइनाइड युक्त स्वर्ण कीचड़, साइनाइडीकरण प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होने वाला एक उप-उत्पाद है। इस कीचड़ में न केवल सोना और चांदी जैसी मूल्यवान धातुएँ होती हैं, बल्कि साइनाइड जैसे हानिकारक पदार्थ भी होते हैं। संसाधन पुनर्प्राप्ति और पर्यावरण संरक्षण दोनों के लिए साइनाइड युक्त स्वर्ण कीचड़ का उपचार अत्यंत महत्वपूर्ण है। क्लोरीनीकरण प्रक्रिया इस कीचड़ के उपचार की एक प्रभावी विधि के रूप में उभरी है, जो मूल्यवान धातुओं को अलग करने और साइनाइड युक्त पदार्थों को विषमुक्त करने का एक तरीका प्रदान करती है।

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया के सिद्धांत

ऑक्सीकरण और चयनात्मक विघटन

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया किसी विशेष माध्यम में धातुओं के अलग-अलग ऑक्सीकरण-अपचयन विभवों का लाभ उठाती है। साइनाइड युक्त स्वर्ण कीचड़ के उपचार के संदर्भ में, जब क्लोरीनीकरण कारक (जैसे अम्लीय माध्यम में सोडियम क्लोरेट) मिलाया जाता है, तो जस्ता, लोहा, सीसा और तांबा जैसी कम ऑक्सीकरण-अपचयन विभव वाली धातुएँ प्राथमिकता से ऑक्सीकृत होकर विलयन में घुल जाती हैं। उदाहरण के लिए, जलक्लोरिक अम्ल माध्यम में, स्वर्ण कीचड़ में मौजूद धातुएँ विलयन के साथ अभिक्रिया करती हैं। इसके बाद, जब सोडियम क्लोरेट मिलाया जाता है, तो यह विलयन के विभव को बढ़ा देता है, जिससे तांबा और अन्य अशुद्धियाँ जो जलक्लोरिक अम्ल में अघुलनशील होती हैं, पूरी तरह से ऑक्सीकृत होकर घुल जाती हैं। विलयन के विभव को सटीक रूप से नियंत्रित करके, चांदी और सोने जैसी कीमती धातुओं को अवशेष में छोड़ा जा सकता है।

साइनाइड विनाश

सोने के कीचड़ में मौजूद साइनाइड अत्यधिक विषैला होता है। क्लोरीनीकरण भी साइनाइड को नष्ट करने में भूमिका निभा सकता है। क्षारीय वातावरण में, जब क्लोरीन आधारित ऑक्सीकारक (जैसे क्लोरीन गैस, सोडियम हाइपोक्लोराइट आदि) मिलाया जाता है, तो साइनाइड पहले साइनेट में ऑक्सीकृत होता है और फिर आगे कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन में ऑक्सीकृत हो जाता है। सामान्य अभिक्रिया प्रक्रिया इस प्रकार है: क्षारीय विलयन की उपस्थिति में, मिलाया गया क्लोरीन युक्त ऑक्सीकारक OCl⁻ जैसे पदार्थ उत्पन्न करता है। साइनाइड (CN⁻) OCl⁻ के साथ अभिक्रिया करता है, और ऑक्सीकरण अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से, यह कम हानिकारक पदार्थों में परिवर्तित हो जाता है।

सायनाइड गोल्ड स्लज के उपचार में क्लोरीनीकरण प्रक्रिया के अनुप्रयोग चरण

pretreatment

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया से पहले, साइनाइड गोल्ड कीचड़ को आमतौर पर पूर्व उपचार की आवश्यकता होती है। इसमें कीचड़ के कण आकार को कम करने के लिए पीसने जैसी प्रक्रियाएँ शामिल हो सकती हैं, जो कीचड़ और क्लोरीनेटिंग एजेंट के बीच संपर्क क्षेत्र को बढ़ा सकती हैं, जिससे प्रतिक्रिया दक्षता में सुधार होता है। इसके अतिरिक्त, यदि कीचड़ में बड़ी मात्रा में अशुद्धियाँ हैं जो क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया में बाधा डाल सकती हैं, जैसे कि कुछ धातु ऑक्साइड या सल्फाइड की अत्यधिक मात्रा, तो इन हस्तक्षेप करने वाले पदार्थों को हटाने के लिए उपयुक्त अभिकर्मकों के साथ पूर्व-लीचिंग की जा सकती है।

क्लोरीनीकरण अभिक्रिया

1.प्रथम चरण क्लोरीनीकरण (अशुद्धता निष्कासन)

• क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया के पहले चरण में, मुख्य लक्ष्य साइनाइड गोल्ड कीचड़ से आधार धातुओं को निकालना है। कीचड़ को एक उपयुक्त अम्लीय माध्यम (आमतौर पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड) के साथ एक प्रतिक्रिया पोत में रखा जाता है। फिर, सोडियम क्लोरेट जैसे क्लोरीनेटिंग एजेंट को धीरे-धीरे जोड़ा जाता है। प्रतिक्रिया तापमान, अम्लता और क्लोरीनेटिंग एजेंट को जोड़ने की दर को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया तापमान को एक निश्चित सीमा के भीतर बनाए रखा जा सकता है, आमतौर पर लगभग 40 - 60 °C, और हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान की अम्लता को एक उपयुक्त सांद्रता में समायोजित किया जाता है, आमतौर पर लगभग 1 - 3 mol/L।

• इस प्रक्रिया के दौरान, प्रतिक्रिया प्रणाली की ऑक्सीकरण-अपचयन क्षमता की निगरानी की जाती है। जब क्षमता एक विशिष्ट सीमा तक पहुँच जाती है (उदाहरण के लिए, कुछ आधार धातुओं को हटाने के लिए, क्षमता को 400 - 450 mV के बीच नियंत्रित किया जा सकता है), जस्ता, लोहा और तांबे के कुछ भाग जैसी आधार धातुएँ ऑक्सीकृत हो जाती हैं और घोल में घुल जाती हैं। प्रतिक्रिया समय कीचड़ की संरचना और कण आकार के आधार पर भिन्न होता है, जो आम तौर पर 2 - 4 घंटे तक होता है।

2.दूसरा चरण क्लोरीनीकरण (सोना और चांदी पृथक्करण)

• अशुद्धता हटाने के पहले चरण के बाद, अवशेष में मुख्य रूप से सोना, चांदी और कुछ शेष अशुद्धियाँ होती हैं। क्लोरीनीकरण के दूसरे चरण में, स्थितियों को चुनिंदा रूप से सोने या चांदी को घोलने के लिए समायोजित किया जाता है। यदि लक्ष्य सोने को घोलना है, तो ऑक्सीकरण-अपचयन क्षमता को बढ़ाने के लिए प्रतिक्रिया स्थितियों को समायोजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, अधिक सोडियम क्लोरेट जोड़कर और अम्लता और तापमान को उचित रूप से समायोजित करके, क्षमता को उस सीमा तक बढ़ाया जा सकता है जहाँ सोना ऑक्सीकृत और घुल सकता है (आमतौर पर लगभग 1000 - 1050 mV)।

• जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, सोना घोल में घुलनशील गोल्ड क्लोराइड कॉम्प्लेक्स में बदल जाता है। कुछ स्थितियों में चांदी अघुलनशील सिल्वर क्लोराइड बना सकती है और अवशेष में रह सकती है। इस चरण के लिए प्रतिक्रिया समय लगभग 0.5 - 1 घंटे हो सकता है, जो कीचड़ में सोने की मात्रा पर निर्भर करता है।

धातु पुनर्प्राप्ति

1. सोने की वसूली

• सोने को घोल में गोल्ड क्लोराइड कॉम्प्लेक्स के रूप में घुलने के बाद, इसे अपचयन द्वारा पुनः प्राप्त किया जा सकता है। सोडियम सल्फाइट, ऑक्सालिक एसिड या हाइड्रैजीन जैसे अपचयन एजेंटों का उपयोग किया जा सकता है। सोडियम सल्फाइट को अपचयन एजेंट के रूप में उपयोग करते समय, घोल को उचित pH मान (आमतौर पर लगभग 1 - 2) पर समायोजित किया जाता है, और फिर धीरे-धीरे सोडियम सल्फाइट मिलाया जाता है। सोडियम सल्फाइट द्वारा गोल्ड क्लोराइड कॉम्प्लेक्स के अपचयन के लिए प्रतिक्रिया समीकरण है: 3H₂O + 3Na₂SO₃+2HAuCl₄ = 3Na₂SO₄ + 8HCl + 2Au।

• घोल के ऑक्सीकरण-अपचयन क्षमता को मापकर भी अपचयन प्रक्रिया की निगरानी की जाती है। अपचयन का अंतिम बिंदु तब निर्धारित किया जा सकता है जब क्षमता एक निश्चित मान तक पहुँच जाती है (उदाहरण के लिए, सोडियम सल्फाइट का उपयोग करके अपचयन के पहले चरण के लिए, अंतिम बिंदु क्षमता लगभग 590 - 730 mV हो सकती है)। अवक्षेपित सोने को फिर शुद्ध सोने के उत्पाद प्राप्त करने के लिए फ़िल्टर, धोया और सुखाया जाता है।

2.चांदी की रिकवरी

• यदि क्लोरीनीकरण के दूसरे चरण के बाद भी अवशेष में चांदी बची रहती है, तो चांदी को पुनः प्राप्त करने के लिए इसे आगे संसाधित किया जा सकता है। एक सामान्य विधि चांदी को घोलने के लिए अवशेष को उपयुक्त अभिकर्मक से उपचारित करना है, जैसे कि सिल्वर क्लोराइड को घोलने के लिए नाइट्रिक एसिड का उपयोग करके सिल्वर नाइट्रेट घोल बनाना। फिर, सिल्वर को इलेक्ट्रोलिसिस या उपयुक्त अपचयन एजेंट के साथ अपचयन जैसी विधियों द्वारा सिल्वर नाइट्रेट घोल से पुनः प्राप्त किया जा सकता है।

साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल उपचार

साइनाइड गोल्ड स्लज के क्लोरीनीकरण प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न अपशिष्ट जल में अवशिष्ट साइनाइड होता है। पर्यावरण निर्वहन मानकों को पूरा करने के लिए, इस अपशिष्ट जल का उपचार किया जाना चाहिए। इस प्रकार के अपशिष्ट जल के उपचार के लिए क्षारीय क्लोरीनीकरण एक सामान्य विधि है। क्षारीय वातावरण (pH > 10) में, अपशिष्ट जल में क्लोरीन आधारित ऑक्सीडेंट मिलाया जाता है। अपशिष्ट जल में मौजूद साइनाइड को पहले सायनेट में ऑक्सीकृत किया जाता है और फिर गैर-विषाक्त कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन में ऑक्सीकृत किया जाता है। साइनाइड के पूर्ण ऑक्सीकरण को सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया उचित मिश्रण और प्रतिक्रिया समय की स्थितियों के तहत की जाती है।

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया के लाभ

उच्च धातु पुनर्प्राप्ति दर

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया साइनाइड गोल्ड स्लज में मूल्यवान धातुओं की उच्च पुनर्प्राप्ति दर प्राप्त कर सकती है। प्रतिक्रिया स्थितियों और ऑक्सीकरण-अपचयन क्षमता को सटीक रूप से नियंत्रित करके, आधार धातु अशुद्धियों को प्रभावी ढंग से हटाते हुए, चुनिंदा रूप से सोने और चांदी को भंग करना और पुनर्प्राप्त करना संभव है। उदाहरण के लिए, अच्छी तरह से अनुकूलित प्रक्रियाओं में, सोने की वसूली दर 95% से अधिक तक पहुँच सकती है, और चांदी की वसूली दर भी अपेक्षाकृत अधिक हो सकती है, जो कि स्लज की प्रारंभिक संरचना पर निर्भर करती है।

कुशल साइनाइड विनाश

जैसा कि ऊपर बताया गया है, क्लोरीनीकरण प्रक्रिया सोने के गाद में मौजूद अत्यधिक विषैले साइनाइड को प्रभावी ढंग से नष्ट कर सकती है। यह पर्यावरण संरक्षण के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह पर्यावरण में साइनाइड की रिहाई को रोक सकता है, जिससे मानव स्वास्थ्य और पारिस्थितिकी पर्यावरण को होने वाले संभावित नुकसान को कम किया जा सकता है।

विभिन्न आपंक रचनाओं के प्रति अनुकूलनशीलता

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया विभिन्न संरचनाओं वाले सायनाइड गोल्ड स्लज के लिए अच्छी अनुकूलनशीलता दिखाती है। चाहे स्लज में सोना, चांदी और विभिन्न आधार धातुओं की मात्रा अधिक हो या कम, क्लोरीनीकरण एजेंट के प्रकार और मात्रा, प्रतिक्रिया तापमान, अम्लता और ऑक्सीकरण-कमी क्षमता जैसी प्रतिक्रिया स्थितियों का उचित समायोजन प्रभावी उपचार प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया में चुनौतियाँ और समाधान

उपकरण संक्षारण

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया में अम्लीय और ऑक्सीकरण करने वाला वातावरण उपकरणों के गंभीर क्षरण का कारण बन सकता है। क्लोरीन युक्त ऑक्सीडेंट और अम्लीय माध्यम, विशेष रूप से हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग प्रतिक्रिया वाहिकाओं, पाइपलाइनों और अन्य उपकरणों को संक्षारित कर सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, संक्षारण प्रतिरोधी सामग्रियों का चयन करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया वाहिकाओं को उच्च गुणवत्ता वाले स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम मिश्र धातुओं जैसी सामग्रियों से बनाया जा सकता है, या रबर या ग्रेफाइट जैसी संक्षारण प्रतिरोधी सामग्रियों से बनाया जा सकता है। समय पर संक्षारण से संबंधित समस्याओं का पता लगाने और उन्हें ठीक करने के लिए उपकरणों का नियमित निरीक्षण और रखरखाव भी आवश्यक है।

विषैले उप-उत्पादों का उत्पादन

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया के दौरान, विशेष रूप से साइनाइड युक्त पदार्थों के उपचार में, विषाक्त उप-उत्पादों के निर्माण का जोखिम होता है। उदाहरण के लिए, जब साइनाइड का ऑक्सीकरण होता है, तो साइनोजेन क्लोराइड, जो विषाक्त होता है, का उत्पादन हो सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, उचित प्रतिक्रिया स्थितियों को सख्ती से नियंत्रित करने की आवश्यकता है। साइनाइड ऑक्सीकरण के मामले में, क्षारीय वातावरण बनाए रखने से साइनोजेन क्लोराइड के निर्माण को रोका जा सकता है। इसके अतिरिक्त, विषाक्त गैसों के संचय से बचने के लिए उत्पादन क्षेत्र में उचित वेंटिलेशन और गैस उपचार प्रणाली स्थापित की जानी चाहिए।

उच्च ऊर्जा और अभिकर्मक खपत

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया में अक्सर हीटिंग, सरगर्मी और उपकरणों के संचालन के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, क्लोरीनेटिंग एजेंट और अन्य अभिकर्मकों के उपयोग में भी लागत आती है। ऊर्जा और अभिकर्मक खपत को कम करने के लिए, प्रक्रिया अनुकूलन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया की स्थिति को अनुकूलित करके प्रतिक्रिया दक्षता में सुधार करके, अनावश्यक हीटिंग और सरगर्मी के समय को कम करके, और बेहतर प्रक्रिया डिजाइन और नियंत्रण के माध्यम से अभिकर्मकों की उपयोग दर में सुधार करके।

निष्कर्ष

क्लोरीनीकरण प्रक्रिया साइनाइड गोल्ड स्लज के उपचार के लिए एक आशाजनक विधि है। यह मूल्यवान धातुओं की वसूली और साइनाइड युक्त पदार्थों के विषहरण को जोड़ती है। हालाँकि इसके अनुप्रयोग में कुछ चुनौतियाँ हैं, लेकिन प्रौद्योगिकी के निरंतर सुधार और उचित समाधानों को अपनाने के साथ, क्लोरीनीकरण प्रक्रिया सोने के निष्कर्षण उद्योग में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है, जो आर्थिक लाभ और पर्यावरण संरक्षण दोनों में योगदान देती है।