روش های آنالیز طلا
آنالیز طلا جزو آنالیز فلزات گرانبهاست و با توجه به ارزش بالای فلز طلا، از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. منظور از آنالیز طلا، اندازه گیری و محاسبه میزان طلا یا به عبارت دیگر عیار طلا در سنگ های معدنی است. این فلز گرانبها به جهت خاصیت چکش خواری در ساخت جواهرات مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله خصوصیات دیگر طلا، مقاومت این فلز در برابر هوا، آب و اکسید شدن می باشد.
این فلز گرانبها را معمولا می توان در ماسه‌ها و آبرفت‌هایی که از تجزیه سنگ‌ها حاصل می شود یا در رگه‌های کوارتزدار در سنگ‌های دگرگونی و اسلیتی، استخراج از خاک های معدنی و یا منابع دیگری نظیر ضایعات الکترونیکی یافت. عیار پایین طلا در نمونه ها (در حد چند ppb)، پراکندگی آن در کانی ها، سنگ ها و رسوبات، شدت کم خطوط طیفی طلا و وجود ناخالصی هایی مانند مس و نقره، باعث شده تا آنالیز این فلز گرانبها چندان آسان نباشد.
بیشتر بخوانید: روش های آنالیز باقیمانده سموم و آفت کش ها
روش آنالیز طلا
برای آنالیز طلا و بررسی حضور و میزان طلا در مواد معدنی و نمونه های دیگر از روش های مختلفی استفاده می شود، که هر کدام از آنها بسته به عیار طلا در سنگ های معدنی متفاوت است. در صورتی که غلظت طلا در سنگ های معدنی پایین باشد، مشخصه یابی توسط روش هایی مانند XRF و EDX انجام می شود. روش XRF نشان می دهد آیا طلا در نمونه وجود دارد یا خیر و روش دقیق و کمی برای این منظور نیست.
با استفاده از SEM و EDX می توان طلا را که پیوسته به فازهای آلومیناسیلیکاتی است را شناسایی کرد. روش های تخصصی و دقیق تر برای غلظت کم طلا، روش های فایر اسی و آکوارجیا می باشند. برای غلظت طلای بالاتر از روش های دیگری مانند اسکرین فایر اسی استفاده می شود.
برای سنگ های معدنی هضم اسیدی انجام می شود، برای تعیین بالاترین عیار طلا بعد از روش های هضم اسیدی، روش های عیار سنجی شیمیایی مانند آکوآرجیا و فایر اسی مورد استفاده قرار می گیرد. سپس با استفاده از ICP-OES میزان آهن، آلومینیوم، سولفور و آرسنیک موجود در آن تعیین می شود.
به کارگیری روش فایر اسی برای تعیین عیار طلا در مقایسه با آکوارجیا قابل اعتماد تر است چون میزان دخالت سایر مواد اضافی موجود در سنگ معدنی را کاهش می دهد. جهت آزادسازی طلا نیاز به دما و فشار بالا برای لیچینگ است که برای دستیابی به این منظور باید از اسید هیدروفلوریک جهت جداسازی طلا استفاده گردد. قابل اعتمادترین روش برای تعیین عیار طلا، روش ICP-OES وابسته به درجه آزادسازی طلا در طول فرآیند هضم اسیدی می باشد.
برای خوانش میزان طلا در نمونه ها، ابتدا ۲۰ گرم از نمونه ی مورد نظر هضم تیزابی می شود و با استفاده از جاذب کربنی و واجذب آن در حلال ثانویه، پیش تغلیظ شده و پس از آن توسط دستگاه ICP-OES یا AAS خوانش نهایی انجام می شود.
معمولا برای تعیین میزان طلای موجود از دستگاه ICP_OES استفاده می شود که در آن از طریق مقایسه ی نشر نمونه با مربوط به محلولهای استاندارد، میزان طلای موجود مشخص می شود.
بیشتر بخوانید: روش های آنالیز آب
طیف سنج جذب اتمی یا همان AAS روش دیگر خوانش مقدار طلا است. روش کار به این صورت است که خاکستر نمونه همراه مقدار کمی گرافیت در داخل الکترود گرافیتی قرار می گیرد تا آماده سوختن در طیف سنج شود. در این فرآیند از قوس الکتریکی به عنوان منبع انرژی استفاده می شود و پس از عبور نشر نمونه از یک گریتینگ و تجزیه نور، از صفحه عکاسی برای آشکارسازی آن استفاده می شود. برای محاسبات کمی، از شدت نشر اتفاق افتاده در طول موج طلا به عنوان سیگنال متناسب با غلظت استفاده می شود.
اولین مرحله در استخراج و جداسازی طلا از سنگ شناسایی و تشخیص سنگ طلا است. در تشخیص ظاهری خاک طلا نیاز به اطلاعات کانی شناسی برای تشخیص طلاست کانی شناسان از طریق تشخیص عناصر همراه با سنگ های حاوی طلا تخمینی از احتمال وجود طلا را می دهند.
روش های آنالیز و تشخیص سنگ طلا
آنالیز یا تست با روش ذوب fire assay
مرحله آماده سازی:
در این روش ابتدا سنگ مضنون به طلا کاملا پودر می شود و خاک پودر شده طلا با مواد کمک ذوب که معمولا شامل اکسید سرب، کربنات سدیم، بوراکس، سیلیس، نیترات سدیم و … ترکیب می شود. مقدار و میزان کمک ذوب ها نسبت به ترکیبات و عناصر موجود در خاک طلا تعیین می شود.
بیشتر بخوانید: تیتراسیون اسید سولفوریک و سود مایع
مرحله ذوب:
پس از ترکیب مواد با خاک پودر شده، کل مواد داخل بوته ذوب طلا ریخته می شود و داخل کوره قرار می گیرد. پس از ذوب مواد مذاب داخل پاتیل چدنیریخته می شود. بخش فلزی مواد مذاب که حاوی آلیاژ سرب و فلزات گرانبهاست به دلیل چگالی بالا در کف پاتیل و سرباره که حاوی ناخالصی هاست در قسمت بالا قرار می گیرد.
مرحله کوپلاسیون:
قسمت فلزی آلیاژ سرب با فلزات گرانبها با چکش از سرباره جدا می شود. آلیاژ سرب داخل بوته کوپل قرار می گیرد و آن را داخل کوره قرار می دهند و به مقدار حدود ۴ برابر طلای مورد انتظار در خاک نقره به مذاب آلیاژ اضافه می کنند. البته می توان نقره را به صورت پودری به همراه کمک ذوب با خاک در مرحله قبل مخلوط کرد، پس از حرارت در کوره، سرب به اکسید سرب تبدیل شده و در آخر آلیاژ نقره و طلا که در برابر اکسید شدن مقاوم هستند باقی می ماند.
مرحله جداسازی طلا:
آلیاژ نقره و طلا به داخل اسید نیتریک گرم منتقل می شود، نقره در اسید نیتریک حل می شود و طلا باقی می ماند. طلای باقی مانده در تیزاب سلطانی حل می شود و با دستگاه icp یا جذب اتمی، میزان طلا در محلول خوانده می شود.
در آخر میزان طلای خوانده شده با دستگاه با میزان خاک تست شده تطبیق و میزان طلا موجود در سنگ نمونه محاسبه می شود.
تست خاک طلا با سیانور
در این روش خاک داخل بطری ریخته می شود، بعد آب ریخته می شود و با آهک قلیایی می شود، سپس سیانور به آن اضافه شده و روی غلتک های چرخان با دور پایین به مدت ۲۴ ساعت قرار می گیرد. البته برای تست سیانیدی می توان از یک بشر و یک همزمن نیز به جای روش باتل رول استفاده کرد.
پس از پایان ۲۴ ساعت میزان طلای موجود در محلول سیانیدی توسط دستگاه icp خوانده می شود و بعد با میزان خاک تست شده تطبیق و میزان طلا در یک تن بر حسب پی پی ام (ppm) محاسبه می شود.
بیشتر بخوانید: تفاوت جذب اتمی با ICP
تست و تشخیص سنگ طلا با تیزاب سلطانی
در روش تیزاب سلطانی، سنگ حاوی طلا کاملا پودر می شود. بنا به نیاز عناصر مزاحم طی چند مرحله اسید شویی می شود و در تیزاب سلطانی و روی حرارت قرار می گیرد. پس از آن توسط دستگاه جذب اتمی مقدار طلا موجود در خاک حاوی طلا خوانده می شود.
در این روش نیز طلای خوانده شده با میزان خاک تست مطابقت و طلای موجود در خاک محاسبه می شود.
در روش تست میدانی و آماتوری با استفاده از کلرید قلع، طلای موجود در تیزاب سلطانی تشخیص داده می شود.
معمولا میزان طلای محاسبه شده در تیزاب سلطانی در نمونه سیلیسی کمتر از روش فایر اسی قرائت می شود این هم به دلیل گرفتار شدن طلا در سیلیس است که با پودر کردن سنگ به مش های ریزتر می توان این مشکل را حل کرد.
ترکیب شناخته شده تیزاب سلطانی مخلوط ۳ به ۱ اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک است. همچنین با ترکیب ۴ به ۱ نیز ساخته می شود. نقش اسید نیتریک در این ترکیب به عنوان اکسید کننده است که با اکسید کرده فلز انحلال آن را تسهیل می کند.
تست و تشخیص سنگ طلا با سیانور
روش دیگری که برای تشخیص طلا از سنگ استفاده می شود روش سیانور است، در این روش هم ابتدا سنگ طلا آسیاب می شود و در آزمایشگاه ها بوسیله روش باتل رول Bottle Roll تست انجام می شود.
استفاده از نتایج آنالیز در جداسازی طلا از سنگ
برای تشخیص طلای موجود در سنگ روش فایر اسی کافیست بدانید چه مقدار طلا در سنگ موجود است، اما برای پیاده سازی جداسازی طلا از سنگ کافی نیست. به همین دلیل برای تشخیص بهینه ترین و بهترین روش اجرا نیاز است این سه روش با مش بندهای مختلف و پارامترهای مختلف انجام شود و در نهایت مشخص شود چه پیش فرآوری و به چه مقدار سیانید و اکسیژن و زمان برای پیاده سازی صنعتی روش سیانور نیاز است.