كيفية إعادة تدوير المعادن الثمينة

إن إعادة تدوير المعادن الثمينة هي عملية منهجية تتضمن خطوات أساسية تشمل الكشف والتصنيف والمعالجة المسبقة واستخراج المعادن والتكرير والتطهير.

يُشكل الاختبار والتصنيف أساس تحديد قيمة الخردة، وعادةً ما يُستخدم فيهما تقنيات اختبار غير إتلافية باستخدام معدات متخصصة لتحديد محتوى المعادن وأنواعها بسرعة. تتضمن مرحلة المعالجة المسبقة سحق المواد وفرزها وإزالة الشوائب السطحية لتحضيرها للاستخراج اللاحق. تُحقق تقنيات المعالجة المسبقة الفيزيائية الآن تفكيكًا دقيقًا على مستوى الميكرون. من خلال السحق متعدد المراحل، والفصل المغناطيسي، والفصل بالتيار الدوامي، وغيرها من العمليات، يتم فصل المعادن بكفاءة عن اللافلزات داخل الخردة المختلطة.

تعتمد مرحلة استخلاص المعادن على استخدام تقنيات الصهر الحراري، أو الهيدروميتالورجيا، أو الحيوي، وذلك حسب نوع الخردة. تجمع ابتكارات الصهر الحراري بين الصهر التقليدي عالي الحرارة وتقنية البلازما، حيث تصل مشاعل البلازما إلى 10,000 درجة مئوية لتحليل المواد العضوية في الخردة المعقدة تحليلاً دقيقاً، مع إثراء معادن متعددة في آن واحد.

تستخدم تقنية المعادن المائية محاليل كيميائية متنوعة لإذابة المعادن الثمينة وفصلها انتقائيًا. وتُعدّ التكرير والتنقية خطوتين أساسيتين للحصول على معادن عالية النقاء، حيث تُحقق تقنيات مثل التكرير الكهربائي والاختزال الكيميائي نقاءً يتجاوز 99.95%.

كيفية استعادة معادن مجموعة البلاتين

تشمل معادن مجموعة البلاتين (PGMs) البلاتين والبلاديوم والروديوم والإيريديوم والروثينيوم. تشترك هذه المعادن في خصائص فيزيائية وكيميائية متشابهة، كما تشترك في عمليات استخلاصها. توجد هذه المعادن عادةً في المحفزات الصناعية ، والنفايات الإلكترونية، وخردة المجوهرات، وتتميز بقيمة استخلاص عالية.

يتطلب استخلاص معادن مجموعة البلاتين تقنيات متخصصة، وعادةً ما تستخدم عمليات التعدين المائي. وتشمل هذه العمليات إذابة الماء الملكي، والاستخلاص بالمذيبات، والتبادل الأيوني، والاختزال بالترسيب. كما تُستخدم طرق التعدين الحراري بشكل شائع لنفايات معادن مجموعة البلاتين عالية الجودة، حيث يتم فصل المعادن الثمينة عن المواد الأساسية من خلال الصهر في درجات حرارة عالية.

لاستعادة معادن مجموعة البلاتين من محفزات السيارات، تُمكّن عملية "الترسيب بالذوبان" التي طورتها شركات ألمانية من الترسيب الانتقائي لهذه المعادن من خلال التحكم في درجة الحموضة (pH) ودرجة الحرارة. يحقق هذا نقاءً بنسبة 99.99% بتكلفة أقل بنسبة 35% من تكرير الخام الأولي.

يكمن التحدي التقني في استعادة معادن مجموعة البلاتين في تشابه خصائصها الكيميائية، مما يتطلب تحكمًا دقيقًا في معايير عملية الفصل والتنقية. تستخدم الشركات المتقدمة عالميًا تقنيات مبتكرة، مثل صهر البلازما واستخلاص السوائل فوق الحرجة، لتحسين كفاءة الاستعادة ونقاء المنتج.

خطوات إعادة تدوير المعدن الثمين البلاتين

تبدأ عملية إعادة تدوير البلاتين، وهو معدن ثمين، عادةً بمرحلة المعالجة الأولية. تُنظف الخردة المحتوية على البلاتين وتُجفف وتُسحق ميكانيكيًا لزيادة مساحة سطحها. يلي ذلك التحميص التأكسدي، الذي يُحوّل البلاتين إلى حالة مؤكسدة لتعزيز قابليته للذوبان.

بعد ذلك، تُستخدم عملية إذابة الماء الملكي. في ظل ظروف درجة حرارة ونسبة حموضة مُتحكم بها، يُحوَّل البلاتين إلى مركبات قابلة للذوبان. يخضع المحلول المُرشَّح لعملية ترسيب اختزال، حيث تُختزل عوامل الاختزال، مثل غاز الهيدروجين أو الفورمالديهايد، أيونات البلاتين إلى رواسب بلاتينية معدنية.

يُرشَّح البلاتين المُترسب، ويُغسل، ويُكلس في درجات حرارة عالية لإنتاج مسحوق أو كتل معدنية بلاتينية نقية. تستخدم الشركات المتقدمة عالميًا تقنية صهر البلازما لمعالجة نفايات الألومينا المحتوية على البلاتين، مما يُقلل استهلاك الطاقة بنسبة 30% مقارنةً بالطرق التقليدية.

خطوات استعادة الروثينيوم المعدني الثمين

تبدأ عملية الاستعادة بجمع النفايات وإدارتها بطريقة ذكية وتتبعها، باستخدام تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) لتتبع المواد المحتوية على الروثينيوم. وتستخدم مرحلة المعالجة الأولية عملية "السحق والفصل المغناطيسي والتصنيف الهوائي" لفصل المعادن عن البلاستيك في النفايات، مما يرفع درجة نقائها إلى 95%.

تعتمد مرحلة الاستخلاص على عملية مُدمجة تجمع بين "الصهر المعدني الحراري والتكرير المعدني المائي". تُصهر النفايات المحتوية على الروثينيوم في فرن قوس كهربائي بدرجة حرارة 1500 درجة مئوية، مما يُفصل الروثينيوم عن المعادن الأخرى بنسبة استخلاص تبلغ 92%. تُنقل المواد المتبقية إلى ورشة المعالجة المعدنية المائية، حيث تُذاب باستخدام الماء الملكي، ويُترسب الروثينيوم عبر مشتقات الثيويوريا.

تستخدم مرحلة التكرير معدات التقطير الفراغي. في بيئة نيتروجين سائل عند درجة حرارة -196 درجة مئوية، تُفصل تدرجات الحرارة المُتحكم بها الروثينيوم عن معادن مجموعة البلاتين الأخرى. تُحقق هذه الطريقة نقاءً للروثينيوم يتجاوز 99.99%، مُلبيةً بذلك طلب صناعة أشباه الموصلات على مواد فائقة النقاء.

عملية استعادة الروديوم

تشبه عملية استخلاص الروديوم عملية استخلاص معادن أخرى من مجموعة البلاتين، ولكنها تتطلب تقنيات فصل أكثر دقة. ولأن الروديوم غالبًا ما يتواجد مع معادن أخرى من مجموعة البلاتين، فإن الكشف الدقيق عن محتواه وتركيبه ضروري قبل استخلاصه.

تعتمد عملية الاستخلاص عادةً على تقنيات هيدروميتالورجية، بما في ذلك إذابة الماء الملكي، والاستخلاص بالمذيبات، والترسيب الانتقائي. وتُفصل مواد استخلاص متخصصة، مُطورة عالميًا، الروديوم بفعالية عن المعادن النفيسة الأخرى بناءً على خصائصه الفريدة.

تعتمد مراحل التكرير بشكل أساسي على التكرير الكهربائي أو طرق الاختزال الكيميائي للحصول على معدن الروديوم عالي النقاء. يكمن التحدي التقني في استخلاص الروديوم في خموله الكيميائي العالي، مما يتطلب درجات حرارة وضغوطًا عالية، أو محفزات متخصصة لإذابته ومعالجته بفعالية.

خطوات استعادة البلاديوم المعدني الثمين

تبدأ عملية استخلاص البلاديوم من المعدن الثمين بالمعالجة الحمضية المسبقة، حيث يتم ضبط درجة حموضة السائل المُستهلَك إلى ما بين 2 و3 لإذابة أيونات البلاديوم من المركبات المعقدة. يلي ذلك استخلاص سائل-سائل، حيث يُضاف مذيب عضوي ثلاثي أوكتيل أمين. ينقل البلاديوم أيونات البلاديوم بشكل انتقائي من الطور المائي إلى الطور العضوي.

يُحرَّك الخليط بعد ذلك عند درجة حرارة ثابتة تبلغ ٢٥ درجة مئوية لمدة ٣٠ دقيقة، لتحقيق كفاءة استخلاص تتجاوز ٩٥٪. تستخدم عملية الاستخلاص محلول ثيويوريا لنقل أيونات البلاديوم من الطور العضوي إلى الطور المائي، مما يؤدي إلى تركيز البلاديوم من عشرات الأجزاء في المليون في سائل النفايات الأصلي إلى عدة آلاف من الأجزاء في المليون.

تتم مرحلة الاختزال الكيميائي في مفاعل مُتحكم بدرجة حرارته. يُضاف غاز الهيدروجين تدريجيًا إلى محلول أيونات البلاديوم مع الحفاظ على نطاق درجة حرارة دقيق يتراوح بين 60 و80 درجة مئوية. يتكوّن البلاديوم المعدني المُترسب على شكل مسحوق رمادي داكن. بعد الذوبان، وإعادة التبلور، والتكرير الكهربائي، يصل المنتج النهائي إلى درجة نقاء 99.99%.

عملية استعادة معدن الإيريديوم الثمين

تتطلب عملية استعادة معدن الإيريديوم الثمين عمليات دقيقة للغاية، إذ يُعدّ من أكثر المعادن مقاومة للتآكل في العالم. تبدأ العملية بفرز دقيق وتقييم دقيق لمواد الخردة لتحديد محتوى الإيريديوم ومستويات التلوث.

خلال المعالجة الأولية، تُسحق الخردة المحتوية على الإيريديوم إلى حجم جسيمات يتراوح بين 100 و200 شبكة، مما يزيد من مساحة سطح تفاعلها. يلي ذلك تحميص مؤكسد عالي الحرارة يتراوح بين 800 و900 درجة مئوية لتحويل الإيريديوم إلى شكل أكسيد أكثر قابلية للذوبان.

مرحلة الذوبان تعتمد على جهاز تعقيم، باستخدام الماء الملكي أو الأحماض المختلطة، في ظل ظروف حرارة وضغط عاليين. قد تستغرق هذه العملية من ٢٤ إلى ٤٨ ساعة. يخضع المحلول الناتج لترشيح متعدد المراحل لإزالة الشوائب غير القابلة للذوبان.

تستخدم مرحلة التنقية راتنجات التبادل الأيوني أو تقنية الاستخلاص بالمذيبات لفصل أيونات الإيريديوم انتقائيًا. وأخيرًا، يتم الحصول على مسحوق معدن الإيريديوم عالي النقاء عن طريق ترسيب ملح الأمونيوم أو اختزال الهيدروجين عالي الحرارة. ويؤدي الصهر الإضافي إلى إنتاج سبائك الإيريديوم.

خطوات استعادة الذهب من المعادن الثمينة

تبدأ عملية إعادة تدوير الذهب المعدني الثمين بحجز موعد عبر الإنترنت، حيث تُقدم تفاصيل مثل نوع الذهب والوزن التقديري. يلي ذلك إجراء اختبار باستخدام مطياف لقياس النقاء وميزان إلكتروني عالي الدقة لتحديد الوزن، مع ضمان معايرة جميع المعدات بشكل احترافي.

بعد الاختبار، يُقدَّم عرض سعر لإعادة التدوير بناءً على النتائج وأسعار السوق الحالية. في حال قبول العرض، تُجرى المعاملة باتفاقية موقعة تُحدِّد تفاصيل الذهب وسعره وطريقة الدفع.

يتم إتمام الدفع وفقًا للطريقة المتفق عليها. طوال العملية، يجب على العملاء التأكد من استخدام شركات إعادة التدوير لمعدات احترافية، وطلب مراقبة إجراءات الاختبار ونتائجه، والبقاء على اطلاع دائم بأحوال السوق لضمان الحصول على سعر عادل.

يُعدّ استخلاص الذهب من المعادن النفيسة عمليةً سهلةً نسبيًا بفضل خصائصه الكيميائية المستقرة وتقنيات استخلاصه المُعتمدة. ومع ذلك، يبقى من الضروري اختيار قنوات إعادة تدوير مشروعة لتجنب الممارسات الاحتيالية.

طوّر فريق بحثي في جامعة فلندرز بأستراليا تقنيةً ثوريةً لاستخلاص الذهب. بدمج حمض ثلاثي كلورو إيزوسيانوريك (مركبٌ غير ضارٍّ يُستخدم عادةً في مطهرات حمامات السباحة) مع أحواض المياه المالحة، يُحدث هذا تأثيرًا يُذيب الذهب. ثم تقوم بوليمراتٌ غنيةٌ بالكبريت مُصممةٌ خصيصًا بالتقاط عناصر الذهب بدقة. هذه الطريقة أكثر صداقةً للبيئة من عمليات السيانيد التقليدية، ويمكنها استعادة الذهب بكفاءة من النفايات الإلكترونية.

تشمل الشركات العالمية الرائدة في مجال إعادة تدوير المعادن الثمينة شركات عريقة مثل جونسون ماثي (المملكة المتحدة)، وهيراوس (ألمانيا)، وأوميكور (بلجيكا)، وشركة هونغ كونغ دونغشنغ لإعادة تدوير المعادن الثمينة . تتميز هذه الشركات بتاريخ عريق وخبرة تكنولوجية متقدمة. وتقدم عادةً خدمات شاملة لإعادة تدوير المعادن الثمينة وتنقيتها وتداولها، مدعومة بشهادات دولية وأنظمة ضمان جودة.