بازیافت طلای سفید از صنعت

همین کاربردهای متنوع باعث می‌شوند این ماده ارزشمند بیش از پیش اهمیت داشته باشد و بازیافت و برگرداندن آن در صنایع اهمیتی دوچندان پیدا کند. به این ترتیب طراحی، ساخت و بهره‌برداری از پایلوت استحصال پلاتین و فلزات گرانبها یکی از دستاوردهای مهم صنعتی کشور محسوب می‌شود.

پلاتین با منشاء طبیعی از مدت زمان طولانی شناخته شده و در طول زمان کاربردهای بسیاری یافته است. به عنوان مثال، پلاتین یکی از اجزای اصلی بسیاری از محصولات فلزی مانند الکترود است و در بعضی واکنش‌های شیمیایی به عنوان کاتالیزور به کار می‌رود و البته نه‌تنها در صنعت، بلکه در پزشکی هم کاربرد دارد و معمولا در درمان سرطان به عنوان دارو به کار می‌رود.

اگرچه به طور کلی پلاتین فلز خطرناکی نیست، اما نمک‌های پلاتین عوارض مختلفی مانند تغییرDNA ، سرطان، واکنش‌های آلرژی در پوست و غشای مخاطی، آسیب اندام‌هایی مانند روده، کلیه و مغز استخوان و آسیب شنوایی ایجاد می‌کنند. در نهایت ممکن است پلاتین سمیت دیگر مواد شیمیایی خطرناک را مانند سلنیوم در بدن تشدید کند. البته هنوز ثابت نشده است که کاربرد پلاتین در محصولات فلزی باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی می‌شود، اما به اثبات رسیده است که در محیط‌های کاری عوارض شدیدی را برای سلامتی ایجاد می‌کند. در ضمن پلاتین از اگزوز ماشین‌هایی که بنزین سرب‌دار مصرف می‌کنند، وارد هوا می‌شود. در نتیجه در گاراژها و تونل‌ها میزان پلاتین در هوا بیشتر از حد معمول است. در این میان اثرات پلاتین روی جانوران و محیط زیست هنوز به صورت دقیق بررسی نشده است. تنها چیزی که می‌دانیم، این است که پلاتین پس از جذب در ریشه گیاهان تجمع می‌یابد. این که آیا خوردن ریشه گیاهانی که حاوی پلاتین هستند برای انسان و جانوران مضر است یا نه، هنوز معلوم نیست و البته به نظر می‌رسد وجود این ماده در خاک وضعیت را وخیم‌تر کند، چراکه میکروارگانیسم‌های موجود در خاک قادر هستند پلاتین را به ماده‌ای مضرتر تبدیل کنند، اما در این باره اطلاعات اندکی در دست است.

حضور این ماده ارزشمند در حالی در طبیعت خطرناک عنوان می‌شود که دسترسی به آن بسیار محدود است و در حال حاضر بخش اعظم پلاتین تولیدی جهان از سوی کشورهای آفریقای جنوبی، روسیه، کانادا و آمریکا تولید می‌شود. رشد بسیار سریع مصرف، منابع تولید محدود و انحصاری، قیمت بالا، خواص کاتالیستی عالی و کاربردهای الکترونیکی، الکتریکی و صنعتی وسیع، استفاده مجدد و بهینه از پلاتین موجود در جهان را اجتناب‌ناپذیر کرده است. همه این موارد باعث شده است استحصال این فلز و بازگرداندن آن به چرخه مصرف اهمیت بسیار زیادی داشته باشد و به این ترتیب طراحی، ساخت و بهره‌برداری از پایلوت استحصال پلاتین و فلزات گرانبها به روش سیانوری در فشار و دمای بالا یکی از دستاوردهای مهم صنعتی کشور محسوب می‌شود.

گام به گام تا تولید

یکی از پیچیده‌ترین و بزرگ‌ترین واحدهای پایلوت جهان در حوزه استحصال فلزات گرانبها و بویژه پلاتین ایران مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. استحصال پلاتین و فلزات گرانبها از کاتالیست‌های مستعمل، قطعات الکترونیکی و مبدل‌های اتومبیل با این شیوه قابل انجام است.

به گفته مهندس محمود بیگی، مجری طرح پایلوت استحصال پلاتین و فلزات گرانبها در کشور، این پایلوت که در نوع خود منحصربه‌فرد است، به صورت یک اتوکلاو گردان و متحرک همراه با 2 سیستم تصفیه و جداسازی کمپلکس‌های سیانوری پلاتین به صورت یک پکیج کامل طراحی شده است. بیگی می‌افزاید: سیستم حرارتی ویژه، طراحی فیزیکی خاص، کار در دما و فشار بالا، سیستم تصفیه پساب، سیستم جداسازی فلز و استفاده مجدد از پساب، آلودگی زیست‌محیطی پایین و پالایش همزمان پساب، سیستم بارگیری راحت، عدم آماده‌سازی اولیه کاتالیست و سرعت عمل بالا از ویژگی‌های این طرح خلاقانه است.

از آنجا که مشابه این پایلوت در کشور موجود نیست و در این حوزه تنها کشورهای خاصی به فعالیت تحقیقاتی مشغول هستند، این واحد از بزرگ‌ترین پایلوت‌های موجود در جهان در حوزه استحصال سیانوری پلاتین در فشار و دمای بالاست. این فناوری کاملا بومی و حاصل زحمات کارشناسان داخلی است.

به گفته بیگی، تاکنون از این شیوه لیچینگ در جهان با پایلوت‌های ثابت در امریکا، استرالیا و چین گزارش شده است که به صورت تحقیقاتی به وسیله اتوکلاوهای 2 یا 5 لیتری در حال انجام است، اما ظرفیت واحد مورد بهره‌برداری قرار گرفته در کشور 80 لیتر است و توان استحصال 60  50 گرم پلاتین از 16  15 کیلوگرم کاتالیست را دارد. از مزایای این روش عدم کک‌زدایی اولیه از کاتالیست است.

در این پایلوت کاتالیست‌های مستعمل حاوی پلاتین پس از بارگیری با محلول سدیم سیانید در دمای 200  120 درجه سانتی‌گراد و در فشار 15  9 بار به مدت یک ساعت تحت لیچینگ قرار می‌گیرند و کمپلکس‌های سیانوری پلاتین تشکیل می‌شوند. این کمپلکس‌ها به وسیله رزین جذب و پس از شستن و خشک‌کردن سوزانده می‌شوند و پلاتین پودری به دست می‌آید که در مرحله خالص‌سازی، به پلاتین اسفنجی و در دمای 1800‌‌درجه سانتیگراد به پلاتین فلزی تبدیل می‌شود. طراحی این پایلوت همراه با ده‌ها نوآوری و خلاقیت در حوزه‌های متعدد علمی و صنعتی است.

راهی به سوی خودکفایی

به گفته بیگی، طرح استحصال پلاتین با هدف جداسازی پلاتین از این کاتالیست‌ها با همکاری دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1380 تعریف شد و تا سال 1383 مراحل آزمایشگاهی آن به اتمام رسید. از این سال طرح دنبال و در سال 85 به صورت واحد نیمه‌صنعتی اجرا شد. در این طرح 2 روش لیچینگ اسیدی و قلیایی مطرح شد که هر دو روش به نتیجه مطلوب منجر شد. در روش لیچینگ سیانوری علاوه بر این که پایه کاتالیست سالم می‌ماند، پلاتین و عناصر هم‌گروه آن به صورت گزینشی از کاتالیست جدا می‌شوند. در این روش کمپلکس‌های سیانوری پلاتین تشکیل و این کمپلکس‌ها از سوی رزین‌های آنیونی جذب می‌شوند و سپس با سوزاندن رزین پلاتین پودری حاصل می‌شود. این پودر پس از خالص‌سازی در 1800 درجه سانتی‌گراد تبدیل به ورق یا شمش پلاتین با خلوص بالا می‌شود. بیگی می‌افزاید: هزینه سرمایه‌گذاری پایین، سرعت عمل، بازیافت و خلوص بالا و قابلیت توسعه به کاتالیست‌های مشابه از مزایای این روش است. این روش براحتی برای کاتالیست‌های اتومبیل قابل کاربرد است.

این طرح از جنبه‌های مختلفی قابل توجه است و زمینه‌های تحقیقات دیگری را فراهم می‌کند، چراکه استحصال پلاتین و عناصر هم‌خانواده آن به صورت گزینشی انجام می‌شود، استحصال در دما و فشار بالا و بسرعت و در فاز بخار انجام می‌شود و نیاز به آماده‌سازی اولیه کاتالیست همچون کک‌زدایی، آسیاب کردن و... نیست. در ضمن در این روش کمپلکس‌های خالص سیانوری پلاتین به طور مستقیم تشکیل می‌شوند که براحتی قابل جداسازی و بررسی هستند و پایه کاتالیست سالم باقی می‌ماند و پس از کک‌زدایی آزمون‌ها نشان می‌دهد سطح و مقاومت خود را از دست نداده‌اند. روش‌های استحصال متداول در جهان معمولا از این مزایا برخوردار نیستند. بنابراین این روش الگوی جدیدی از جداسازی گزینشی را مطرح می‌کند. هرچند اجرای این طرح از لحاظ علمی و اقتصادی بسیار مهم است و امکان صادرات هم وجود دارد، لیکن محدودیت منابع جهانی و دسترسی نداشتن به منابع پلاتین در داخل حفظ منابع موجود را مطرح می‌کند، از طرفی این فلز به عنوان فلز گرانبها محسوب می‌شود و ورود و خروج آن تحت ضوابط خاصی است.

اگرچه طرح استحصال پلاتین از سوی پژوهشگران ایرانی تحت حمایت هیچ سازمانی نبوده است و جزو طرح‌های اختصاصی محسوب می‌شود، اما با توجه به مزایای طرح از لحاظ اقتصادی و علمی با اجرای آن در مقیاس صنعتی و حرکت به سمت ساخت کاتالیست‌ها گام بزرگی در جهت ایجاد فناوری و خودکفایی برداشته شده است.

بیگی در پایان می‌گوید: از آنجایی که فعالیت برای استفاده از این شیوه جداسازی در جهان بشدت در حال پیشرفت است، امکان توسعه علمی و فنی به حوزه‌های متعدد فراهم شده است. مجریان این طرح از کلیه فعالان حوزه دانشگاه و صنعت برای توسعه علم و فناوری دعوت به همکاری می‌کنند.

بهاره صفوی