Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Rezaei
بهزاد رضائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farahnaz Regali
فرحناز رجالی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Study of unconventional contaminants of gold and provide a method for measuring and purifying of scrap gold for the production of higher purity ingots
Iran is considered to be the sixth largest consumer of gold in the world, whose producers need gold bullion as a standard material for the production of artifacts. However, because of the shortage of mines and gold reserves, as well as absence of a gold bullion refining center in the country, manufacturers are forced to use melted jewellery scraps as the primary material. On the other hand, analysis of more than 300 pieces of gold alloys using XRF showed that there are three unusual elements of the PGM group, including rhodium, ruthenium and especially iridium in about 30% of them. These elements cannot be detected and/or isolated in gold laboratories using national and international standards (such as cupellation method), and hence the gold karat is incorrectly determined higher than its actual amount, which confuses operators of cupellation labs and makes systematic errors in the test results. Moreover, it is economically important to detect and quantify the PGMs content in gold alloys because of their lower price than gold. Therefore, one of the aims of this thesis is to find simple, inexpensive and accessible methods for the detection of the PGMs, especially iridium (since most jewellery scraps containing this element), during the conventional gold tests. Therefore, it was investigated the effects of the PGMs in gold alloys both on its assay during the cupellation process and on its appearance and microstructural transformations using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive electron spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and X-ray fluorescence (XRF) techniques. Visual iection revealed that the upper surface of PGMs-containing beads is typically matte and coarse with black rough cavities of an irregular oval-like shape. Also, the observation of dark spots and lines on just one side of rolled beads, as well as blister-like appendages on the parted and annealed cornets, were found to signify the presence of the PGMs in the gold alloys. XRF analysis along the vertical section of the beads indicated that the amount of the PGMs is not same at different parts of the beads. After the parting and annealing steps, the PGMs form cubic-like structures surrounded by fcc gold sponge-like structures. As a consequence, both visual and microstructural examination of gold alloys during the cupellation process might be used as simple and useful strategies to identify the presence of the PGMs in gold alloys to prevent incorrect karat reports. Since it is necessary to make the final golden cornets without the PGMs, in the next section, different methods used for the gold separation from impurities and PGM were studied and compared. Considering the advantages and disadvantages of the existing methods for the extraction of gold, the method of dissolving the parted cornets in aqua regia and then selective precipitation of gold using SO2 gas as the best reducing agent was selected. To omit gold loss, aqueous solution of SO2 gas (produced by the reaction of sodium metabisulfite with sulfuric acid) was used instead of direct SO2 gas blowing. The gold amount in alloys containing PGMs was determined using the suggested strategy with high accuracy and precision. A gold recovery as high as 99.7% with enough big grain size and high purity (99.9%) was obtained. The obtained karat was comparable with the other methods, such as the National Standard Method and XRF. The proposed method was also used for the extraction of gold from its alloys in a larger scale to produce gold ingots in the Muteh gold mine, which was approved with acceptable economic efficiency. The results of this thesis were used to the revision and amendment of the National Standard of Iran No. 8106 and the International Standard ISO11426 and are also applicable in gold laboratories for the gold test as well as in gold workshops for the ingots production.
در حال حاضر ایران به عنوان ششمین مصرف کننده بزرگ مصنوعات طلا در دنیا مطرح است که تولیدکنندگان آن برای تولید مصنوعات نیاز به شمش طلا به ‌عنوان ماده اولیه استاندارد دارند. ولی به دلیل کمبود معادن و ذخایر طلا و همچنین به دلیل فقدان حداقل یک مرکز پالایش شمش طلا در کشور، تولیدکنندگان ناچار به استفاده از ذوب مجدد مصنوعات طلا متفرقه به عنوان ماده اولیه هستند. از طرفی با تجزیه بیش از 300 قطعه آلیاژهای طلا متفرقه در کشور با همکاری سازمان ملی استاندارد و با کمک دستگاه XRF مشخص شد به غیر از عناصر معمول و متعارف موجود در این آلیاژها، که شامل طلا، مس، نقره، روی و نیکل می‌باشد، حدود 30 درصد آن‌ها حاوی سه عنصر غیر معمول و غیرمتعارف گروه پلاتین [1] (PGM) شامل رودیم، روتنیم به ویژه ایریدیم می‌باشند که آزمایشگاه‌های طلا با استفاده از روش‌های آزمون مطابق استاندارد ملی 8106 (روش کوپلاسیون) و استاندارد ISO 11426، قادر به تشخیص و جداسازی آن‌‌ها نبوده و این عناصر غیرمتعارف که قیمت ارزان تری نسبت به طلا دارند، به عنوان عیار طلا در گزارش آزمون محاسبه و ارائه می‌شود و به دلیل سختی بیش تر به ابزارهای دستگاه‌های طلاسازی آسیب می‌رساند. بنابراین یکی از اهداف این رساله، یافتن راهی ساده، ارزان و در دسترس برای تشخیص عناصر گروه پلاتین به ویژه ایریدیم (بیش ترین عنصر غیر متعارف در ترکیب آلیاژهای موجود در بازار)، در طی مراحل آزمون طلا است که به آزمایشگاه های طلا که عموماً فاقد دستگاه XRF می‌باشند، کمک می‌کند با کمک شواهد بصری، حضور آن‌ها را در آلیاژ و در طی مراحل مختلف آزمون شناسایی کرده و از صدور نتیجه آزمون اشتباه که عیاری بالاتر از عیار واقعی گزارش می کند، جلوگیری شود. بنابراین با تهیه نمونه های آلیاژ طلا حاوی PGM، تأثیر آن‌ها روی مراحل مختلف آزمون از نظر ظاهری و خواص ماکروسکوپی و تغییرات میکروساختاری با کمک روش های مختلف بررسی شد. بررسی ظاهری ساچمه حاصل از فرآیند کوپلاسیون مشخص کرد ساچمه حاوی PGM بر خلاف ساچمه حاصل از آلیاژ طلا بدون PGM، دارای درخشندگی کمتر، سطحی خشن و لکه‌های سیاهرنگ، حفره‌ و شکاف های متعدد بود همچنین سطح مقطع ساچمه، دایره نبوده و شکلی شبیه بیضی و نامتقارن دارد. آزمون برش عمودی ساچمه حاوی PGM با کمک آنالیز XRF نشان داد توزیع این عناصر در نقاط مختلف ساچمه متفاوت است. در مرحله بعد پس از نورد ساچمه، نقاط سیاهرنگ در یک سمت آن مشاهده شد که نشان‌ داد PGM در یک سمت آن تجمع یافته است. پس از مرحله پارتینگ و حرارت دادن، تاول هایی بر روی شیپورک ایجاد شد که حاکی از باقی ماندن PGM در آن است. مطالعات میکروسکوپی در این مرحله نشان داد ساختار مکعبی PGM در بین ساختمان fcc شبه اسفنجی طلا قرار گرفته است. در بخش بعدی لازم بود شیپورک نهایی طلا عاری از PGM شود. روش ‌های مختلف جداسازی طلا از ناخالصی‌ها و PGM مطالعه و مقایسه شد. با توجه به مزایا و معایب روش های موجود جهت استحصال طلا، روش حل کردن آن در تیزاب سلطانی و رسوب دادن گزینشی با گاز SO 2 ، به عنوان بهترین احیا کننده در حضور ناخالصی‌های فوق، انتخاب شد. برای جلوگیری از اتلاف طلا با ایجاد تغییراتی در روش، از محلول اشباع SO 2 استفاده شد که حاصل از واکنش متا بی‌سولفیت سدیم با اسید سولفوریک تولید است. طلا استحصال شده با راندمان حداقل 7/99 درصد تولید شد. همچنین نظر به این که مقدار اتلاف طلا در فرآیند استحصال با اندازه قطر دانه‌های طلا به دست آمده نسبت معکوس دارد، روش مذکور با در نظر گرفتن بهترین راندمان و اندازه ذرات بهینه شد. عیار طلا به دست آمده با روش های دیگر مانند روش استاندارد ملی و XRF مقایسه شد. روش پیشنهادی برای استحصال طلا از آلیاژهای آن استفاده شد و در مقیاس بزرگ تر و تولید شمش در معدن طلا موته نیز انجام شد که با کارایی اقتصادی قابل قبول تایید شد. نتایج این رساله در تجدید نظر و اصلاح استاندارد ملی ایران شماره 8106 و استاندارد بین المللی ISO11426 و کاربران آزمایشگاه‌های طلا و همچنین تولید شمش برای کارگاه‌های طلا قابل استفاده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی