Le raffinage des métaux précieux repose principalement sur trois méthodes : le raffinage pyrométallurgique, le raffinage hydrométallurgique et le raffinage électrolytique. Ce dernier est une technique courante qui utilise le métal brut comme anode , une feuille de métal de haute pureté comme cathode et une solution de sel métallique comme électrolyte. Par réaction électrochimique, le métal brut se dissout et un métal plus pur précipite à la cathode. Cette méthode convient à la purification de la plupart des métaux et se révèle particulièrement efficace pour l’or, l’argent, le cuivre, le plomb, l’étain, etc.
Les systèmes de raffinage hydrométallurgiques extraient les métaux précieux des minerais, des déchets ou des alliages par réactions chimiques. L'équipement principal comprend généralement des réacteurs hydrométallurgiques, des cuves de lixiviation du titane et des cuves de réduction émaillées/titane. Ce procédé de raffinage des métaux précieux se caractérise par sa simplicité d'utilisation, son faible coût et ses taux de récupération élevés, permettant le traitement de minerais à faible teneur et de matériaux complexes.
Le raffinage pyrométallurgique s'effectue à haute température, par des procédés physiques ou chimiques d'élimination des impuretés des métaux bruts. Il comprend notamment le raffinage par oxydation, le raffinage par sulfuration et le raffinage par chloration. Le raffinage par distillation est une autre approche, exploitant les différences de pression de vapeur entre le métal principal et les impuretés grâce à des cycles répétés d'évaporation et de condensation. Ces diverses méthodes de raffinage des métaux précieux peuvent être sélectionnées et combinées en fonction de la composition de la charge et de la pureté requise.
Les principales méthodes d'affinage de l'or à partir de métaux précieux comprennent l'électrolyse, la chloration à haute température et les procédés chimiques. L'électrolyse utilise de l'or brut comme anode et des plaques d'or pur ou de titane comme cathode. Un courant continu est appliqué à une solution aqueuse d'or, ce qui provoque la dissolution de l'anode d'or brut et le dépôt d'or plus pur sur la cathode. Inventée par le chimiste allemand Wörfel au XIXe siècle, cette méthode reste largement utilisée aujourd'hui.
La méthode de chloration à haute température, proposée par l'Australien Miller en 1887, est une technique de raffinage rudimentaire. Elle consiste à introduire du chlore gazeux dans de l'or brut en fusion, ce qui provoque la chloration des impuretés, dans l'ordre suivant : fer, zinc, plomb, cuivre et argent. Ces impuretés forment des chlorures et se séparent de l'or. La raffinerie Rand, en Afrique du Sud, utilise cette méthode pour produire de l'or monétaire. Elle place 500 kg d'or brut dans des creusets en graphite revêtus d'oxyde de plomb, introduit du chlore gazeux à 1 423 K, et obtient ainsi de l'or d'une pureté de 99,5 % à 99,6 %.
Les méthodes chimiques comprennent généralement deux étapes : la dissolution et la réduction de l'or. Elles conviennent au raffinage de petits lots d'or brut dont la teneur en argent est inférieure à 8 %. L'or brut est généralement dissous dans de l'eau régale. L'or se dissout tandis que l'argent reste dans le résidu sous forme de chlorure d'argent, séparé de l'or. L'or est ensuite réduit à partir de la solution aurifère à l'aide d'agents réducteurs tels que l'acide oxalique, le sulfate ferreux ou le SO₂. La réduction à l'acide oxalique offre une sélectivité élevée et un traitement rapide, ce qui explique sa large utilisation. Lors de la réduction, la solution aurifère est chauffée à 343 K, le pH étant maintenu entre 1 et 1,5. L'ajout d'acide oxalique permet d'obtenir une pureté d'or de 99,9 % à 99,99 %. La maîtrise de ces différentes méthodes de raffinage de l'or à partir de métaux précieux est essentielle pour produire de l'or de haute pureté.
Le raffinage des métaux du groupe platine ( platine , palladium , rhodium , iridium , osmium et ruthénium ) à partir des métaux précieux représente l'un des domaines les plus complexes des technologies de raffinage. Le procédé de raffinage des métaux du groupe platine comprend généralement trois étapes : la dissolution de la matière première, la purification et la récupération des métaux précieux , la purification étant l'étape cruciale. Les matières premières utilisées pour le raffinage sont généralement des métaux du groupe platine bruts, obtenus après séparation. Si la matière est solide, elle doit d'abord être dissoute avant d'être purifiée.
Les méthodes de raffinage des métaux du groupe platine peuvent faire appel à des techniques traditionnelles, à l'extraction par solvant, ou à une combinaison des deux. Le raffinage moderne des métaux du groupe platine à partir des métaux précieux utilise fréquemment une technologie d'extraction par solvant très performante. Grâce à l'emploi de réactifs chimiques et de conditions opératoires spécifiques, cette méthode permet de séparer efficacement les métaux précieux de matrices complexes. Par le biais de réactions chimiques et de procédés de séparation en plusieurs étapes, les métaux du groupe platine peuvent être purifiés à 99,9 % de pureté, voire plus.
Les procédés de production de métaux sont relativement simples. Par exemple, les sels d'ammonium de platine se décomposent par calcination entre 633 et 1073 K pour donner du platine métallique. Les sels d'ammonium de palladium, de rhodium, d'iridium et de ruthénium sont réduits par l'hydrogène lors de la calcination pour produire leurs métaux respectifs. Des réactifs organiques comme l'hydrate d'hydrazine ou l'acide formique peuvent également être utilisés pour la réduction en solution afin de produire des poudres métalliques de pureté courante. Les produits raffinés comprennent des métaux purs, des métaux de haute pureté, des métaux spectroscopiquement purs, des suspensions et des composés chimiques. La maîtrise de ces méthodes spécialisées de raffinage des métaux du groupe du platine à partir des métaux précieux est essentielle pour l'utilisation de ces métaux rares et de grande valeur.
Le raffinage électrolytique est la principale méthode d'affinage de l'argent à partir des métaux précieux. Breveté pour la première fois par Möbius en 1884, le raffinage électrolytique de l'argent demeure la méthode la plus répandue au monde. Ce procédé repose sur une électrolyse verticale ou horizontale, l'argent brut servant d'anode. Un courant continu est appliqué à une cellule électrolytique contenant un électrolyte de nitrate d'argent, dissolvant l'anode d'argent brut et déposant de l'argent plus pur à la cathode .
Outre l'électrolyse , le raffinage de l'argent peut également recourir à des techniques hydrométallurgiques. Les systèmes modernes de raffinage des métaux précieux utilisent généralement des équipements hydrométallurgiques, notamment des réacteurs hydrométallurgiques, des cuves de lixiviation en titane et des cuves de réduction émaillées/en titane. Ces systèmes permettent une extraction et une purification efficaces de l'argent grâce à des procédés tels que la lixiviation, la filtration, la purification et la précipitation.
Une autre méthode de raffinage de l'argent à partir de métaux précieux est le traitement chimique, qui comprend généralement deux étapes principales : la dissolution et la réduction. L'argent se dissout dans l'acide nitrique pour former une solution de nitrate d'argent. Cette solution peut ensuite être traitée avec un agent précipitant comme le chlorure de sodium pour former un précipité de chlorure d'argent, ou directement réduite en argent métallique à l'aide d'un agent réducteur. Le choix de ces différentes méthodes de recyclage de l'argent à partir de métaux précieux dépend de l'échelle de production, des caractéristiques de la matière première et du degré de pureté requis. Chaque méthode présente des applications et des avantages spécifiques.
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