Elektrolitička rafinacija je pojam koji označava jedan od
najpoznatijih postupaka za dobivanje zlata.
Ako pričamo o zlatu, odnosno recikliranju zlata, tada moramo
znati neke osnove u vezi elektrolize, načinu kako da se izdvoji zlato od
ostalih metala. Najčišće ćemo dobiti
zlato uz pomoć elektrolize 'Wohlwillovim' postupkom. Jednostavne
elektrolitičke ćelije su staklene ili porculanske posude, u kojima su uronjene
anode, koje su od onečišćenog zlata finoće najmanje 950 i katode od valjanog
zlatnog lima finoće 999,9.
Posuda se napuni otopinom elektrolita koja u litri sadrži
50-100 g zlata u obliku iona (AuCl4) i isto toliko solne kiseline. Prilikom
procesa potrebno je temperaturu elektrolita održavati na 60-70C. Zlato sa anode otapa se prevođenjem u ion
(AlCl4), a na katodi se taloži kao metal:
Anoda: Au+4Cl-(AuCl4)-+3e (3)
Katoda: (AuCl4)-+3e Au+4Cl- (4)
Solna kiselina igra važnu ulogu pri otapanju anode. Ukoliko
otopina elektrolita ne bi bila zakiseljena, na anodi bi se izdvajao klor i
postupak izdvajanja zlata ne bi valjao.
Strujni potencijal između elektroda iznosi do 2V, a gustoća
struje do 1900 A/m2. Ovako velikom gustoćom struje sprečava se velika količina
nakupina zlata u otopini elektrolita za vrijeme rafinacije. Pri tako velikoj
gustoći struje katoda je gruba, ali vrlo kompaktna. Anode se lijevaju tanje na
donjem kraju i na rubovima, kako bi se mogle iskoristiti i trošiti što je
moguće dulje, ali se elektroliza prekida kada se otprilike 90% materijala anode
otopi. Da bi se spriječila polarizacija anode srebrnim kloridom nastalim pri
otapanju anode i reakciji srebra sa solnom kiselinom (zbiva se samo ako je udio
srebra u metalnoj anodi 5% i veći), elektrode se katkad priključuju na
pulsirajuću istosmjernu struju.
Kako se samo zlato iz anode taloži na katodi, dok se srebro
i ostali metali elektrolitički samo otapaju, s vremenom se koncentracija zlata
u otopini znatno smanji. Da bi se nadoknadio taj gubitak, dodaje se elektrolit
visoko koncentrirane otopine zlatnog (III) klorida ili se elektrolit potpuno
zamijeni. Zamjena elektrolita primjenjuje se kada zlato sadrži platinske
metale, a elektroliza se provodi do te mjere dok koncentracija platine i
paladija u elektrolitu ne poraste do 60 g/dm3.
Nešto zlata zajedno s iridijem, osmijem i rutenijem može se
naći u mulju srebrnog klorida koji se taloži u okolici anode. Ti su metali i
zlato dospjeli u mulj mehaničkim otkidanjem s anode. Nakon obradbe srebrnog
klorida cinkom uz dodatak male količine sumporne kiseline, pri čemu nastaje
cinkov klorid i metalno srebro, izliveno će srebro sadržavati zlato, a ono se
može dobiti iz anodnog mulja pri rafinaciji tog srebra.
Katode od čistog
zlata uklanjaju se iz ćelija za rafinaciju svakih 48 sati, peru se, tale u
indukcijskoj peći i lijevaju u poluge. Od tako rafiniranog zlata 10% se upotrebljava
za izradu novih katoda i vraća ponovo u proces.
Elektrolitički rafinirano
zlato ima vrlo veliku čistoću (prosječan je udio zlata 99,95-99,98%).
Pomoću ovog se postupka, iako se njima dobiva manje čisto zlato, daje prednost
pred elektrolitičkim zbog toga što kraće traje. Rafinacija Millerovim postupkom završena je za jedan dan, a na
elektrolizi zlato se danima zadržava u rafineriji, te mu se tako usporava
optjecaj i prodaja. Premda se elektrolizom dobiveno zlato finoće 999,9 može
upotrijebiti za novčarske svrhe, ono se uglavnom upotrebljava u industriji i
znanosti. Za dobivanje zlata veće finoće nije dovoljna jednostavna
elektrolitička ili kemijska rafinacija. Uzastopnom
elektrolizom može se proizvesti zlato finoće 999,99, a finoća 999,999 ostvarljiva
je tek ekstrakcijom otapalima i zonskim taljenjem.
Većina rafinerija u
svijetu proizvodi zlato finoće 996, dok je rusko zlato finoće 999. Taj je
stupanj čistoće zlata dovoljan za lijevanje u zlatne poluge koje se čuvaju kao
monetarna podloga. Male zlatne poluge uobičajene u trgovini zlatom teške su
12,5 kg i oblika su malih opeka. Površina zlatnih poluga ponuđenih na prodaju
mora biti besprijekorna, bez ikakvih pukotina, lomova ili ogrebotina.
Rastaljeno zlato, temperature nešto više od tališta, lijeva se u kalupe koji su
s unutrašnje strane obloženi tankim slojem čađe. Prilikom hlađenja prelazi se
po rastaljenoj površini reducirajućim plamenom da bi se spriječila oksidacija
neznatnih količina srebra. Tijekom lijevanja poluga uzimaju se probe radi točnog
određivanja finoće. Kad poluge odgovaraju postavljenim zahtjevima, obilježavaju
se žigom s brojem, finoćom i nazivom rafinerije.