弗林德斯大学的科学家破解出一种更清洁环保的黄金提取技术——不仅能从矿石中分离黄金,还能从堆积如山的电子垃圾中回收黄金。该方法利用泳池消毒剂中的常见化合物及可重复使用的新型聚合物,避免了汞和氰化物等有毒化学品的使用,甚至能提取科研废弃物中的痕量黄金。从电路板到混合金属矿石的测试表明,该技术为全球淘金热和日益严重的电子垃圾危机提供了双重解决方案。这项突破性技术将彻底改变手工采矿者和回收行业的作业模式,在保护人类与地球的同时实现贵金属高效回收。
该提金技术在顶级期刊《自然·可持续发展》(Nature Sustainability)上得到阐述,有望降低采矿产生的有毒废物水平,并证明可从废弃计算机印刷电路板中回收有价值组分,从而获得高纯度黄金。
由马修·弗林德斯教授贾斯汀·查尔克(Justin Chalker)领导的项目团队,应用这种集成方法从多种来源高效提取黄金——甚至能回收科学废物流中发现的微量黄金。
该技术在电子垃圾、混合金属废料和精矿上的应用,证明了其在实现更安全、更可持续黄金回收方面取得的进展。
"这项研究包含多项创新,包括一种新型可循环浸出剂,该试剂源自用于水体消毒的化合物,"弗林德斯大学科学与工程学院查尔克实验室负责人、化学教授贾斯汀·查尔克表示。
"团队还开发了一种全新的聚合物吸附剂制备方法——这种材料能在黄金被提取到水中后与之结合——该方法利用光引发关键反应。"
新研究报告了对该方法机理、适用范围及局限性的广泛研究,团队现计划与采矿和电子垃圾回收企业合作,开展更大规模的试验。
"我们的目标是提供有效的黄金回收方法,在支撑黄金多种用途的同时,减轻对环境和人类健康的影响,"查尔克教授说。
新工艺使用低成本、无害的化合物提取黄金。这种试剂(三氯异氰尿酸)广泛应用于水净化和消毒领域。经盐水活化后,该试剂可溶解黄金。
随后,黄金可选择性地与弗林德斯团队研发的新型富硫聚合物结合。该聚合物的高选择性使其能在极其复杂的混合物中回收黄金。
通过触发聚合物"自解聚"并转化回单体,即可回收黄金。此过程既能回收黄金,又能实现聚合物的循环再利用。
全球黄金需求源于其高昂的经济和货币价值,同时它也是电子、医疗、航空航天技术及其他产品和行业的关键元素。然而,开采这种贵金属可能涉及使用剧毒物质(如氰化物和汞)进行提金,并带来其他负面环境影响,包括水、空气和土地污染,以及CO2排放和森林砍伐。
弗林德斯大学主导的项目旨在提供比汞或氰化物更安全的黄金提取与回收替代方案。
团队还与美国和秘鲁的专家合作,在矿石上验证了该方法的有效性,以期支持那些依赖有毒汞进行黄金混汞的小型矿场。
金矿开采通常使用剧毒氰化物从矿石中提取黄金,若管理不当将对野生动物及更广泛的环境构成风险。手工和小型金矿仍使用汞进行黄金混汞。不幸的是,金矿开采中的汞使用是地球上最大的汞污染源之一。
查尔克教授表示,与行业及环保组织的跨学科研究合作,将有助于解决支撑经济发展与环境保护的高度复杂问题。
"我们特别感谢工程、采矿和慈善合作伙伴的支持,助力将实验室发现转化为更大规模的黄金回收技术示范。"
这项重大新研究的首席作者——弗林德斯大学博士后研究员马克斯·曼博士(Dr Max Mann)、托马斯·尼科尔斯博士(Dr Thomas Nicholls)、哈沙尔·帕特尔博士(Dr Harshal Patel)和林恩·里斯本博士(Dr Lynn Lisboa)——在大量电子垃圾堆上广泛测试了新技术,旨在寻求更可持续的循环经济解决方案,以更好地利用世界上日益稀缺的资源。电子垃圾的许多组件(如CPU单元和RAM卡)含有黄金和铜等有价值的金属。
曼博士指出:"本文表明,应对全球日益增长的电子垃圾堆积这一重大问题,需要跨学科合作。"
澳大利亚研究理事会卓越研究中心研究员尼科尔斯博士补充道:"新开发的黄金吸附剂采用可持续方法制备,利用紫外光制造富硫聚合物。随后在回收黄金后对该聚合物进行循环利用,进一步提升了该方法的环保特性。"
帕特尔博士表示:"我们从电子垃圾山中深入挖掘,最终提炼出金块!希望这项研究能激发解决紧迫全球性挑战的有效方案。"
里斯本博士总结道:"随着技术和社会对黄金的需求持续增长,开发安全、通用的方法从不同来源提纯黄金变得愈发重要。"
快讯速递:
电子垃圾是全球增长最快的固体废物流之一。2022年全球产生约6200万吨电子垃圾,其中仅有22.3%被记录为正规回收。
电子垃圾被视为危险废物,因其含有的有毒物质在不当回收时会产生有毒化学物。许多此类有毒物质已被证实或怀疑危害人类健康,其中数种被列入十大公共卫生关注化学品(包括二噁英、铅和汞)。低劣的电子垃圾回收对公共健康与安全构成威胁。
矿工利用汞(与矿石中的金颗粒结合)形成汞合金,再通过加热蒸发汞来提取黄金,此过程会释放有毒蒸气。研究表明,高达33%的手工矿工遭受中度金属汞蒸气中毒。
全球70多个国家有1000万至2000万矿工从事手工和小型金矿开采,其中包括高达500万妇女儿童。这些通常缺乏监管且不安全的作业,贡献了全球37%的汞污染(每年838吨)——超过任何其他行业。
大多数非正规矿场缺乏向无汞采矿转型所需的资金和培训。尽管贡献了全球20%的黄金供应并产生约300亿美元年产值,手工矿工售金价格通常仅为全球市场价的70%。此外,由于许多金矿位于偏远农村地区,矿工寻求贷款时往往被迫接受非法渠道的高利贷利率,进一步推升了汞需求。