Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гидрометаллургия - это технология в области добывающей металлургии , получение металлов из их руд. Гидрометаллургия предполагает использование водных растворов для извлечения металлов из руд, концентратов и переработанных или остаточных материалов. [1] [2] Технологии, которые дополняют гидрометаллургию, включают пирометаллургию , паровую металлургию и электрометаллургию расплавов солей. Гидрометаллургия обычно делится на три основных направления:

  • Выщелачивание
  • Концентрация и очистка раствора
  • Восстановление металлов или металлических соединений

Выщелачивание [ править ]

Выщелачивание включает использование водных растворов для извлечения металла из металлосодержащих материалов, контактирующих с материалом, содержащим ценный металл. [3] Первые примеры относятся к Германии и Испании 17 века, где он применялся для добычи меди. [4]

Условия выщелачивающего раствора варьируются с точки зрения pH, окислительно-восстановительного потенциала, присутствия хелатирующих агентов и температуры, чтобы оптимизировать скорость, степень и селективность растворения желаемого металлического компонента в водной фазе. Используя хелатирующие агенты , можно избирательно извлекать определенные металлы. Такие хелатирующие агенты обычно представляют собой амины оснований Шиффа . [5]

Пять основных конфигураций реактора выщелачивания: на месте, в куче, чане, резервуаре и автоклаве.

Выщелачивание на месте [ править ]

Выщелачивание на месте также называют «добычей раствора». Первоначально этот процесс включает бурение скважин в залежи руды. Взрывчатые вещества или гидроразрыв используются для создания открытых проходов внутри залежи для проникновения раствора. Раствор для выщелачивания закачивается в залежь, где он контактирует с рудой. Затем раствор собирается и обрабатывается. Месторождение урана Beverley является примером скважинного подземного выщелачивания , а также троян копи в Зимбабве. [ необходима цитата ]

Кучное выщелачивание [ править ]

В процессах кучного выщелачивания дробленая (а иногда и агломерированная) руда складывается в кучу, покрытую непроницаемым слоем. Выщелачивающий раствор распыляется поверх кучи, и ему дают просачиваться вниз через кучу. Конструкция кучи обычно включает отстойники, которые позволяют перекачивать «насыщенный» выщелачивающий раствор (т.е. раствор с растворенными ценными металлами) для дальнейшей обработки. Примером является цианирование золота , при котором измельченные руды экстрагируются раствором цианида натрия , который в присутствии воздуха растворяет золото, оставляя недрагоценный остаток.

Шаровидная модель комплексного аниона ауроцианида или дицианоаурата (I), [Au (CN) 2 ] - . [6]

Выщелачивание НДС [ править ]

Выщелачивание из чана включает контактирование материала, который обычно подвергается измельчению и классификации, с выщелачивающим раствором в больших чанах.

Выщелачивание резервуаров [ править ]

Резервуар с перемешиванием , также называемый выщелачиванием с перемешиванием, включает контактирование материала, который обычно подвергался измельчению и классификации, с выщелачивающим раствором в резервуарах с перемешиванием. Перемешивание может улучшить кинетику реакции за счет увеличения массопереноса. Резервуары часто имеют последовательную конфигурацию реакторов.

Выщелачивание в автоклаве [ править ]

Автоклавные реакторы используются для реакций при более высоких температурах, что может увеличить скорость реакции. Точно так же автоклавирование позволяет использовать в системе газообразные реагенты.

Концентрация и очистка раствора [ править ]

После выщелачивания щелок от выщелачивания обычно должен подвергаться концентрации ионов металлов, которые должны быть извлечены. Кроме того, иногда требуется удаление нежелательных ионов металлов. [1]

  • Осаждение - это избирательное удаление соединения целевого металла или удаление основной примеси путем осаждения одного из его соединений. Медь осаждается в виде сульфида для очистки продуктов выщелачивания никеля .
  • Цементация - это превращение иона металла в металл в результате окислительно-восстановительной реакции . Типичное применение включает добавление металлолома к раствору ионов меди. Железо растворяется и осаждается металлическая медь.
  • Экстракция растворителем
  • Ионный обмен
  • Редукция газа. Обработка раствора никеля и аммиака водородом дает металлический никель в виде порошка.
  • Электровыделение - это особенно селективный и дорогостоящий процесс электролиза, применяемый для выделения драгоценных металлов. Золото можно гальванизировать из его растворов.

Экстракция растворителем [ править ]

При экстракции растворителем смесь экстрагента с разбавителем используется для извлечения металла из одной фазы в другую. При экстракции растворителем эту смесь часто называют «органической», потому что основным компонентом (разбавителем) является какой-то тип масла.

PLS (насыщенный выщелачивающий раствор) смешивают до эмульгирования с удаленным органическим веществом и дают ему разделиться. [ необходима цитата ] Металл будет заменен из PLS на органические, которые они модифицируют. [ требуется уточнение ] Полученные потоки будут представлять собой загруженный органический продукт и рафинат . При электролитическом выделении загруженные органические вещества затем смешивают до эмульгирования с обедненным электролитом и дают ему разделиться. Металл будет заменен органикой на электролит. Получающиеся потоки будут представлять собой очищенный от органики и богатый электролит. Органический поток рециркулируют в процессе экстракции растворителем.в то время как водные потоки проходят через процессы выщелачивания и электролитического извлечения [ требуется осветление ] соответственно. [ необходима цитата ]

Ионный обмен [ править ]

Хелатирующие агенты, природный цеолит , активированный уголь, смолы и жидкие органические вещества, пропитанные хелатирующими агентами, все используются для обмена катионов или анионов с раствором. [ необходима цитата ] Селективность и восстановление зависят от используемых реагентов и присутствующих загрязнителей.

Восстановление металла [ править ]

Восстановление металла - это заключительный этап гидрометаллургического процесса. Металлы, подходящие для продажи в качестве сырья, часто производятся непосредственно на стадии извлечения металла. Однако иногда требуется дальнейшее рафинирование, если нужно получить металлы сверхвысокой чистоты. Основными типами процессов восстановления металлов являются электролиз, газовое восстановление и осаждение. Например, основной целью гидрометаллургии является медь, которую обычно получают электролизом. Ионы Cu 2+ восстанавливаются при умеренных потенциалах, оставляя за собой другие загрязняющие металлы, такие как Fe 2+ и Zn 2+ .

Электролиз [ править ]

Электровыделение и электрорафинирование, соответственно, включают извлечение и очистку металлов с использованием электроосаждения металлов на катоде и либо растворения металла, либо конкурирующую реакцию окисления на аноде.

Осадки [ править ]

Осаждение в гидрометаллургии включает химическое осаждение либо металлов и их соединений, либо загрязняющих веществ из водных растворов. Осаждение будет происходить, когда в результате добавления реагента , испарения , изменения pH или температурных манипуляций любой конкретный вид превысит свой предел растворимости.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Брент Хиски "Металлургия, обзор" в Энциклопедии химической технологии Кирк-Отмера, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 0471238961.1921182208091911.a01
  2. ^ F. Habashi "Последние тенденции в добывающей металлургии" Журнал горнодобывающей и металлургической промышленности, Раздел B: Металлургия, 2009 г., том 45, стр. 1-13. Doi : 10.2298 / JMMB0901001H
  3. ^ Ум, Намил (июль 2017). Гидрометаллургический процесс извлечения редкоземельных элементов из отходов: основное применение кислотного выщелачивания с разработанной схемой . ИНТЕК. С. 41–60. ISBN 978-953-51-3402-2.
  4. ^ Habashi, Фатхи (2005). «Краткая история гидрометаллургии». Гидрометаллургия . 79 (1–2): 15–22. DOI : 10.1016 / j.hydromet.2004.01.008 .
  5. ^ Таскер, Питер А.; Тонг, Кристин С.; Вестра, Арьян Н. (2007). «Совместное извлечение катионов и анионов при извлечении цветных металлов». Координационные обзоры химии . 251 (13–14): 1868–1877. DOI : 10.1016 / j.ccr.2007.03.014 .
  6. ^ Гринвуд, штат Нью-Йорк; И Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Гидрометаллургия, BioMineWiki