Гидрометаллургическая переработка руд
Гидрометаллургия — выделение металлов из руд, концентратов и отходов производства с помощью водных растворов определённых веществ (химических реагентов).
Наряду с пирометаллургией существует еще так называемая гидрометаллургия. Она представляет собой процесс извлечения металлов из исходного сырья при помощи химических реакций в водных растворах. В качестве сырья могут быть использованы руды, химические концентраты, отходы других производств или самих гидрометаллургических процессов. Данный метод металла из сырья будет полезен тогда, когда в сырье содержится низкая концентрация металла и оно не поддается переработке традиционными методами.
Положительными характеристиками гидрометаллургии можно назвать возможность разделения близких по свойствам металлов и более упрощенный вариант переработки. К тому же, применение гидрометаллургии значительно безопасней в экологическом плане, поскольку не дает вредных отходов, которые могу загрязнять окружающую среду.
Как правило, прежде чем проводить гидрометаллургические процессы, необходимо провести механический передел, который будет включать операции дробления, измельчения, механического обогащения и др. с целью удаления пустой породы. В гидрометаллургии выделяют несколько основных видов - электролиз, восстановление металлов, ионный обмен, извлечение из растворов, выщелачивание и очистка. В гидрометаллургических процессах могут использоваться и механические процессы - гидроциклонирование, фильтрация, декантация, центрифугирование и т.д. Гидрометаллургию очень часто еще связывают с применением термических процессов: сушки, прокаливания осадков, обжига концентратов и др. В настоящее время используют и комбинированные методы обработки, совмещая, например, операции выщелачивания и измельчения.
Несмотря на наличие большого количества плюсов, гидрометаллургия имеет и свои недостатки. В технологии гидроэлектрометаллургии используется относительно большой расход воды на единицу продукции. Сейчас большую роль играют разработка и постепенное внедрение процессов водооборота и, в конечном итоге, переход на бессточную технологическую систему.
Гидрометаллургические способы получения металлов
Цветные металлы играют большую роль в создании материально - технической базы металлургической промышленности. В настоящее время металлургия цветных металлов широко внедряет замкнутые технологические схемы с полной переработкой полупродуктов и организовывает использование отходов на металлургических заводах. Большое значение приобретает комплексное использование сырья с помощью наиболее эффективных технологических процессов.
Современная металлургия занимается вопросами получения металлов из природного сырья или продуктов обогащения этого сырья. Для получения металла сырьё проходит ряд процессов и подвергается глубоким химическим изменениям.
Металлургия, как наука, делится на ряд самостоятельных разделов, посвященных различным металлам. Каждый из разделов изучает свои процессы в последовательности обработки сырья: сначала наиболее сложные процессы обработки металлургического сырья, а затем более простые - рафинирование металлов.
Процессы делятся на гидрометаллургические и пирометаллургические. Подобие многих процессов различных металлургических производств позволяет значительно упростить первоначальное изучение теоретических основ металлургии.
Практикой установлено, что для получения металла высокой чистоты из обычного многокомпонентного сырья необходима цепь металлургических процессов, постепенно разделяющих компоненты сложного сырья.
Разделение компонентов сырья в процессах металлургии основано на переводе обрабатываемого сырья в гетерогенную систему (чаще всего 2-х фазную), фазы которой различаются по составу и физическим свойствам.
Одна из фаз полученной системы должна быть богата извлекаемым металлом и бедна примесями, другая богата примесями и бедна извлекаемым металлом. Различие физических свойств, полученных фаз, должно позволить отделить их друг от друга простейшими приёмами - отстаиванием, фильтрованием.
Конечный эффект в производственном процессе зависит не только от распределения компонентов между фазами системы, но и от полноты разделения полученных фаз в процессе.
Полнота разделения компонентов между фазами системы зависит от составов и количества фаз системы. Операция разделения фаз не улучшает разделения компонентов , достигнутого при физико - химическом изменении системы, но может в большей или меньшей мере ухудшить достигнутый эффект разделения компонентов если разделение фаз выполнено не совершенно.
Металлургический процесс может иметь одно из трёх назначений:
1) Перевод обрабатываемого материала в гетерогенную систему, фазы которой различаются по содержанию извлекаемого компонента и легко отделимы друг от друга;
2) Разделение фаз полученной гетерогенной системы;
3) Подготовка материала к последующему процессу.
Первые два пункта принадлежат к существенным, основным, процессам металлургии, причем во многих случаях обе задачи решаются в одном процессе и аппарате. Процессы третьего пункта служат вспомогательными, подготовительными, например: измельчение сырья, окускование мелкого сырья спеканием или брикетированием.
Мы изучаем гидрометаллургию. К этой области относятся металлургические процессы, протекающие в водных растворах. Температура таких процессов ограничивается существованием водных растворах. Такие процессы как правило проводятся при низких температурах. 20 - 80 °C .
Есть также автоклавные процессы, осуществляемые при Т-3000 °C. и повышенном давлении, препятствующем испарению воды.
В гидрометаллургии, основной гетерогенной системой, в которой осуществляют разделение составляющих между фазами ( 1- извлекает металл, 2- примеси), служит система:
Раствор твердое вещество.
Основные операции гидрометаллургии, при которых получается гетерогенная система с жидкой и твёрдой фазами различного состава, следующие:
1) Выщелачивание - растворение многофазного твёрдого сырья селективно действующим раствором реагента.
2) Осаждение из раствора определённых составляющих селективно действующим реагентом или электролизом.
Процессы гидрометаллургии повторяют классические реакции аналитической химии - реакции растворения и осаждения в производственном масштабе.
Гидрометаллургические схемы состоят из четырёх более или менее сложных по химическим процессам и аппаратурному оформлению ступеней:
1) Подготовка сырья - руды или концентрата - к выщелачиванию
2) Выщелачивание подготовленного сырья для получения первичного раствора извлекаемого компонента.
3) Очистка первичного раствора от примесей.
4) Получение из раствора металла или чистого соединения извлекаемого компонента.
Рабочей системой и продуктом процессов выщелачивания и осаждения реагентами является пульпа - суспензия твёрдых частиц в растворе.
Пульпа, как суспензия характеризуется соотношением масс твёрдой части и раствора ( Ж:Т) и составами жидкой и твёрдой составляющих.
В гидрометаллургии имеют дело с растворами самых разнообразных концентраций. В металлургии алюминия работают с растворами, содержащими сотни граммов в литре растворённых веществ и в том числе более 100 г/ литр извлекаемого металла.
