Гидрометаллургические процессы в цветной металлургии
Гидрометаллургические процессы проводятся при низких температурах на границе раздела чаще всего твердой и жидкой фаз. Любой гидрометаллургический процесс состоит из трех основных стадий: выщелачивания, очистки растворов от примесей и осаждения металла из раствора.
Выщелачивание – процесс перевода извлекаемых металлов в раствор при воздействии растворителя на перерабатываемый материал (руду, концентрат и т.п.) часто в присутствии газового реагента – кислорода, водорода и др. В качестве растворителей используют воду растворы кислот, щелочей или солей.
Очистку растворов от примесей проводят с целью предотвращения их попадания в извлекаемый металл при последующем его осаждении в виде химического соединения или в свободном состоянии. Для очистки используют методы химического осаждения неорганическими или органическими реагентами, кристаллизацию или цементацию. В основе последнего процесса лежит принцип вытеснения из раствора одного металла другим более электроотрицательным. Примером цементационной очистки служит процесс выделения меди из сернокислых цинковых растворов цинком
(CuSО4 + Zn Þ ZnSO4 + Cu).
Осаждение металлов из очищенных растворов от выщелачивания может быть проведено электролизом водных растворов цементацией или восстановлением газообразными восстановителями под давлением. В гидрометаллургии все большее распространение приобретают сорбционные (ионообменные) и экстракционные процессы.
Ионообменные процессы основаны на способности некоторых твердых веществ (ионитов) при контакте с растворами поглощать ионы из раствора в обмен на ионы того же знака, входящие в состав ионита. В общем виде действие ионообменных смол можно выразить уравнениями:
2RH + K2+ = R2K + 2H— или
2RCl + A2+1 = R2A + 2Cl—
где R – радикал с фиксированными ионами, К – катион; А – анион.
Экстракцией называется процесс извлечения растворенных химических соединений металлов из водного раствора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водой. В качестве экстрагентов используют органические кислоты и их соли аминов и аммониевых оснований, спирты, эфиры, кетоны.