Головна

Класифікація | Властивості і галузі застосування | Глава 2. ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ | закони термодинаміки | розчини | електроліти | електроліз | Глава 3. КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТАЛУРГІЙНИХ ПРОЦЕСІВ | металургійні плавки | Промислові способи випалу і плавки |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати

вилуговування

вилуговування - Це переклад в розчин цінних складових руди або концентрату селективно чинним розчинником з наступним відділенням мінералів порожньої породи.

Вилуговування - найбільш важлива стадія гідрометалургійного переділу, так як від повноти її протікання залежать значною мірою техніко-економічні показники наступних операцій і технологічної схеми в цілому. Метал, недоізвлеченний в розчин при вилуговування, безповоротно втрачається і потрапляє у відвали. Одночасно з цим велике значення має селективність дії застосовуваного для вилуговування реагенту, так як в противному випадку в розчин разом з вилученими металом перейде велику кількість домішок, від яких згодом доведеться позбавлятися.

Вилуговування - гетерогенний процес, в якому беруть участь щонайменше дві фази: тверда речовина і розчин. Залежно від характеру фізико-хімічних процесів, що протікають при вилуговування, розрізняють наступні його види:

1. просте розчинення, Що не супроводжується хімічною реакцією, коли метал витягується в розчин в складі з'єднання, яке було присутнє у вихідному матеріалі. У процесах простого розчинення беруть участь, як правило, речовини, в твердому стані утворюють іонну кристалічну решітку (хлориди, сульфати), а в розчині присутні у вигляді гідратованих іонів;

2. вилуговування з хімічною реакцією, в результаті якої метал, присутній у вихідній сировині в складі малорастворимого з'єднання, переходить в добре розчинну форму. Вилуговування з хімічною реакцією - найбільш поширений вид вилуговування, здійснюваний після попередньої підготовки або без неї; при вилуговування можуть протікати реакції між оксидами і кислотами або лугами, обмінні або окислювально-відновні реакції.

Матеріал повинен бути підготовлений до вилуговування. Ця стадія може включати в себе механічну підготовку матеріалу (дроблення, розмелювання) або фізико-хімічну. Дроблення і ізмельченіепроізводят для розкриття і збільшення поверхні тих мінералів, в яких міститься підлягає вилученню метал. Фізико-хімічна підготовка полягає в зміні хімічного складу металлсодержащих мінералів з метою переведення їх в добре і, бажано, вибірково розчинну форму. Зазвичай це здійснюється пирометаллургическими методами: важкорозчинні сульфіди за рахунок окисного випалу переводяться в оксиди і сульфати; оксидні мінерали, у свою чергу, можуть бути за допомогою хлоруючого випалу перетворені в добре розчинні хлориди; за рахунок спікання (або сплаву) з солями або лужними реагентами (содою, вапном, хлоридами, сульфатами м ін.) також отримують добре розчинні речовини.

При вилуговуванні застосовують спеціально підібрані розчинники, які повинні відповідати ряду вимог. Серед них найважливішим є селективність, тобто здатність розчиняти цінні мінерали і не переводити в розчин пусту породу і домішки. Розчинник повинен добре розчиняти витравлюють хімічні сполуки, щоб була можливість отримувати досить концентровані розчини і мати досить високу швидкість вилуговування. Він повинен бути дешевий, доступний і безпечний, не повинен розкладатися, випаровуватися і надавати сильного впливу на апаратуру, яка використовується. Бажано, щоб розчинник можна було регенерувати в ході подальшого технологічного процесу.

Як розчинники при вилуговуванні використовують: воду, кислоти - H2SO4, HСl, HNO3, Луги - NaOH, NH4OH, водні розчини солей - Fe2(SO4)3, Na2CO3, NaCl, NaCN, Na2S, Na2S2O3 та ін.

Як приклад розглянемо вилуговування обпаленої сульфидного цинкового концентрату розчином сірчаної кислоти:

(ZnO + Fe2O3+ SiO2)тв+ H2SO4= ZnSO4+ (Fe2O3+ SiO2)тв+ H2O

 концентрат кек

Оксид цинку з концентрату вибірково розчиняється з утворенням цинкового купоросу, а не розчиняється залишок (кек) відділяється від розчину відстоюванням і фільтрацією. Після очищення розчину від домішок цінкіз нього беруть в облогу електролізом.

Найпоширеніший спосіб ізвлеченіезолота - це ціанування, Коли для перекладу його в розчин використовують солі ціанистоводневої (синильної) кислоти:

2Au + 4NaCN + H2O + 0,5 O2 = 2NaAu (CN)2 + 2NaOH

З отриманого розчину виділяють золотоцементаціей на металевому цинку.

На стадії вилуговування молібденітових огірків застосовують 8-10% -ні розчини аміаку. при взаємодії NH4OH c молібденовим ангідридом, що містяться в огарки, молібденпереходіт в розчин по реакції:

MoO3 + 2NH4OH = (NH4)2MoO4 + H2O

Один із способів переробки вольфрамітових концентрату полягає в вилуговуванні вольфраму розчином лугу:

FeWO4 + 2 NaOH = Na2WO4 + Fe (OH)2

Шєєлітовиє концентрати витравлюють содою в автоклаві:

CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4 + CaCO3

Процес ведуть при температурі 200-250 0З повагою та тиску 2,5-2,7 МПа.

У виробництві глинозему з міститься в ньому гідроксид алюмінію витравлюють розчином лугу:

Al (OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O,

а потім алюмінатний розчин відокремлюють від нерастворившихся залишків руди, очищають від домішок і осаджують з нього чистий Al (OH)3, причому наведена вище реакція в цьому випадку йде в зворотному напрямку.

За зростанням труднощі вилуговування мінералогічні форми гідроксиду алюмінію можна розташувати в наступний ряд: гиббсит (гібсит) Al (OH)3 - бемітAlOOH - діаспорAlOOH. Гідраргіллітовие боксити вилуговуються розчинами NaOH (200-250 г / л) при атмосферному тиску і температурі 100-105 0С. Боксити, що відносяться до діаспоро-бемітовому типу, вимагають вилуговування в автоклавах при температурі до 240 0З і підвищених концентраціях лугу (290-300 г / л). Різка відмінність швидкостей розчинення беміт і діаспора, що мають однаковий хімічний склад, свідчить про сильному впливу типу кристалічної структури на реакційну здатність мінералу.

Однією з різновидів вилуговування є електрохімічне розчинення. Цей спосіб використовують, наприклад, при переробці сульфідних матеріалів (концентратів, штейнов) в металургії міді, свинцю, нікелю, благородних металів. Розчиненню піддають як плавлені компактні аноди, так і кускові і порошкові матеріали.

Електрохімічне розчинення моносульфід заліза - основний фази бідних штейн і пірротінових концентратів - використовують при розтині цих матеріалів.

Файнштейн- Напівпродукт переробки сульфідної нікелевої руди, представленої переважно з'єднанням Ni3S2. Електрохімічне вилуговування нікелю безпосередньо з файнштейна дозволяє усунути трудомісткі операції випалу і відновної плавки недогарка і отримати побічний продукт - елементарну сірку. Аноди для такого процесу відливають з файштейна в формі пластин товщиною 30-100 мм. При анодної поляризації протікає реакція

Ni3S2 - 6 e ® 3Ni2+ + 2S0,

а на катоді виділяється нікель

Ni2+ + 2 e ® Ni0

Процес ведуть в сернокислом електроліті, що містить 100-150 г / л H2SO4 при температурі 40-60 0С. Оптимальна плотностьтока не перевищує 200 A / м2. Основними недоліками способу є мала швидкість розчинення (через пасивації поверхні анодів елементарною сіркою) і великий (до 15%) вихід анодного скрапу.

 



гідрометалургійні процеси | Виділення металів з розчинів