Повний процес гідрометалургії: від ціанідного вилуговування до електролізу

У сучасній галузі металургії, Гідрометалургія займає ключову позицію у видобутку та рафінуванні металів завдяки своїм унікальним перевагам. Які секрети ховаються за перетворенням руди на високочистий метал? Сьогодні давайте заглибимося в повний процес гідрометалургії, від вилуговування до електролізу, за допомогою дванадцяти ключових питань.

1. Що таке гідрометалургія?

Простими словами, гідрометалургія — це процес, який використовує вилуговувачі для розчинення цінних металевих компонентів із руд, концентратів, кальцинів та інших матеріалів у розчини. Згодом метали екстрагують, відокремлюють і збагачують із розчинів за допомогою серії хімічних і фізичних методів. На відміну від традиційної пірометалургії, гідрометалургія в основному працює в середовищі розчину, що характеризується низьким споживанням енергії та зменшенням забруднення навколишнього середовища.

2. Які цілі вилуговування та методи вилуговування, які зазвичай використовуються?

Метою вилуговування є виділення цінних металів із пустої породи в рудах і розчинення металів у вигляді іонів у розчини. Загальні методи вилуговування включають кислотне вилуговування. Наприклад, мідні руди вилуговують сірчаною кислотою для розчинення міді у вигляді іонів міді. Лужне вилуговування використовують для обробки бокситів розчином гідроксиду натрію для вилучення алюмінію. Водне вилуговування підходить для деяких мінералів типу солі з хорошою розчинністю у воді, таких як видобуток глауберової солі.

3. Які фактори впливають на швидкість вилуговування в процесі вилуговування?

Основні фактори включають концентрацію вилуговувача. Як правило, чим вища концентрація, тим вище швидкість вилуговування. Однак надмірно висока концентрація може призвести до збільшення витрат і труднощів у подальшій обробці. Температура: Відповідне підвищення температури може прискорити швидкість реакції та покращити швидкість вилуговування, але надмірна температура збільшить споживання енергії та корозію обладнання. Розмір частинок руди: чим менший розмір частинок, тим більша питома поверхня і реакція вилуговування більш ретельна. Інтенсивність перемішування: добре перемішування може забезпечити повний контакт між вилуговувачем і рудою, покращуючи масообмін.

4. Яким чином здійснюється розділення твердої речовини на рідину для пульпи після вилуговування?

Загальні методи поділу твердих речовин і рідин включають фільтрацію. Вакуумні фільтри та пластинчаті фільтр-преси використовуються для перехоплення твердих частинок через фільтруюче середовище та пропускання рідини. Осідання: тверді частинки осідають під дією сили тяжіння або відцентрової сили. Наприклад, в згущувачах мезга повільно осідає в великооб'ємному пристрої. Супернатант переливається, а нижній - шар густої суспензії додатково обробляється. Відцентрове розділення: відцентрова сила, що створюється високошвидкісним обертанням, використовується для досягнення розділення твердої та рідини, що підходить для відділення дрібних частинок.

5. Яка мета очищення розчину і які є загальні методи очищення?

Очищення розчину спрямоване на видалення домішок із фільтрату, щоб уникнути перешкод для подальшого вилучення металу. Загальні методи включають хімічне осадження. Осадники додають для утворення осадів домішкових іонів. Наприклад, сульфід натрію додають для осадження іонів важких металів. Іонообмінний метод: іонообмінні смоли використовуються для обміну з іонами в розчині для видалення іонів домішок. Екстракція розчинником: ґрунтуючись на різниці в розчинності розчинених речовин у двох незмішуваних фазах, цільовий метал екстрагується в органічну фазу для досягнення відділення від домішок.

6. Який принцип екстракції розчинником і як вибрати відповідний екстрагент?

Принцип екстракції розчинником полягає у використанні різниці в коефіцієнтах розподілу розчинених речовин між органічною та водною фазами, що забезпечує перенесення розчинених речовин із водної фази в органічну. При виборі екстрагента необхідно враховувати його високу селективність щодо цільового металу, тобто він має сильну екстракційну здатність для цільового металу і слабку екстракційну здатність до домішок. Він повинен мати велику екстракційну потужність для ефективного вилучення великої кількості металу. Він також повинен мати гарну хімічну стабільність, не легко розкладатися, не змішуватися з водною фазою та мати відповідну різницю густини для легкого розділення фаз. Крім того, слід враховувати вартість і доступність.

7. Яка роль зачистки і як вона пов'язана з видобутком?

Відпарювання - це процес перенесення металу, екстрагованого в органічну фазу, назад у водну фазу. Він доповнює екстракцію. Екстракція збагачує та відокремлює метали, тоді як стрипінг витягує збагачений метал з органічної фази для отримання розчину металу з високою концентрацією для подальшого електролізу чи іншої обробки. Регулюючи тип, концентрацію та значення рН очищувача, можна досягти ефективного видалення металів.

8. Що таке електроосадження (електролітичне осадження) і який його принцип?

Електроочищення — це процес, при якому іони металу в розчині відновлюються й осаджуються на катоді під дією постійного струму. Візьмемо, наприклад, електровидобуток міді в розчині сульфату міді, коли подається постійний струм, іони міді отримують електрони на катоді, відновлюються до металевої міді та осідають на катодній пластині. На аноді відбувається реакція окислення води з утворенням кисню. Це важливий етап отримання металів високої чистоти в гідрометалургії.

9. Які фактори впливають на вихід по струму та якість металу в процесі електролізу?

Фактори, що впливають на ефективність струму, включають температуру електроліту. Занадто високі температури посилять побічні реакції та зменшать ефективність струму. Щільність струму: Як занадто висока, так і занадто низька щільність струму є несприятливими для ефективності струму, і існує оптимальний діапазон. Вміст домішок: іони домішок можуть вступати в конкурентні реакції на електродах, знижуючи ефективність струму. Фактори, що впливають на якість металу, включають склад електроліту. Тип і вміст добавок може впливати на кристалічну морфологію металу. Матеріал електрода та стан поверхні: Гладкі та плоскі електроди сприяють рівномірному осадженню високоякісних металів. Час електролізу та стабільність роботи: Стабільні умови роботи можуть забезпечити стабільність якості металу.

10. Як утворюється анодний шлам і для чого він використовується?

Під час процесу електролізу, крім розчинення металів на аноді, деякі нерозчинні домішки, такі як дорогоцінні метали, такі як золото, срібло та платина, та інші домішки утворюють анодний шлам і випадають в осад. Анодний шлам є важливим вторинним ресурсом. З нього можна отримати багато дорогоцінних металів. Наприклад, золото, срібло тощо можна витягнути з анодного шламу електролізу міді за допомогою ряду технологій обробки, що має надзвичайно високу економічну цінність.

11. Як досягти захисту навколишнього середовища та переробки ресурсів у всьому гідрометалургійному процесі?

З точки зору захисту навколишнього середовища, стічні води, відпрацьовані гази та залишки відходів очищаються відповідно до стандартів викидів. Для очищення стічних вод використовуються такі методи, як нейтралізація, осадження та іонний обмін для видалення іонів важких металів і шкідливих речовин. Відпрацьований газ очищається для видалення забруднюючих речовин, таких як діоксид сірки, за допомогою очисного обладнання. З точки зору переробки ресурсів, вторинна обробка здійснюється для залишків вилуговування та анодного шламу для відновлення цінних металів. Відпрацьований електроліт очищається та регенерується для переробки.

12. Які перспективи розвитку гідрометалургії?

У майбутньому гідрометалургія розвиватиметься в напрямку екологічної, ефективної та інтелектуальної. Будуть проведені дослідження та розробки більш екологічно чистих та ефективних вилуговувачів та екстрагентів для зменшення споживання енергії та забруднення. Передова автоматизація та інтелектуальні технології будуть використані для досягнення точного контролю та оптимізації виробничого процесу, підвищення ефективності виробництва та якості продукції. Сфери застосування будуть розширені, наприклад, видобуток металів із нових ресурсів, таких як електронні відходи та глибоководні мінерали.

За допомогою цих дванадцяти запитань ми отримали відносно повне розуміння повного процесу гідрометалургії від вилуговування до електролізу. З постійним розвитком технологій гідрометалургія відіграватиме ще більшу роль у сфері видобутку металів, сприяючи економічному розвитку та раціональному використанню ресурсів.