1.4.2 Гідрометалургійні процеси

                Гідрометалургійні процеси проходять при низьких температу­рах на межі поділу найчастіше твердої і рідкої фаз. Будь-який гідро­металургійний процес складається з трьох основних стадій: вилуджу­вання, очищення розчинів від домішок і осадження металу з розчину.

                Вилуджування - процес переведення вилучених металів у розчин (розчинення) при впливі розчинника на перероблюваний матеріал (руду, концентрат, напівпродукти металургійного виробництва і т.п.) часто при газовому реагенті - кисні, водні та інших.

                У результаті вилуджування одержують два продукти: розчин вилученого металу, звичайно забрудненого домішками, і нерозчинений залишок, що складається в основному з порожньої породи. Як розчинники використовують воду, розчини кислот, лугів або солей. Розчинник повинен бути дешевим і мати селективну дію щодо компонентів оброблюваного матеріалу, по можливості реге­неруватися в ході технологічного процесу.

                Очищення розчинів від домішок проводять із метою запобіган­ня їх потраплянню у вилучений метал при подальшому його осад­женні.

                Для очищення розчинів вилужування від домішок використо­вують методи хімічного осадження неорганічними або органічни­ми реагентами, гідроліз, кристалізацію або цементацію. В основі останнього процесу лежить принцип витиснення з розчину одного металу іншим, більш електровід'ємним:

                        Ме'S04 + Ме" Ме' + Ме" SO4.                 (1.34)

                Прикладами цементаційного очищення можуть служити про­цеси виділення міді з сірчанокислих цинкових розчинів цинком або з нікелевого електроліту нікелем.

                Осадження металів з очищених розчинів від вилуджування про­водять електролізом водних розчинів, цементацією або відновлен­ням газоподібними відновлювачами під тиском.

                У гідрометалургії кольорових металів, особливо при вироб­ництві рідкісних і благородних металів, дедалі більшого поширення набувають сорбційні (іонообмінні) та екстракційні процеси. Засто­сування цих процесів спрямовано на вирішення таких задач:

                1) переведення цінного металу з розчину після вилуджування в інший розчин, більш зручний за сольовим складом для подальшої пере­робки;

                2) концентрування металів із розведених розчинів і пульп;

                3) селективний поділ металів і очищення розчинів від домішок;

                4)  вилуджування, поєднане із сорбцією.

                Іонообмінні процеси ґрунтуються на спроможності деяких твер­дих речовин (іонітів) при контакті з розчинами поглинати іони з розчину в обмін на іони того ж знака, що входять до складу іоніту. Як іоніти найчастіше використовують тверді синтетичні високомолекулярні речовини з високою обмінною ємністю (іонообмінною спро­можністю), хімічною стійкістю і механічною міцністю.

                За знаком заряду іонів, що обмінюються, розрізняють катіоніти й аніоніти. Існують також аморфні іоніти - амфоліти, здатні од­ночасно здійснювати як катіонний, так і аніонний обмін. У загаль­ному вигляді дію іонообмінних смол можна виразити рівнянням

                        2RH+ + K2+ = R2K + 2H+  або                 (1.35)

2RСl + А2- = R2А + 2Cl-,

де R - радикал із фіксованими іонами; К - катіон; А - аніон.

                Екстракцією (рідинною екстракцією) називається процес ви­лучення розчинених хімічних сполук металів з водного розчину в рідку органічну фазу, що не змішується з водою. Наступною реекстракцією з органічної фази екстрагований метал вилучають у во­дний розчин.

                Як екстрагенти використовують органічні кислоти і їх солі, солі амінів і амонієвих основ, спирти, ефіри, кетони.

                Також слід зазначити, що, мабуть, у жодній іншій галузі не­має такого достатку технологічних процесів і різноманітних технолог­ічних схем, як у кольоровій металургії. Характерним для цієї галузі є поєднання піро- і гідрометалургійних процесів. Ця тенденція по­стійно розширюється і вже зараз дозволяє більш успішно, ніж од­нією групою металургійних процесів, вирішувати задачі підвищення ступеня вилучення і якості цінних компонентів, комплексності ви­користання перероблюваної сировини, створення маловідходних і безвідходних технологій, охорони навколишнього середовища.