Гидрометаллургия

1. Подготовка исходных материалов к выщелачиванию, в том числе механическая обработка (дробление, измельчение) и операции по изменению химического состава исходного материала (перевод малорастворимых соединений в растворимые).

Применительно к рудным материалам подготовительные операции называют разложением или вскрытием. К ним относятся:

• окислительный обжиг сульфидного сырья;
• сульфатизирующий и хлорирующий обжиг;
• восстановительный обжиг;
• спекание или сплавление с солями или щелочными реагентами (содой, известью, сульфатами, фторосиликатом калия и др.).

Среди химических подготовительных операций превалируют пирометаллургические процессы, однако в некоторых случаях разложение осуществляют гидрометаллургическим способом, например разложение шеелита (CaWO₄ ) соляной или азотной кислотой с получением осадка вольфрамовой кислоты, который затем растворяют в аммиачной воде или растворе щёлочи.

2. Выщелачивание – перевод металла из исходного материала или продукта, полученного в результате подготовительных операций, в водный раствор.

3. Разделение твёрдой и жидкой фаз – операции сгущения, фильтрации и промывки твёрдой фазы.

4. Подготовка растворов к выделению из них чистых соединений или металлов – очистка растворов от примесей отделением последних, разделение близких по свойствам металлов, например редкоземельных металлов, циркония и гафния, тантала и ниобия, вольфрама и молибдена, а также концентрирование раствора по выделяемому компоненту (на этих операциях используются осаждение малорастворимых соединений, сорбция на ионообменных смолах, экстракция, цементация или другие методы, а для концентрирования растворов – также выпарка).

5. Выделение из растворов чистых соединений или металлов методами кристаллизации или осаждения малорастворимых соединений, восстановления газообразными реагентами, цементацией или электролизом.

В промышленном масштабе гидрометаллургия используется с конца 19 в. для извлечения золотаиз руд обработкой последних растворами цианидов (NaCN, KCN) с осаждением золота из этих растворов металлическим цинком.

Применяется для производства глинозёма путём обработки бокситов щелочными растворами с последующим гидролизом полученных растворов.

Широкое применение гидрометаллургии в современном производстве цветных, благородных и редких металлов обусловлено возможностью избирательного извлечения металлов из бедных и труднообогатимых руд (в некоторых случаях металлы извлекают в раствор непосредственно из рудного тела, например подземное выщелачивание меди и урана).

Гидрометаллургия обеспечивает комплексную переработку сырья с извлечением всех ценных составляющих:

• попутное извлечение кадмия, индия, таллия в производстве цинка;
• галлия в производстве глинозёма;
• молибдена при переработке вольфрамовых концентратов и др.

С помощью чисто гидрометаллургических технологических схем перерабатывают практически всё вольфрамовое сырьё.

В производстве цинка, молибдена и других металлов пирометаллургические операции используются только для подготовки сырья к последующей гидрометаллургической переработке.

В производстве меди и никеля (металлов, традиционно получаемых по пирометаллургическим схемам) всё шире используется гидрометаллургия, позволяющая устранить выбросы диоксида серы (SO₂ ) в атмосферу и наиболее экономично перерабатывать бедное сырьё.