Hidrometalurji - Hydrometallurgy

Hidrometalurji , maden cevherlerinden metallerin elde edilmesi olan ekstraktif metalurji alanında bir tekniktir . Hidrometalurji , metallerin cevherlerden, konsantrelerden ve geri dönüştürülmüş veya artık malzemelerden geri kazanılması için sulu çözeltilerin kullanılmasını içerir . Hidrometalurjiyi tamamlayan işleme teknikleri, pirometalurji , buhar metalurjisi ve erimiş tuz elektrometalurjisidir. Hidrometalurji tipik olarak üç genel alana ayrılır:

  • Sızıntı
  • Çözelti konsantrasyonu ve saflaştırma
  • Metal veya metal bileşiği geri kazanımı

Sızıntı

Süzme , değerli bir metal içeren bir malzeme ile temas ettirilen metal taşıyıcı malzemelerden metali çıkarmak için sulu çözeltilerin kullanılmasını içerir. İlk örnekler, bakırın çıkarılmasına uygulandığı 17. yüzyıl Almanya'sından ve İspanya'dan gelmektedir.

Yıkama maddesi çözelti koşulları sulu faza istenen metal bileşenin çözünme oranı, boyutu ve seçiciliği optimize etmek için, pH, oksitleme-indirgeme potansiyeli, kenetleme maddeleri ve ısı varlığı açısından farklılık gösterir. Şelatlama ajanlarının kullanılmasıyla , belirli metaller seçici olarak çıkarılabilir . Bu tür kenetleme maddeleri tipik olarak schiff bazlarının aminleridir .

Beş temel süzdürme reaktörü konfigürasyonu, yerinde, yığın, kazan, tank ve otoklavdır.

Yerinde süzme

Yerinde liç , "çözelti madenciliği" olarak da adlandırılır. Bu işlem başlangıçta cevher yatağında deliklerin açılmasını içerir. Çözeltinin nüfuz etmesi için çökeltide açık yollar oluşturmak için patlayıcılar veya hidrolik kırılma kullanılır. Liç çözeltisi, cevherle temas ettiği çökeltiye pompalanır. Çözelti daha sonra toplanır ve işlenir. Beverley uranyum kasası yerinde liç ve Zimbabwe da Truva Madeni bir örneğidir.

Yığın liçi

Yığın liçi işlemlerinde, ezilmiş (ve bazen aglomere edilmiş) cevher, geçirimsiz bir tabaka ile kaplı bir yığın halinde istiflenir. Süzme çözeltisi, yığının üstüne püskürtülür ve yığının içinden aşağı süzülmesine izin verilir. Yığın tasarımı genellikle, "hamile" süzme çözeltisinin (yani çözünmüş değerli metaller içeren çözelti) daha sonraki işlemler için pompalanmasına izin veren toplama haznelerini içerir. Bir örnek olarak , altın siyanür toz haline getirilmiş maden cevheri içindeki bir çözeltisi ile ekstre edilir, sodyum siyanür , havanın mevcudiyetinde, nonprecious kalıntı bırakarak, altın çözer.

Aurosiyanür veya disiyanoaurat (I) kompleks anyonunun top ve çubuk modeli , [Au (CN) 2 ] - .

Kazan liçi

Tekne süzdürme , genellikle boyut küçültme ve sınıflandırmaya tabi tutulan malzemenin büyük kazanlarda süzdürme çözeltisi ile temas ettirilmesini içerir.

Tank liçi

Karıştırmalı liç olarak da adlandırılan karıştırmalı tank , genellikle boyut küçültme ve sınıflandırmaya tabi tutulan malzemenin çalkalanmış tanklarda liç çözeltisi ile temas ettirilmesini içerir. Çalkalama, kütle transferini artırarak reaksiyon kinetiğini artırabilir. Tanklar genellikle seri olarak reaktörler olarak yapılandırılır.

Otoklav liçi

Otoklav reaktörleri, reaksiyon hızını artırabilen daha yüksek sıcaklıklardaki reaksiyonlar için kullanılır. Benzer şekilde, otoklavlanmış sistemde gazlı reaktiflerin kullanılmasını sağlar.

Çözelti konsantrasyonu ve saflaştırma

Süzme işleminden sonra, süzme sıvısı normalde geri kazanılacak metal iyonlarının konsantrasyonuna girmelidir. Ek olarak, istenmeyen metal iyonlarının bazen çıkarılması gerekir.

  • Çökelme , hedeflenen metalin bir bileşiğinin seçici olarak uzaklaştırılması veya bileşiklerinden birinin çökeltilmesiyle büyük bir safsızlığın uzaklaştırılmasıdır. Bakır, nikel sızıntılarını saflaştırmak için sülfit olarak çökeltilir .
  • Sementasyon , metal iyonunun bir redoks reaksiyonu ile metale dönüştürülmesidir . Tipik bir uygulama, bir bakır iyonu çözeltisine hurda demirin eklenmesini içerir. Demir çözülür ve bakır metali çökelir.
  • Solvent Ekstraksiyonu
  • İyon değişimi
  • Gaz azaltma. Bir nikel ve amonyak çözeltisinin hidrojen ile muamele edilmesi, tozu olarak nikel metali verir.
  • Elektrojenleme , değerli metallerin izolasyonuna uygulanan pahalı bir elektroliz işlemi ise özellikle seçicidir . Altın, çözeltilerinden elektroliz edilebilir.

Solvent ekstraksiyonu

Gelen çözücü ekstraksiyonu , bir karışımıdır özütleyici bir de seyreltici bir fazdan diğerine bir metal çıkarmak için kullanılır. Çözücü ekstraksiyonunda bu karışım genellikle "organik" olarak anılır çünkü ana bileşen (seyreltici) bir tür yağdır.

PLS (yüklü özütleme çözeltisi), sıyrılmış organik ile emülsiyonlaşmaya karıştırılır ve ayrılmasına izin verilir. Metal, PLS'den değiştirildikleri organik maddeye değiştirilecektir. Ortaya çıkan akışlar, yüklü bir organik ve bir rafinat olacaktır . Elektro kazanım ile uğraşırken, yüklü organik daha sonra zayıf bir elektrolit ile emülsifikasyona karıştırılır ve ayrılmaya bırakılır. Metal organikten elektrolite dönüştürülecektir. Ortaya çıkan akışlar, soyulmuş bir organik ve zengin bir elektrolit olacaktır. Organik akış, çözücü özütleme işlemi yoluyla geri dönüştürülürken , sulu akışlar sırasıyla süzdürme ve elektro- kazanım işlemlerinden geçirilir.

İyon değişimi

Kenetleme maddeleri, doğal zeolit , aktif karbon, reçineler ve kenetleme maddeleri ile emprenye edilmiş sıvı organiklerin tümü , çözelti ile katyonları veya anyonları değiştirmek için kullanılır . Seçicilik ve geri kazanım, kullanılan reaktiflerin ve mevcut kontaminantların bir fonksiyonudur.

Metal geri kazanımı

Metal geri kazanımı, hidrometalurjik bir süreçteki son adımdır. Hammadde olarak satışa uygun metaller genellikle doğrudan metal geri kazanım aşamasında üretilir. Ancak bazen ultra yüksek saflıkta metaller üretilecekse daha fazla arıtma gerekir. Metal geri kazanım işlemlerinin birincil türleri elektroliz, gaz halinde indirgeme ve çökelmedir. Örneğin, hidrometalurjinin ana hedeflerinden biri, uygun bir şekilde elektrolizle elde edilen bakırdır. Cu 2+ iyonları hafif potansiyellerde azalır ve Fe 2+ ve Zn 2+ gibi diğer kirletici metalleri geride bırakır .

Elektroliz

Elektrojenleme ve elektro rafinasyon, sırasıyla katotta metallerin elektrodepozisyonu ve anotta metal çözünmesi veya yarışan bir oksidasyon reaksiyonu kullanılarak metallerin geri kazanılmasını ve saflaştırılmasını içerir .

Yağış

Hidrometalurjide çökelme, metallerin ve bileşiklerinin veya kirletici maddelerin sulu çözeltilerden kimyasal olarak çökeltilmesini içerir. Reaktif ilavesi, buharlaşma , pH değişikliği veya sıcaklık manipülasyonu yoluyla herhangi bir belirli tür çözünürlük sınırını aştığında çökelme devam edecektir .

Referanslar

Dış bağlantılar