Kompletan proces hidrometalurgije: od luženja cijanidom do elektrolize

U savremenoj oblasti metalurgije, Hidrometalurgija zauzima ključnu poziciju u ekstrakciji i rafiniranju metala zbog svojih jedinstvenih prednosti. Koje se tajne kriju iza transformacije iz rude u metal visoke čistoće? Danas, hajde da prodremo duboko u kompletan proces hidrometalurgije, od ispiranja do elektrolize, kroz dvanaest ključnih pitanja.

1. Šta je hidrometalurgija?

Hidrometalurgija, jednostavno rečeno, je proces koji koristi sredstva za luženje za rastvaranje vrijednih metalnih komponenti iz ruda, koncentrata, kalcina i drugih materijala u otopine. Nakon toga, metali se ekstrahuju, odvajaju i obogaćuju iz rastvora nizom hemijskih i fizičkih metoda. Za razliku od tradicionalne pirometalurgije, hidrometalurgija uglavnom radi u okruženju sa rastvorenim rastvorima, sa niskom potrošnjom energije i smanjenim zagađenjem životne sredine.

2. Koji su ciljevi ispiranja i najčešće korištene metode ispiranja?

Svrha ispiranja je izdvajanje vrijednih metala iz kamenca u rudama i rastvaranje metala u obliku jona u otopine. Uobičajene metode ispiranja uključuju kiselo luženje. Na primjer, bakrene rude se ispiraju sumpornom kiselinom kako bi se rastopio bakar u obliku iona bakra. Alkalno luženje se koristi za tretiranje boksita rastvorom natrijum hidroksida za ekstrakciju aluminijuma. Ispiranje vodom je pogodno za neke minerale tipa soli sa dobrom rastvorljivošću u vodi, kao što je ekstrakcija glauberove soli.

3. Koji faktori utiču na brzinu ispiranja tokom procesa ispiranja?

Glavni faktori uključuju koncentraciju sredstva za ispiranje. Općenito, što je veća koncentracija, to je veća brzina ispiranja. Međutim, previsoka koncentracija može dovesti do povećanja troškova i poteškoća u naknadnoj preradi. Temperatura: Odgovarajuće povećanje temperature može ubrzati brzinu reakcije i poboljšati brzinu ispiranja, ali prekomjerna temperatura će povećati potrošnju energije i koroziju opreme. Veličina čestica rude: Što je manja veličina čestica, veća je specifična površina i reakcija ispiranja je temeljitija. Intenzitet miješanja: Dobro miješanje može osigurati potpuni kontakt između sredstva za luženje i rude, poboljšavajući prijenos mase.

4. Kako se vrši odvajanje čvrstog i tečnog za celulozu nakon ispiranja?

Uobičajene metode razdvajanja čvrstog i tečnog materijala uključuju filtraciju. Vakumski filteri i filter prese sa pločama i okvirima koriste se za presretanje čvrstih čestica kroz filter medijum i omogućavanje prolaska tečnosti. Sedimentacija: Čvrstim česticama se dozvoljava da se talože pod gravitacijom ili centrifugalnom silom. Na primjer, u zgušnjivačima, pulpa se polako taloži u uređaju velikog volumena. Supernatant se prelijeva, a gusta suspenzija donjeg sloja se dalje obrađuje. Centrifugalna separacija: Centrifugalna sila nastala rotacijom velike brzine koristi se za postizanje razdvajanja čvrstog i tečnog, što je pogodno za odvajanje finih čestica.

5. Koja je svrha prečišćavanja rastvora i koje su uobičajene metode prečišćavanja?

Prečišćavanje rastvora ima za cilj uklanjanje nečistoća u procednoj vodi kako bi se izbegle smetnje u naknadnoj ekstrakciji metala. Uobičajene metode uključuju hemijsku precipitaciju. Precipitati se dodaju kako bi se formirali precipitati nečistoća iona. Na primjer, natrijum sulfid se dodaje za taloženje jona teških metala. Metoda jonske izmjene: Jono-izmjenjivačke smole se koriste za razmjenu sa jonima u rastvoru za uklanjanje nečistoća. Ekstrakcija rastvaračem: Na osnovu razlike u rastvorljivosti otopljenih materija u dve faze koje se ne mešaju, ciljni metal se ekstrahuje u organsku fazu kako bi se postiglo odvajanje od nečistoća.

6. Koji je princip ekstrakcije rastvaračem i kako odabrati odgovarajući ekstraktant?

Princip ekstrakcije rastvaračem je korištenje razlike u koeficijentima raspodjele otopljenih tvari između organske faze i vodene faze, omogućavajući prijenos otopljenih tvari iz vodene faze u organsku fazu. Prilikom odabira ekstratanta potrebno je uzeti u obzir njegovu visoku selektivnost za ciljni metal, što znači da ima jaku sposobnost ekstrakcije za ciljni metal i slabu sposobnost ekstrakcije za nečistoće. Trebalo bi da ima veliki kapacitet ekstrakcije za efikasno izdvajanje velike količine metala. Takođe treba da ima dobru hemijsku stabilnost, da se ne može lako razgraditi, da se ne meša sa vodenom fazom i da ima odgovarajuću razliku u gustini za lako odvajanje faza. Dodatno, treba uzeti u obzir cijenu i dostupnost.

7. Koja je uloga odstranjivanja i kako je povezana sa ekstrakcijom?

Stripping je proces prenošenja metala ekstrahovanog u organsku fazu nazad u vodenu fazu. Dopunjuje ekstrakciju. Ekstrakcija obogaćuje i razdvaja metale, dok se ekstrakcijom ekstrahuje obogaćeni metal iz organske faze kako bi se dobio rastvor metala visoke koncentracije za naknadnu elektrolizu ili drugu obradu. Podešavanjem vrste, koncentracije i pH vrijednosti sredstva za skidanje, može se postići efikasno uklanjanje metala.

8. Šta je elektrolitsko taloženje i koji je njegov princip?

Elektroličenje je proces u kojem se ioni metala u otopini reduciraju i talože na katodi pod djelovanjem jednosmjerne struje. Uzimajući za primjer elektroosvajanje bakra, u rastvoru bakar sulfata, kada se primeni jednosmerna struja, ioni bakra dobijaju elektrone na katodi, redukuju se u metalni bakar i talože na katodnoj ploči. Na anodi dolazi do oksidacijske reakcije vode koja proizvodi kisik. Ovo je ključni korak u dobijanju metala visoke čistoće u hidrometalurgiji.

9. Koji faktori utiču na trenutnu efikasnost i kvalitet metala tokom procesa elektrolize?

Faktori koji utiču na efikasnost struje uključuju temperaturu elektrolita. Previše visoke temperature će pogoršati nuspojave i smanjiti trenutnu efikasnost. Gustina struje: I previsoke i preniske gustine struje su nepovoljne za efikasnost struje i postoji optimalan raspon. Sadržaj nečistoća: Ioni nečistoća mogu biti podvrgnuti kompetitivnim reakcijama na elektrodama, smanjujući efikasnost struje. Faktori koji utječu na kvalitetu metala uključuju sastav elektrolita. Vrsta i sadržaj aditiva može uticati na kristalnu morfologiju metala. Materijal elektrode i stanje površine: Glatke i ravne elektrode pogoduju ravnomjernom taloženju visokokvalitetnih metala. Vrijeme elektrolize i radna stabilnost: Stabilni radni uvjeti mogu osigurati stabilnost kvaliteta metala.

10. Kako se stvara anodni sluz i koja je njegova upotreba?

Tokom procesa elektrolize, pored rastvaranja metala na anodi, neke nerastvorljive nečistoće kao što su plemeniti metali kao što su zlato, srebro i platina, i druge nečistoće stvaraju anodnu sluz i talože se. Anodna sluz je važan sekundarni resurs. Iz njega se može dobiti više plemenitih metala. Na primjer, zlato, srebro, itd., mogu se izdvojiti iz anodne sluzi elektrolize bakra kroz niz tehnologija obrade, što ima izuzetno visoku ekonomsku vrijednost.

11. Kako postići zaštitu okoliša i reciklažu resursa u cjelokupnom hidrometalurškom procesu?

U smislu zaštite životne sredine, otpadne vode, otpadni gas i ostaci otpada se tretiraju u skladu sa standardima emisije. Za tretman otpadnih voda koriste se metode kao što su neutralizacija, taloženje i jonska izmjena za uklanjanje jona teških metala i štetnih tvari. Otpadni plin se pročišćava kako bi se uklonili zagađivači kao što je sumpor dioksid kroz opremu za pročišćavanje. U smislu recikliranja resursa, sekundarni tretman se provodi na ostacima luženja i anodnom mulju kako bi se dobili vrijedni metali. Istrošeni elektrolit se prečišćava i regeneriše za reciklažu.

12. Koji su budući trendovi razvoja hidrometalurgije?

U budućnosti, hidrometalurgija će se razvijati ka zelenoj, efikasnoj i inteligentnoj. Postojat će istraživanje i razvoj ekološki prihvatljivijih i efikasnijih sredstava za ispiranje i ekstrakata kako bi se smanjila potrošnja energije i zagađenje. Napredna automatizacija i inteligentne tehnologije će se koristiti za postizanje precizne kontrole i optimizacije proizvodnog procesa, poboljšanje efikasnosti proizvodnje i kvaliteta proizvoda. Polja primjene će se proširiti, kao što je vađenje metala iz novih resursa poput elektronskog otpada i dubokomorskih minerala.

Kroz ovih dvanaest pitanja, dobili smo relativno sveobuhvatno razumijevanje kompletnog procesa hidrometalurgije od ispiranja do elektrolize. Uz kontinuirani napredak tehnologije, hidrometalurgija će igrati još veću ulogu u oblasti vađenja metala, doprinoseći ekonomskom razvoju i racionalnom korišćenju resursa.