Металл өндіру процесі: Гидрометаллургия – кендерден металл алу әдісі. Кендерді сулы ерітінділермен өңдеу, тазарту және металл қосылыстарын алу қарастырылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кен өндіру процесі
Ore extraction process
Гидрометаллургия – металлургия саласындағы металл кендерінен металл алу техникасы. Гидрометаллургия кендерден, концентраттардан, қайта өңделген немесе қалдық материалдардан металдарды алу үшін сулы ерітінділерді пайдалануды қамтиды. Гидрометаллургияны толықтыратын өңдеу әдістері – пирометаллургия, бу металлургиясы және балқытылған тұз электрометаллургиясы. Гидрометаллургия әдетте үш негізгі бөлімге бөлінеді:
Личинг (көшіру)
Ерітіндіні шоғырландыру және тазарту
Металл немесе металл қосылыстарын алу
Hydrometallurgy is a technique within the field of extractive metallurgy, the obtaining of metals from their ores. Hydrometallurgy involve the use of aqueous solutions for the recovery of metals from ores, concentrates, and recycled or residual materials. Processing techniques that complement hydrometallurgy are pyrometallurgy, vapour metallurgy, and molten salt electrometallurgy. Hydrometallurgy is typically divided into three general areas:
Leaching
Solution concentration and purification
Metal or metal compound recovery
Сырлау
Сырлау – металл тасымалдағыш материалдардан металл алу үшін сулы ерітінділерді пайдалану процесі, олар материалдармен жанасады. Қытайда 11-12 ғасырларда бұл техника мыс алу үшін қолданылған, және ол мыс өндірісінің көп бөлігін құраған. 17 ғасырда Германия мен Испанияда да осы мақсатта қолданылған. Сырлау ерітіндісінің жағдайлары pH, тотығу-тотықсыздану потенциалы, келаттағыш заттардың болуы және температура бойынша өзгереді, бұл қажетті металл компонентінің сулы фазаға еру жылдамдығын, толықтығын және таңдаулылығын оңтайландыру үшін жасалады. Келаттағыш заттарды қолдану арқылы нақты металдарды таңдап алуға болады. Бұл заттар әдетте аминдер немесе Шифф негіздері болып табылады. Сырлауға қолданылатын негізгі реакторлардың бес түрі бар: in situ, үйірме, ыдыс, резервуар және автоклав.
Leaching involves the use of aqueous solutions to extract metal from metal bearing materials which are brought into contact with them. In China in the 11th and 12th centuries, this technique was used to extract copper; this was used for much of the total copper production. In the 17th century it was used for the same purposes in Germany and Spain. The lixiviant solution conditions vary in terms of pH, oxidation reduction potential, presence of chelating agents and temperature, to optimize the rate, extent and selectivity of dissolution of the desired metal component into the aqueous phase. By using chelating agents, one can selectively extract certain metals. These agents are typically amines of Schiff bases. The five basic leaching reactor configurations are in situ, heap, vat, tank and autoclave.
Жер бетінде сұйыту
In situ сұйытуды "ерітіндімен өндіру" деп те атайды. Бұл процесте бастапқыда кен орнына тесіктер бұрғыланады. Жарылғыш заттар немесе гидравликалық жарылыс кен орнында ерітіндінің өтуі үшін ашық кеңістіктер жасауға қолданылады. Сырлау ерітіндісі кен орнына сорылып жіберіледі, онда ол кенмен жанасады. Содан кейін ерітінді жиналып, өңделеді. Беверлидегі уран кен орны – in situ сұйытудың мысалы.
In situ leaching is also called "solution mining". This process initially involves drilling of holes into the ore deposit. Explosives or hydraulic fracturing are used to create open pathways within the deposit for solution to penetrate into. Leaching solution is pumped into the deposit where it makes contact with the ore. The solution is then collected and processed. The Beverley uranium deposit is an example of in situ leaching.
Топтық сұйыту
Құрастырып сұйыту процесінде ұсақталған (кейде агломерацияланған) кен өткізбейтін қабатпен қапталған үймеге үйіледі. Сырлау ерітіндісі үйіндінің үстіне бүркіледі және үйінді арқылы төмен қарай сіңіп өтеді. Үйіндінің дизайны әдетте жинақтау шұңқырларын қамтиды, бұл "көтерілген" сырлау ерітіндісін (яғни құнды металдар еріген ерітіндіні) одан әрі өңдеу үшін сорғылауға мүмкіндік береді. Мысалы, алтынды цианидтеу, онда ұнтақталған кендер натрий цианиді ерітіндісімен өңделеді, ол ауаның қатысуымен алтынды ерітіп, құнды емес қалдықтарды қалдырады.
In heap leaching processes, crushed (and sometimes agglomerated) ore is piled in a heap which is lined with an impervious layer. Leach solution is sprayed over the top of the heap, and allowed to percolate downward through the heap. The heap design usually incorporates collection sumps, which allow the "pregnant" leach solution (i. e. solution with dissolved valuable metals) to be pumped for further processing. An example is gold cyanidation, where pulverized ores are extracted with a solution of sodium cyanide, which, in the presence of air, dissolves the gold, leaving behind the nonprecious residue.
Қалқыма суды сұйыту
Ватымен сіңіру – көбінесе өлшемдері кішітілген және жіктелген материалды үлкен ыдыстарда сіңіру ерітіндісімен байланыстыру процесін қамтиды.
Vat leaching involves contacting material, which has usually undergone size reduction and classification, with leach solution in large vats.
Танктарды сумен тазарту
Қозғалтқышпен араластырылатын реактор, сондай-ақ араластыру арқылы сұйыту деп те аталады, бұл әдетте ұсатылып, іріктелінген материалды араластырылатын ерітіндімен араластыруды қамтиды. Араластыру масса алмасуды жақсарту арқылы реакция жылдамдығын арттыра алады. Реакторлар көбінесе тізбектей орналастырылған реакторлар түрінде құрастырылады.
Stirred tank, also called agitation leaching, involves contacting material, which has usually undergone size reduction and classification, with leach solution in agitated tanks. The agitation can enhance reaction kinetics by enhancing mass transfer. Tanks are often configured as reactors in series.
Автоклавта сұйыту
Автоклав реакторлары жоғары температурада реакцияларды жүргізу үшін қолданылады, бұл реакция жылдамдығын арттыруға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, автоклавтар жүйеде газ тәрізді реагенттерді пайдалануға да қолайлы жағдай жасайды.
Autoclave reactors are used for reactions at higher temperatures, which can enhance the rate of the reaction. Similarly, autoclaves enable the use of gaseous reagents in the system.
Еріткішпен экстракциялау
Еріткішпен экстракциялау кезінде металлды бір фазадан екінші фазаға ауыстыру үшін, еріткіш пен сұйылтқыштан тұратын араласпа қолданылады. Еріткішпен экстракциялауда бұл араласпа көбінесе "органикалық" деп аталады, себебі негізгі құрауышы (сұйылтқыш) – мұнайдың бір түрі. PLS (металлға қаныққан ерітінді) эмульсияға дейін тазартылған органикалық араласпамен араластырылып, бөлінуге жіберіледі. Металл PLS-тен өзгертілген органикалық фазаға ауысады. Нәтижесінде металға қаныққан органикалық фаза және тазартылған ерітінді пайда болады. Электрлеп алу кезінде металға қаныққан органикалық фаза эмульсияға дейін азырақ металды электролитпен араластырылып, бөлінуге жіберіледі. Металл органикалық фазадан электролитке ауысады. Нәтижесінде тазартылған органикалық фаза және металға қаныққан электролит пайда болады. Органикалық ағын еріткішпен экстракциялау процесінде қайта қолданылады, ал сулы ағындар тиісінше сұйыту және электрлеп алу процестері арқылы айналымға түседі.
In the solvent extraction a mixture of an extractant in a diluent is used to extract a metal from one phase to another. In solvent extraction this mixture is often referred to as the "organic" because the main constituent (diluent) is some type of oil. The PLS (pregnant leach solution) is mixed to emulsification with the stripped organic and allowed to separate. The metal will be exchanged from the PLS to the organic they are modified. The resulting streams will be a loaded organic and a raffinate. When dealing with electrowinning, the loaded organic is then mixed to emulsification with a lean electrolyte and allowed to separate. The metal will be exchanged from the organic to the electrolyte. The resulting streams will be a stripped organic and a rich electrolyte. The organic stream is recycled through the solvent extraction process while the aqueous streams cycle through leaching and electrowinning processes respectively.
Ион алмасу
Келаттағыш заттар, табиғи цеолит, белсендірілген көмір, шайырлар және келаттағыш заттармен сіңдірілген сұйық органикалық заттардың бәрі ерітіндідегі катиондарды немесе аниондарды алмастыруға қолданылады. Таңдаулылық және қалпына келтіру пайдаланылған реагенттерге және қоршаған ластағыштарға байланысты.
Chelating agents, natural zeolite, activated carbon, resins, and liquid organics impregnated with chelating agents are all used to exchange cations or anions with the solution. Selectivity and recovery are a function of the reagents used and the contaminants present.
Металдарды қайта өңдеу
Металды алу – шикізат ретінде сатуға жарамды металдарды өндіретін гидрометаллургиялық процестің соңғы қадамы. Дегенмен, кейде жоғары таза металл алу үшін қосымша тазарту қажет болуы мүмкін. Металды алу процестерінің негізгі түрлері – электролиз, газдық тотығуды қышқылдану және шөктіру. Мысалы, гидрометаллургияның маңызды мақсаты – мыс, оны электролиз арқылы алу ыңғайлы. Cu2+ иондары төмен потенциалда Cu металлына дейін тотығуды қышқылданады, ал Fe2+ және Zn2+ сияқты қоспа металл иондары қалдырылады.
Metal recovery is the final step in a hydrometallurgical process, in which metals suitable for sale as raw materials are produced. Sometimes, however, further refining is needed to produce ultra high purity metals. The main types of metal recovery processes are electrolysis, gaseous reduction, and precipitation. For example, a major target of hydrometallurgy is copper, which is conveniently obtained by electrolysis. Cu2+ ions are reduced to Cu metal at low potentials, leaving behind contaminating metal ions such as Fe2+ and Zn2+.
Электролиз
Электроқайтару және электротазарту сәйкесінше, катодта металдардың электрошоғырланған тұнбасы арқылы металдарды алу және тазарту процестерін, ал анодта металл ерітуді немесе қарсы тотығу реакциясын қамтиды.
Electrowinning and electrorefining respectively involve the recovery and purification of metals using electrodeposition of metals at the cathode, and either metal dissolution or a competing oxidation reaction at the anode.
Жауын-шашын
Гидрометаллургиядағы тұндыру – металдар мен олардың қосылыстарының немесе қоспалардың сулы ерітінділерден химиялық тұндырылуын қамтиды. Тұндыру, реактивтер қосу, булану, pH деңгейінің өзгеруі немесе температураны өзгерту арқылы ерітіндідегі заттың мөлшері оның ерігіштігімен шектелген максималды деңгейден асқанда жүзеге асады.
Precipitation in hydrometallurgy involves the chemical precipitation from aqueous solutions, either of metals and their compounds or of the contaminants. Precipitation will proceed when, through reagent addition, evaporation, pH change or temperature manipulation, the amount of a species present in the solution exceeds the maximum determined by its solubility.