Большой энциклопедический словарь:
ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ (от гидро... и металлургия) — извлечение металлов из руд, концентратов и отходов различных производств при помощи водных растворов химических реагентов (выщелачивание) с последующим выделением металлов из растворов (напр., цементацией, электролизом). Гидрометаллургия получила широкое применение в производстве многих металлов.
Большая советская энциклопедия:
Гидрометаллургия
(от Гидро... и Металлургия)
извлечение металлов из руд, концентратов и отходов различных производств водными растворами химических реагентов с последующим выделением металлов из растворов.
На возможность применения гидрометаллургических процессов для извлечения металлов из руд указывал М. В. Ломоносов (1763). Значительный вклад в развитие Г. внёс русский учёный П. Р. Багратион, создавший теорию цианирования (См. Цианирование) золота (1843). В начале 20 в. промышленное значение приобрела Г. меди. Позднее были разработаны гидрометаллургические способы получения многих др. металлов.
Г. включает ряд основных технологических операций, выполняемых в определённой последовательности. Механическая обработка руды — дробление и измельчение с целью полного или частичного раскрытия зёрен минералов, содержащих извлекаемый металл. Изменение химического состава руды или концентрата для подготовки их к выщелачиванию (См. Выщелачивание) — хлорирующий, окислительных, сульфатизирующий или восстановительный обжиг, спекание. Цель — разложение химических соединений извлекаемого металла и перевод их в растворимую форму. Выщелачивание — перевод извлекаемого металла в водный раствор. Эта операция иногда осуществляется попутно в процессе мокрого измельчения (в Мельницах, Классификаторах) или в специальной аппаратуре (чаны для выщелачивания, Автоклавы). Отделение металлосодержащего раствора от измельченного материала обезвоживанием и промывкой в сгустителях, на фильтрах. Подготовка растворов к выделению из них соединений или металлов отделением взвешенных частиц (осветление) или химическим осаждением сопутствующих металлов и примесей. Осаждение металлов или их соединений из растворов электролизом (медь, цинк и др.), восстановлением более электроотрицательным металлом — цементацией (См. Цементация) (медь, серебро, золото и др.), сорбцией (См. Сорбция) ионообменными смолами или углем, жидкостной экстракцией соединений металла органическими растворителями с последующей реэкстракцией в водный раствор и осаждением из него чистого металла или химического соединения. Переработка осадка с целью дальнейшей очистки выделенного соединения или чернового металла или непосредственное получение готового товарного металла может осуществляться: перекристаллизацией, возгонкой, прокаливанием, переплавкой, электролизом из водных или расплавленных сред.
При химических взаимодействии металла с растворителем нейтральный атом металла переходит в ионное состояние, образуя растворимое соединение. Растворение происходит легко в случае выщелачивания руд или концентратов, в которых металл присутствует в окисленной (ионной) форме. Примером могут служить окисленные медные и урановые руды, обожжённые цинковые концентраты, продукты хлорирующего обжига. В некоторых случаях для извлечения металла растворителем необходимо предварительное окисление кислородом или др. окислителем (например, при содовом выщелачивании руд, содержащих 4-валентный уран, для перевода последнего в 6-валентный). При растворении металлов (самородных или восстановленных) неизбежно окисление их для перехода в ионное состояние. Окисление металла с одновременной ионизацией окислителя (например, растворённого в воде молекулярного кислорода) в случае более благородных металлов термодинамически возможно лишь при затрате энергии, которая, например, может быть получена при образовании комплексного иона (цианирование золота и серебра, аммиачное выщелачивание металлической меди, никеля).
Растворение минералов с различными видами химической связи в кристаллической решётке (ковалентная, металлическая, ионная) характерно для выщелачивания сульфидов, арсенидов, селенидов, теллуридов. Растворение этих минералов, если предварительно не проведён окислительный обжиг, в большинстве случаев также требует окисления в пульпе (См. Пульпа), например при аммиачном выщелачивании медно-никелевых сульфидных руд в автоклаве под давлением кислорода или воздуха. Перенос растворителя и удаление продуктов реакции происходит в объёме раствора конвекцией (турбулентной диффузией), а в слое на границе с минералом — молекулярной (тепловой) диффузией. Обычно реакция, происходящая при гидрометаллургическом извлечении, находится в диффузионной области; определяющим фактором является скорость диффузии вещества, лимитирующая течение реакции. Возрастание скорости растворения минерала происходит при увеличении его относительной поверхности (т. е. степени измельчения), при ускорении перемешивания и при повышении температуры.
Форма поверхности и размер частиц растворяемого минерала определяют функциональную зависимость количества растворившегося металла от времени контакта с раствором; поэтому они влияют на степень извлечения и на объём аппаратов для выщелачивания.
Растворителями для выщелачивания соединений является преимущественно серная кислота (ванадий, медь, цинк), сода (ванадий в карбонатных рудах, молибден, вольфрам), едкий натр (глинозём, вольфрам), аммиак (медь, никель), цианистые соли (золото, серебро), сернистый натрий (сурьма, ртуть), растворы хлора и хлоридов (благородные металлы, свинец, редкие металлы), тиосульфаты (золото, серебро).
Для жидкостной экстракции применяют различные соединения (например, раствор трибутилфосфата и ди-2-этилгексилфосфата в керосине и др.). После экстракции очищенное соединение металла извлекается из органического растворителя водным раствором, часто с добавкой кислоты или др. реагента. Из раствора металлы осаждаются методом цементации или углем, или водородом под давлением. Применяются также аниониты или катиониты. После сорбции соединение металла снимается растворителем с ионита и последний подвергается регенерации.
При больших масштабах гидрометаллургического производства (например, при выщелачивании меди из окисленных крупнокусковых руд) обработка иногда осуществляется орошением штабелей руды слабыми растворами серной кислоты. Медьсодержащие растворы дренируются в сборные резервуары, а затем в цементаторы. Для дроблёных и рассортированных песковых фракций руд (например, золотых) применяется просачивание раствора в чанах через слой хорошо фильтрующей загрузки. Для интенсификации этого процесса раствор иногда предварительно насыщают воздухом, создают вакуум под фильтрующим днищем. Для выщелачивания тонкоизмельчённого материала применяют чаны для перемешивания (механической, пневматической и пневмомеханической) пульпы. Для непрерывного выщелачивания обычно их соединяют последовательно.
Иногда возможны комбинированные схемы выщелачивания: зернистого классифицированного материала — просачиванием, отделённого мелкого материала (Шлама) — перемешиванием. В отдельных случаях возможно и другое аппаратурное оформление выщелачивания, например в автоклавах непрерывного и периодического действия. Выщелачивание кислыми растворами производится в стальной гуммированной, керамической или др. кислотоупорной аппаратуре; для щелочных растворов пригодна стальная, иногда деревянная аппаратура. Методы жидкостной экстракции или дополняют выщелачивание, или применяются для непосредственоого извлечения соединений металлов из руд. Экстракция производится по принципу противотока в экстракционных колонках (экстракт и отходящий раствор непрерывно удаляют в разных направлениях). Обезвоживание и промывка производятся в сгустителях (гребковые с центральным и периферическим приводом, многоярусные) и фильтрах (вакуум-фильтры и фильтр-прессы непрерывного и периодического действия). Осаждение из растворов производится в аппаратах, конструкция которых зависит от осадителя. Для химических (растворимых) осадителей применяют реакторы и фильтры. Порошкообразные осадители (цинковая, алюминиевая пыль) вводятся в смесители с раствором, осаждение затем может продолжаться внутри перекачивающего насоса, в трубопроводе и через слой осадителя на фильтре. Можно осаждать металл или его соединения в самой пульпе (например, погружением в пульпу сетчатых корзин с ионитом). Порошковые осадители после контакта с раствором можно выделять флотацией (См. Флотация). Осаждение кусковыми осадителями (железо для меди, цинковая стружка или уголь для золота) производят в желобах или ящиках с перегородками для зигзагообразного движения раствора вверх и вниз через слой осадителя. Возможно выделение примесей (например, железа) Гидролизом из очищенного раствора с последующим получением основного металла (например, цинка) осаждением на катоде Электролизом с нерастворимыми анодами. См. также Благородные металлы.
Лит.: Основы металлургии, т. 1—5, М., 1961—68; Автоклавные процессы в цветной металлургии, М., 1969; Burkin A. R., The chemistry of hydrometallurgical processes, L., 1966; Habashi F., Principles of extractive metallurgy, v. 1—2, N. Y. — L. — P., 1969—70.
Большой словарь иностранных слов:
[см. гидро… + металлургия] – извлечение металлов из руд и заводских отходов водными растворами кислот и некоторых других химических веществ
Толковый словарь Кузнецова:
гидрометаллургия
ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ -и; ж. [от греч. hydr — вода, лат. metallum и греч. ergon — работа]. Извлечение металлов из руд и производственных отходов различными растворителями с последующим выделением металлов из раствора.
Гидрометаллургический, -ая, -ое. Г-ие операции. Г. цех.
Малый академический словарь:
гидрометаллургия
И гидрометаллургия, -и, ж.
Извлечение металлов из руд и производственных отходов различными растворителями с последующим выделением металла из раствора.
Горная энциклопедия:
(от греч. hydor — вода и metallurgeo — добываю руду, обрабатываю металлы * a. hydrometallurgy; н. Hydrometallurgie; ф. hydrometallurgie; и. hidrometalurgia) — извлечение металлов из руд, концентратов, промежуточных продуктов и отходов разл. произ-в водными растворами гл. обр. хим. реагентов с последующим выделением металлов из растворов.
Впервые способами Г. извлекали медь из руд м-ния Рио-Тинто (Испания) в 16 в. Позднее были разработаны и внедрены гидрометаллургич. способы получения мн. др. металлов: платины (1827), никеля (1875), алюминия из бокситов — в России (1892), золота — в Новой Зеландии (1889), цинка — в Канаде и США (1914) и др. Значит. вклад в развитие Г. внёс рус. учёный П. Р. Багратион, создавший теорию цианирования золота (1843). Рус. химик H. H. Бекетов обосновал получение металлич. порошков водородом под давлением (1870), теорию Г. цинка разработал франц. химик Л. Летранже (1880), урана — нем. учёный О. Хёнигшмид (1914). В 20-х гг. в СССР В. Г. Хлопиным разработаны теоретич. основы Г. радия; в 30-х гг. А. Е. Маковецким, О. А. Есиным, П. И. Федотовым, Ю. В. Баймаковым — Г. тяжёлых цветных металлов, И. Н. Плаксиным — Г. золота. Значит. вклад в теорию сорбционного и экстракционного процессов внёс сов. учёный Б. Н. Ласкорин. В СССР гидрометаллургич. методы применяют в произ-ве Al, Zn, Cu, Ni, Со, Cd, U, редких и драгоценных металлов. За рубежом более 20% произ-ва Cu, 50-70% Zn и Ni, 100% окисей Al и U, металлич. Cd, Co и др. основано целиком на Г. Она получает распространение вследствие введения в эксплуатацию труднообогатимых тонковкрапленных руд, дающих низкое извлечение при обогащении, а также замены пирометаллургич. процессов, к-рые из-за значит. кол-ва вредных выбросов в атмосферу в большей степени загрязняют окружающую среду, чем Г. Схемы Г. включают ряд осн. операций, выбор и последовательность к-рых обусловлены хим.-минералогич. особенностями сырья, возможностью комбинирования с предприятиями хим. и др. отраслей пром-сти и т.п.
После механич. обработки руд технол. операции Г. выполняются в определ. последовательности: дробление и измельчение (до десятков мкм) с целью макс. раскрытия зёрен минералов, содержащих извлекаемый металл; отмывка мелких частиц ценных минералов или пустой породы и обезвоживание продуктов сгущением или фильтрацией. Для подготовки к выщелачиванию иногда необходимо изменение хим. состава руд или концентратов: окислит., сульфатизирующий, хлорирующий, восстановит. обжиги, спекание или сплавление с реагентами. Эти операции переводят извлекаемые металлы в растворимые соединения. Дисперсные материалы выщелачивают в чанах с механич. или воздушным перемешиванием пульпы (агитац. выщелачивание), песковые и галечные — просасыванием раствора через слой материала в чанах с ложным дном (перколяционное выщелачивание) или орошением сложенных в штабели на водонепроницаемых площадках с дренажными канавами (кучное выщелачивание), подачей растворов реагентов под землю в раздробл. руду и сбор их для переработки (Выщелачивание подземное). Подбором реагентов, их концентраций, темп-ры достигается избират. перевод в раствор заданных компонентов. Напр., окисленные медные руды, содержащие в качестве осн. пустой породы кварц, выщелачивают раствором серной к-ты, а при наличии в руде больших кол-в карбонатов — аммиачным раствором. Варьируя условия выщелачивания, получают разл. степени окисления металлов, воздействуют на скорость и пределы растворимости их соединений. Так, соли Fe3+, Cr3+, Al3+ при высоких темп-pax образуют малорастворимые соединения (гидролитич. очистка), а Fe2+ , Ni2+, Co2+, Zn2+, Cd2+ остаются в растворе; оксиды U (IV) и Mo (IV), в отличие от U (VI) и Mo (VI), малорастворимы; регулируя условия окисления сульфидной серы, можно при выщелачивании получить её в элементарной форме или в виде серной к-ты и её солей. Перевод в раствор осн. металла из черновых сплавов производится электролитич. растворением анодов из этих сплавов при одновременном выделении осн. металла (Сu, Ni, Pb и др.) на катоде в чистом виде, а электроположительные примеси (Au, Aq, Pt, Bi, Pb, Se, Te, As и др.) концентрируются в анодном шламе. Ускорение выщелачивания и повышение извлечения металла в раствор часто достигаются увеличением темп-ры — при атм. давлении обычно ниже 100°С, при повышенных давлениях (до 8-10 МПа) в автоклавах до 150-300°С. Автоклавное выщелачивание дополнительно ускоряет реакции в сотни и тысячи раз и позволяет совмещать окисление (восстановление) с выщелачиванием продуктов за счёт подачи вместе с пульпой сжатых газов-реагентов (О2, SO2, воздуха и др.), что исключает необходимость обжига. Для ускорения подземного и кучного выщелачивания медных, урановых, золотосодержащих и др. руд в раствор вводят бактерии, способствующие окислит. процессам (Бактериальное выщелачивание).
В нек-рых случаях усиление взаимодействия минералов с реагентами достигается дополнит. измельчением до 1-5 мкм и менее (механич. активирование) или нагреванием с последующей закалкой, отжигом (термич. активирование), приводящими к разрушению кристаллич. решётки и накоплению в ней дефектов. После отделения металлсодержащего раствора и промывки хвостов на фильтрах или в сгустителях осаждают компоненты, мешающие последующим операциям либо загрязняющие продукт (напр., избыток железа в медном электролите увеличивает расход энергии, хотя и не ухудшает состав катодной меди, присутствие Сu, Ge, Co в цинковом электролите исключает выделение цинка на катоде). Очистка растворов от нек-рых примесей позволяет сконцентрировать их в осадках и затем извлечь в товарной форме (Со в произ-ве никеля, Cd в произ-ве цинка). При выщелачивании бедного сырья получают разбавленные растворы, непригодные для непосредств. получения товарных металлов по техн. или экономич. причинам. В таких случаях применяют разл. способы концентрирования и предварит. разделения металлов из растворов (напр., цементация металлич. железом меди с последующей флотацией её — метод Мостовича; из неочищ. растворов, отделённых от хвостов выщелачивания окисленных никелевых руд, никель и кобальт осаждают сероводородом в автоклавах). В произ-ве урана, меди, золота и др. металлов используют концентрирование сорбцией на ионообменных смолах; сорбированные металлсодержащие ионы десорбируются (элюируются) небольшим объёмом элюанта с получением концентрир. растворов. Сорбция может быть совмещена с выщелачиванием (сорбционное выщелачивание), при этом выщелачивание ускоряется. Сорбция непосредственно из пульп позволяет исключить фильтрацию и промывку слабофильтрующихся и несгущающихся хвостов, т.к. крупнозернистая смола легко отделяется на решётках. Широкое применение получило концентрирование и разделение металлов жидкостной экстракцией нерастворимыми в воде органич. веществами (экстрагентами) — трибутилфосфатом, аминами, карбоновыми и фосфорорганич. к-тами, оксимами и др., применяемыми обычно в виде раствора в керосине. Экстракцию и последующую реэкстракцию проводят в аппаратах типа смеситель-отстойник, колонных, центробежных или др. Скорость экстракции значительно выше скорости ионного обмена на твёрдых сорбентах. Выделение из растворов чистых металлов производится электролитич. или хим. восстановлением; в зависимости от условий электролиза металлы получают в компактной форме или в виде порошков; хим. восстановление водородом и др. газами веду в автоклавах с получением металлов в виде порошков. В ряде случаев гидрометаллургич. схема заканчивается кристаллизацией или осаждением чистого хим. соединения металла (напр., в произ-ве алюминия, урана и др.).
Литература: Основы металлургии, т. 1-7, М., 1961-75; Автоклавные процессы в цветной металлургии, М., 1969; Xабаши Ф., Основы прикладной металлургии, пер. с англ., т. 1-2, М., 1975; Зеликман А. Н., Вольдман Г. М., Беляевская Л. В., Теория гидрометаллургических процессов, 2 изд., М., 1983.
Г. М. Вольдман, С. И. Соболь.
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
гидрометаллургия, -и
Научно-технический словарь:
ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ, извлечение металлов из руд с помощью водных растворов химических реагентов. Включает следующие стадии: ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ водой с добавлением серной кислоты, отделение от породы, очистку полученного раствора, выделение металла химическим или электролитическим способом.
Техника. Современная энциклопедия:
гидрометаллургия
Область металлургии, в которой извлечение металлов из руд, концентратов, техногенного сырья проводят при помощи водных растворов химических реагентов при температуре ниже 300 °C.
К гидрометаллургическим процессам относят выщелачивание, экстракцию, сорбцию, электролиз водных растворов. Выщелачивание – перевод металла или его соединения из сырья в водный раствор. Различают простое выщелачивание (растворение) или выщелачивание с химической реакцией, при котором происходит изменение химического состояния исходного вещества. При температуре выше 100 °C для выщелачивания используют автоклавы – герметичные аппараты, работающие при повышенных температурах и давлениях. Напр., автоклавное выщелачивание применяют при переработке урановых, алюминиевых, вольфрамовых руд и концентратов.
В результате выщелачивания образуется пульпа, продукты фильтрации которой – раствор и кек (твёрдый остаток). Экстракция, сорбция, электролиз – эти процессы используются для извлечения металлов из водных растворов, разделения компонентов растворов, концентрирования, очистки от примесей. Экстракция – перевод вещества из водного раствора в органическую фазу, не смешивающуюся с водной фазой (раствором). Сорбция – процесс извлечения веществ из раствора при помощи твёрдых ионообменных смол – ионитов. Электролиз – процесс осаждения металла из водного раствора на катоде под действием электрического тока (напр., так получают медь, никель, кобальт). Для ряда металлов электролиз проводят в расплаве солей (пирометаллургический процесс). Гидрометаллургия широко применяется в производстве более 70 цветных металлов, однако при этом пиро – и гидрометаллургические процессы совмещаются (производство алюминия, вольфрама, золота, урана, бериллия, редкоземельных и других металлов).
Грамматический словарь Зализняка:
Гидрометаллургия, гидрометаллургии, гидрометаллургии, гидрометаллургий, гидрометаллургии, гидрометаллургиям, гидрометаллургию, гидрометаллургии, гидрометаллургией, гидрометаллургиею, гидрометаллургиями, гидрометаллургии, гидрометаллургиях
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020