* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

931 ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ 932 Физико-химические- процессы растворения минера­ лов. При химич. взаимодействии металла с раствори­ телем нейтральный атом металла переходит в ионное состояние, образуя растворимое соединение. Раст­ ворение происходит легко в случае выщелачивания руд или концентратов, в к-рых металл присутствует в окисленной (ионной) форме. Данный тип руд и их продуктов представляет наибольшую область приме­ нения Г., напр. медные и урановые руды, обожжен­ ные цинковые концентраты, продукты хлорирующего обжига. В нек-рых случаях для извлечения металла растворителем необходимо окисление кислородом или другим окислителем (напр., при содовом выщелачи­ вании руд, содержащих 4-валентный уран, для пе­ ревода последнего в 6-валентный). При растворении металлов (самородных или восстановленных) неиз­ бежно окисление для перехода металла в ионное состояние. Окисление металла с одновременной иони­ зацией окислителя (напр., растворенного в воде, мо­ лекулярного кислорода) в случае более благородных металлов термодинамически возможно лишь при затрате энергии, к-ран, напр., может быть получена при образовании комплексного иона (цианирование золота и серебра, аммиачное выщелачивание метал­ лич. меди, никеля). Растворение минералов с различными видами хи­ мич. связи в кристаллич. решетке (ковалентная, ме­ таллич., ионная) характерно для выщелачинании суль­ фидов, арсенидов, селенидов, теллуридов. Растворе­ ние этих минералов, если предварительно не прове­ ден окислительный обжиг, в большинстве случаен также требует окислении в пульпе, папр. при ам­ миачном выщелачивании медио-никелевых сульфидных руд в автоклаве под давлением кислорода или воз­ духа. Скорость выщелачивания определяется факто­ рами, влияющими на растворение в гетерогенной системе, образованной раствором и измельченной рудой или концентратом. Перенос растворителя и уда­ ление продуктов реакции происходит в объеме р-ра ва счет конвекции (турбулентной диффузии), а в слое на границе с минералом—за счет молекулярной (теп­ ловой) диффузии. Обычно реакция, происходящая при гидромета л лургич. извлечении, находится в диффу­ зионной области; определяющим фактором является скорость диффузии гещества, к-рая в данных усло­ виях лимитирует реакцию (низкая концентрация, малая скорость диффузии). Возрастание скорости растворения литерала происходит при з&величении его относительной поверхности (т. е. степени измель­ чения), при ускорении перемешивания и при повыше­ нии темп-ры. В случае необходимости применения для растворения двух реагентов (растворитель и окис­ литель), растворепие определяется условиями диффузнонпон стехиометрии. При несоответствии соот­ ношению диффузионной стехиометрии (к-рое соблю­ дается редко) скорость растворения определяется диффузией того из реагирующих веществ, к-рого в растворе меньше, т. е. для к-рого выражение D ~ -с/п имеет наименьшее значение (D — коэфф. диффузии, с—концентрация, п—коэфф. в стехиометрич. ур-нии, т — дробный показатель, зависящий от интенсивно­ сти перемешивания; в неподвижной среде т~0). Абс. скорость реакции окисления минералов кис­ лородом пропорциональна корню квадратному из парциального давления кислорода: V — к • А • PQ*, где к — константа, А — поверхность частиц, P — ларпиальное давление кислорода. Влияние темп-ры иа скорость реакции выражается ур-нием Аррениуса: x m 0 Qt> Форма поверхности и размер частиц минерала определяют функциональную зависимость количества растворившегося металла от времени контакта с раст­ вором; поэтому они влияют на возможное извлечение и на выбор необходимого объема аппарата для выще­ лачивания. Загрязнение р-ров примесями может ухудшить результаты как выщелачивания, так и последующего выделения металлов или нх соединений из р-ра. Примеси могут вызывать образование пле­ нок на поверхности растворяемых частиц. Адсорби­ рованные ионы образуют экранирующий слой, за­ трудняющий поступление реагентов и взаимодействие их с ион-атомамп; они могут также облагораживать электродный потенциал, вследствие чего тормозится анодный процесс растворения металла. В других случаях примеси в р-ре вызывают поглощение кисло­ рода или приводят к частичному осаждению металла (напр., действие сульфидиона). Реагенты. Растворителями для выщелачивания со­ единений металлов являются преим. серная к-та (U, Си, Zn), сода (U в карбонатных рудах, Мо, W), едкий натр (глинозем, W), аммиак (Си, Ni), цианистые соли (Au, Ag), сернистый натрий (Sb, Hg), растворы хлора и хлоридов (благородные металлы, РЬ, редкие металлы), тиосулг-фаты (Au, Ag). Для жидкостной экстракции применяется р-р трибутилфосфата и ди-2-этилгексилфосфата в керосине и др. После экстракции очищенное соединение ме­ талла извлекается из органич. растворителя водным р-ром, часто с добавкой к-ты или др. реагента, В ка­ честве осадителей применяют цинк (Au, Ag, Pt, Cd), железо (Си), медь (Ag), водород под давлением (U), полуактивный уголь (в виде порошка, прессованный и кусковой), аниоииты, катиониты. После сорбции соединение металла снимается растворителем с ионита и последний регенерируется. Для повышения произ­ водительности гидрометаллургич. цехов большое зна­ чение имеют коагуляция ифлокуляцня, интенсифици­ рующие сгущение и фильтрацию. Это достигается при­ менением синтетич. флокулянтов. Одним из наилуч­ ших является препарат полпакриламида -— сепаран2610. Также эффективны: продукт конденсации кубо­ вых остатков гексаметилендиамина, галлового масла и дихлорэтана (КОДТ), полпакрилампды, сополимер винилового спирта и мстилолкротонамида и поливи­ ниловый спирт, продукты щелочного гидролиза полиакрилонитрила (ПАНГ-55 и 56) и продукт конден­ сации кубовых остатков гексаметилепдиамнна и ди­ хлорэтана. Аппаратура, Для выщелачивания применяют чаны с ме­ шалками (реакторы) для перемешивании пульпы, к-рые подразделяют на механич., пневматич. и пневмомеханич. Обычно их соединяют последовательно по несколько для непрерывного выщелачивания. В случае применения повышен­ ного давления и повышенной темп-ры пользуются автоклавами непрерывного и периодич. действия. Выщелачивание переме­ шиванием пульпы (агитация) — основной вид выщелачива­ ния, иногда дополняющий первую стадию выщелачивания в цикле измельчения (мельница-классификатор). Д л я удешев­ ления процесса н упрощения аппаратуры иногда (для окислен­ ных медных руд, для классифицированного песка легко вы­ щелачиваемой золотой руды) применяется выщелачивание просачиванием р-ра через слой хорошо фильтрующей загрузки (п е р к о л я ц и я). Для интенсификации перколяции р-р иногда предварительно насыщают кислородом воздуха, вво­ дят вакуум под фильтрующее днище и производят предвари­ тельную промывку для удаления примесей. Для более равно­ мерного просачивания раствор заливают снизу — под филь­ трующее (ложное) днище. Выщелачивание просачиванием применимо для руды, раздробленной в пределах до 2 см. При большей степени измельчения перколяцию применяют для выщелачивания песка, предварительно отделенного от шлама (ила) классификацией. Выщелачивание кислыми р-рами про­ изводится в гуммированной (стальной), керамиковой или дру­ гой кислотоупорной аппаратуре; для щелочных р-ров при­ годна стальная, иногда деревянная аппаратура. Выбор аппа­ ратуры зависит от процессов выщелачивания. Последние подразделяют: 1) на выщелачивание просачиванием через кусковой материал без отделении шлама (чаще всего при­ меняют для извлечений меди из окисленных руд р-ром серной = лт2» *— констапта скорости, Т—абс. темп-ра, Е—кажущаяся энергия активации, И — универсальная газовая постоянная. d T г д е