Выделение металлов и их соединений из растворов
Конечной стадией гидрометаллургии считается выделение металлов и их соединений из растворов. Металл получают с помощью электролиза или цементации, используя реакции замещения на более активный металл. Прекрасными восстановителями металлов являются гидразин и гидроксиламин.
Предусматриваются операции рафинирования черновых металлов. В этом случае в качестве анода используется черновой металл. Электролиз и рафинирование являются энергозатратными операциями. На получение 1 тонны катодной меди при электроосаждении затрачивается 2000-3500 кВт-ч, при рафинировании - 300 кВт-ч.
Цементация применяется при выделении из цианистых растворов золота и серебра, а также меди, свинца и других металлов.
Выделение золота из цианистого раствора выполняют с помощью цинка:
Для вытеснения меди из раствора соли меди используют более активный металл - цинк:
В реакционной системе всегда должен находиться избыток цементирующего металла. Цементирующий металл с новым анионом должен образовывать растворимое соединение.
В процессе цементации цементирующий металл покрывается восстанавливаемым металлом. Для удаления рыхлого осадка восстановленного металла выполняется энергичное перемешивание раствора, производится встряхивание.
При проведении цементации контролируется pH раствора, в кислых растворах протекают побочные реакции между металлом- восстановителем и кислотой, напоимео:
Это приводит к увеличению расхода металла-восстановителя и кислоты. Но иногда подкисление раствора необходимо для подавления гидролиза соли. Так при цементации меди железом слабокислая среда подавляет гидролиз сульфата железа (II).
При цементации в растворе не должен находиться ион- окислитель, например Fe3+. В этом случае может произойти растворение ранее выделенного из раствора металла:
Может также произойти растворение металла-восстановителя:
Для выделения соединений металлов из растворов применяют технологические приемы гидролиза, кристаллизации, разложения нагреванием раствора, адсорбцию, химическое осаждение (часто в виде сульфидов).
Для осаждения гидроксидов металлов в гидрометаллургических процессах часто используется гидролиз. Регулируя значение pH, удается производить селективное осаждение гидроксидов металлов. В табл. 19 приведены значения pH, при которых происходит осаждение гидроксидов из растворов [25, 44]. Как следует из представленных в табл. 19 данных, в зависимости от химической природы металла, наблюдается изменение значений pH осаждения гидроксида в широких пределах.
Значения pH осаждения гидроксидов из растворов
|
pH |
Г идрокисды |
|
11 |
Mg(II) |
|
9 |
Ag(I), Mn(II), La(III), Hg(II) |
|
8 |
Ce(III), Co(II), Ni(II), Cd(II), Pr(II), Nd(II), U(III) |
|
7 |
Sm(II), Fe(II), Pb(II) |
|
6 |
Zn(II), Be(II), Cu(II), Cr(III) |
|
5 |
Al(III) |
|
4 |
U(VI) |
|
3 |
Sn(II), Fe(III), Zr(IV) |
Микроэмульсионное выщелачивание
Для этого типа выщелачивания перспективны наноструктуриро- ванные системы - микроэмульсии и мицеллярные коллоидные растворы. Размер капель микроэмульсии может изменяться в пределах от нескольких единиц до десятков нанометров. Непосредственный контакт с твердой фазой позволяет извлекать металл из шламов, различных концентратов, пылевых отходов.
Возможно спонтанное образование микроэмульсии из воды и неводного растворителя. Иногда для стабилизации микроэмульсии используются ПАВ.
Для получения микроэмульсии можно нагреть смесь воды с углеводородом. Углеводород при повышенных температурах растворяется в воде. После быстрого охлаждения образуется микроэмульсия углеводорода в воде [53]. Такие эмульсии пожаробезопасны.
Для селективного извлечения цветных и редкоземельных металлов из твердых веществ был использован состав микроэмульсии, содержащей хорошо известный экстрагент - ди-(2-этилгексил) фосфорную кислоту [54].
Это позволило повысить эффективность экстракционного процесса, сократить объем сточных вод, снизить вероятность попадания органической фазы в окружающую среду.
