Выщелачивание. Выделение металлов из растворов

Выщелачивание - это перевод в раствор ценных составляющих руды или концентрата селективно действующим растворителем с последующим отделением минералов пустой породы.
Выщелачивание - наиболее важная стадия гидрометаллургического передела, так как от полноты ее протекания зависят в значительной мере технико-экономические показатели последующих операций и технологической схемы в целом. Металл, недоизвлеченный в раствор при выщелачивании, безвозвратно теряется и попадает в отвалы. Одновременно с этим большое значение имеет селективность действия применяемого для выщелачивания реагента, так как в противном случае в раствор наряду с извлекаемым металлом перейдет большое количество примесей, от которых впоследствии придется избавляться.
Выщелачивание - гетерогенный процесс, в котором участвуют по меньшей мере две фазы: твердое вещество и раствор. В зависимости от характера физико-химических процессов, протекающих при выщелачивании, различают следующие его виды:
1. простое растворение, не сопровождающееся химической реакцией, когда металл извлекается в раствор в составе соединения, которое присутствовало в исходном материале. В процессах простого растворения участвуют, как правило, вещества, в твердом состоянии образующие ионную кристаллическую решетку (хлориды, сульфаты), а в растворе присутствующие в виде гидратированных ионов;
2. выщелачивание с химической реакцией, в результате которой металл, присутствующий в исходном сырье в составе малорастворимого соединения, переходит в хорошо растворимую форму. Выщелачивание с химической реакцией - наиболее распространенный вид выщелачивания, осуществляемый после предварительной подготовки либо без нее; при выщелачивании могут протекать реакции между оксидами и кислотами или щелочами, обменные или окислительно-восстановительные реакции.
Материал должен быть подготовлен к выщелачиванию. Эта стадия может включать в себя механическую подготовку материала (дробление, размол) или физико-химическую. Дроб­­ле­ние и измельчение производят для раскрытия и увеличения поверхности тех минералов, в которых содержится подлежащий извлечению металл. Физико-химическая подготовка заключается в изменении химического состава металлсодержащих минералов с целью перевода их в хорошо и, желательно, избирательно растворимую форму. Обычно это осуществляется пирометаллургическими методами: труднорастворимые сульфиды за счет окислительного обжига переводятся в оксиды и сульфаты; оксидные минералы, в свою очередь, могут быть с помощью хлорирующего обжига превращены в хорошо растворимые хлориды; за счет спекания (или сплавления) с солями или щелочными реагентами (содой, известью, хлоридами, сульфатами м др.) также получают хорошо растворимые вещества.
При выщелачивании применяют специально подобранные растворители, которые должны отвечать ряду требований. Среди них важнейшим является селективность, то есть способность растворять ценные минералы и не переводить в раствор пустую породу и примеси. Растворитель должен хорошо растворять выщелачиваемые химические соединения, чтобы была возможность получать достаточно концентрированные растворы и иметь достаточно высокую скорость выщелачивания. Он должен быть дешев, доступен и безопасен, не должен разлагаться, испаряться и оказывать сильного воздействия на применяемую аппаратуру. Желательно, чтобы растворитель можно было регенерировать в ходе дальнейшего технологического процесса.
Одной из разновидностей выщелачивания является электрохимическое растворение. Этот способ используют, например, при переработке сульфидных материалов (концентратов, штейнов) в металлургии меди, свинца, никеля, благородных металлов. Растворению подвергают как плавленые компактные аноды, так и кусковые и порошкообразные материалы.
Электрохимическое растворение моносульфида железа - основной фазы бедных штейнов и пирротиновых концентратов - используют при вскрытии этих материалов.
Файнштейн - полупродукт переработки сульфидной никелевой руды, представленной преимущественно соединением Ni₃S₂. Электрохимическое выщелачивание никеля непосредственно из файнштейна позволяет устранить трудоемкие операции обжига и восстановительной плавки огарка и получить побочный продукт - элементарную серу. Аноды для такого процесса отливают из файштейна в форме пластин толщиной 30-100 мм. При анодной поляризации протекает реакция