Выщелачивание. Выделение металлов из растворов

UO₂(CO₃)₃^4- + H₂ = UO₂ + CO₃^2- + 2HCO₃^-


2VO₃^- + 2H₂ = V₂O₃ + 2OH^- + H₂O


MoO₄^2- + H₂ = MoO₂ + 2OH^-

Реакции протекают с достаточной скоростью в присутствии катализатора: порошка никеля (для первых двух реакций) или молибдена. Восстановление UO₂(CO₃)₃^4- проводят при = 1,3 МПа и температуре 150 ⁰С, МоО₄^2- при рН = 2, температуре 200 ⁰С и = 4-6 МПа. Выделение низших оксидов восстановлением водородом происходит полно даже из бедных растворов.

Кроме водорода, для восстановления из растворов некоторых металлов могут быть применены СО и SO₂; монооксид углерода - для восстановления серебра, меди, никеля; диоксид серы - для восстановления меди. Сопоставляя данные по восстановлению меди из растворов SO₂, H₂ и СО, можно отметить, что наиболее эффективным восстановителем является водород, за ним следуют диоксид серы и монооксид углерода.

Экстракция

Для избирательного извлечения металлов из бедных растворов с последующим получением более богатых растворов, разделения близких по свойствам металлов, очистки растворов от примесей используют, в основном, экстракционные и ионообменные процессы. Эти процессы имеют много общего.
В
8*
обоих происходит обмен ионами между фазами. Причина перехода ионов или молекул из одной фазы в другую (из раствора на поверхность смолы или в объем экстрагента) заключается в первоначальном неравенстве их химических потенциалов в разных фазах. Завершаются процессы перехода ионов достижением равновесного состояния.
Одинаковыми являются и количественные характеристики равновесия в обоих процессах: коэффициенты распределения и разделения; степень экстракции в экстракционных процессах и полнота извлечения в ионообменных: в обоих случаях это отношение массы металла, перешедшего в экстракт или смолу, к общему количеству в исходном водном растворе, выраженное в долях или процентах.
Экстракция (или экстрагирование) - процесс извлечения вещества, в частности соединений металлов, из водного раствора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водой. Последующей реэкстракцией извлекают из органической фазы экстрагированный металл в водный раствор, из которого его и выделяют. При реэкстракции, применяя различные реэкстрагенты, можно разделять металлы, совместно экстрагированные в органическую фазу, то есть осуществлять избирательную реэкстракцию. Органическая фаза возвращается в цикл экстракции (рис.7).

Рис.7. Принципиальная схема экстракционного извлечения металла из раствора

Приведем значения некоторых терминов. Экстрагент - органическое вещество, образующее с извлекаемым металлом соединение, способное растворяться в органической фазе. Экстрагентами служат органические кислоты, спирты, эфиры, кетоны, амины и др. Одним из наиболее часто применяемых в цветной металлургии экстрагентом является трибутилфосфат (ТБФ) - (C₄H₉O)₃PO.

Разбавитель - органическое жидкое вещество, не смешивающееся с водой, служащее растворителем экстрагента. Применение разбавителей позволяет использовать твердые экстрагенты или уменьшить плотность и вязкость жидких экстрагентов. Чаще всего в качестве разбавителей применяют керосин, а также ксилол, уайт-спирит и др.