Выщелачивание

Выщелачиванием называется процесс избирательного растворения одного или нескольких компонентов из руды, концентрата или полупродукта с целью отделения их от пустой породы.
Руда и концентрат являются обычно сложной многокомпонентной и многофазной системой, состоящей из целого ряда минералов. Минералы ценных составляющих руды представляют собой чаще всего сульфидные, окисные, гидроокисные, карбонатные, фосфатные, арсенидные и другие соединения. Ценные составляющие иногда содержатся в сырье также в виде самородных металлов.
Механизм взаимодействия растворяющего реагента с концентратом или рудой может быть различным в зависимости от химического состава и свойств выщелачиваемого компонента. Обширный экспериментальный материал, накопленный в гидрометаллургии, позволяет подразделить процессы выщелачивания на следующие группы.

Когда металл находится в твердой фазе в виде растворимого в воде соединения, процесс выщелачивания сводится к простому переходу вещества из твердой фазы в раствор по схеме

или

Типичными случаями таких реакций является водное выщелачивание соединений тяжелых металлов после сульфатизирующего или хлорирующего обжига.

Этот тип процесса выщелачивания встречается в трех разновидностях.
1. Окисел металла взаимодействует с кислотой, образуя растворимую соль и воду по схеме

Распространенным примером этого типа реакций является выщелачивание после окислительного обжига цинковых концентратов.
2. Выщелачиванию подвергают труднорастворимое в воде соединение типа MeS, МeСО3 и т. д. При взаимодействии такого соединения с кислотой анион соединения удаляется в газовую фазу по схеме

или

3. Труднорастворимое в воде соединение извлекаемого металла Me, взаимодействуя с растворимой солью второго металла Me', образует еще менее растворимое соединение второго металла и растворимую соль первого металла, например

Типичным примером подобного рода реакций может служить процесс автоклавного растворения шеелита раствором соды:


Возможны три типа реакций этой группы, а именно:
1. Окисление металла протекает за счет восстановления ионов водорода кислоты:

По этому механизму происходит растворение всех электроотрицательных металлов.
2. Окисление металла происходит за счет кислорода воздуха:

что имеет место при растворении электроположительных металлов.
3. Окисление металла происходит за счет вводимого в раствор соединения, способного к восстановлению, например

или

Первая из этих реакций нашла себе применение, например, в гидрометаллургии меди, вторая промышленного значения не имеет из-за дороговизны перекиси водорода.

В ряде случаев выщелачивания перевод металла из нерастворимого соединения в раствор оказывается возможным лишь при одновременном окислении аниона, с которым металл связан в нерастворимом соединении. В качестве примеров можно указать на реакцию окисления аниона кислородом, протекающую при так называемом кислотном автоклавном выщелачивании сульфидных никель-кобальтовых продуктов;

или

а также на реакцию окисления аниона ионом, способным восстанавливаться до низшей валентности:


Этот случай выщелачивания возможен, если- извлекаемый металл образует ионы нескольких степеней окисления. Нерастворимое соединение, содержащее металл в высшей степени окисления, может переходить в растворимое соединение при восстановлении металла до более низкой степени окисления. Примером может служить реакция выщелачивания окиси меди солями закисного железа:


В качестве типичных примеров можно привести реакции выщелачивания золота растворами цианистой соли:

или выщелачивание сульфида никеля аммиачными растворами:

Перевод выщелачиваемого металла в комплексное соединение часто приводит к повышению селективности извлечения. Комплексообразование увеличивает растворимость металла в данном растворителе и, следовательно, дает возможность получения концентрированных растворов, а также повышает устойчивость раствора. Это приводит к получению растворимых соединений металла в таких условиях, когда простые соли либо нерастворимы, либо разлагаются. Так, например, аммиакаты меди, никеля или кобальта устойчивы при таких значениях щелочности, при которых простые соли подвергаются полному гидролизу с образованием труднорастворимых гидроокислов.

---

• Гидрометаллургия и электролиз водных растворов
• Некоторые процессы получения и рафинирования металлов
• Термодинамика галогенидов металлов
• Теория процесса обжига
• Взаимодействие между сульфидом и окислом металла