» » Выщелачивание без участия газовой фазы
01.06.2015

Эффект ускоренного разложения и растворения минералов при. температурах выше 100° использован в цветной металлургии ряда стран.
Общеизвестно, что в алюминиевой промышленности широко распространено автоклавное выщелачивание глинозема из бокситов по методу Байера. Условия процесса; температура и соответственно давление, а также длительность выщелачивания, необходимые для эффективного протекания реакции
Выщелачивание без участия газовой фазы

определяются рядом факторов, в первую очередь минералогическим составом алюминиевой руды.
Другим примером автоклавного выщелачивания без участия газовой фазы может служить извлечение вольфрама из шеелитовых и вольфрамитовых концентратов. Прежняя технология, слагавшаяся из малопроизводительной операции спекания или сплавления концентрата с содой и последующего водного выщелачивания, в настоящее время почти повсеместно заменена гидрометаллургическим процессом — автоклавным выщелачиванием вольфрамсодержащих концентратов растворами соды. Указанный метод, еще в довоенное время разработанный для шеелитовых концентратов В.С. Сырокомским и И.Н. Масленнцким, основан на реакции
Выщелачивание без участия газовой фазы

протекающей с достаточной для промышленных условий скоростью при температуре 180—200°, которой соответствует давление водяного пара в автоклаве около 14—15 ати. В раствор извлекается до 98% вольфрама. Метод детально изучен в институте Механобр, внедрен в отечественную промышленность и нашел широкое использование в промышленности США. Некоторые затруднения в осуществлении метода были обусловлены образованием пленки углекислого кальция на поверхности выщелачиваемых минералов, тормозящей развитие реакции (2). Преодоление этой трудности до сих пор шло по пути повышения температуры и концентрации соды в выщелачивающем растворе. Однако поскольку в данном случае новая твердая фаза кристаллизуется в сингонии, отличной от сингонии основного минерала, плотной изоляции такового от раствора не происходит. Интенсивным перемешиванием пульпы можно разрушить поверхностную пленку углекислого кальция и достичь улучшения показателей выщелачивания. Это положение нашло экспериментальное подтверждение в опытах, проведенных в последнее время в институте «Механобр».
Недавно разработан процесс автоклавного выщелачивания цирконовых концентратов едкой щелочью с последующим осаждением окиси циркония, не содержащей железа. Разбавленным раствором серной кислоты выщелачиваются в автоклавах бедные ильменитовые (FеТiO3) концентраты, причем железо переводится в раствор, а твердый остаток обогащается двуокисью титана до содержания примерно 96%.
На одном из оловянных заводов России низкокачественные оловянные концентраты подвергают автоклавному выщелачиванию соляной кислотой с целью удаления из них железа и некоторых других вредных примесей и повышения содержания касситерита. Операция проводится во вращающихся автоклавах с керамической футеровкой.
В 1954 г. появилось сообщение о разработанном в США автоклавном методе выщелачивания окисленных железо-никелевых руд месторождения Моа-Бей (о. Куба). Эти руды содержат 1,36% Ni, 0,13—0,14% Со, 46—47% Fе, 2—3% Сr, 2,5% SiO2 и только 0,7% МgО. От окисленных никелевых руд других месторождений (в том числе и других месторождений о. Кубы) они отличаются низким содержанием кислоторастворимых компонентов, что обусловило экономичность сернокислотного выщелачивания никеля и кобальта непосредственно из сырой руды при температуре около 230° и давлении 35—40 ат в течение 1—2 час. Построенный в 1959 г. в Моа-Бен завод будет ежегодно перерабатывать 2 млн. г руды (в пересчете на сухую), или 6,0 тыс. т в сутки.
Согласно технологической схеме этого завода выщелоченную пульпу сгущают и далее подвергают противоточной промывке в шести сгустителях диаметром по 70 м каждый. В рудном кеке остается не более 0,1% Ni+Co, что отвечает извлечению этих металлов в раствор -93%. В двух других сгустителях, меньшего размера, кислотность раствора снижают с помощью известняка до необходимой величины, после чего в автоклавах при небольшом давлении и температуре около 100° осаждают сероводородом сульфиды никеля и кобальта. Концентрат, содержащий в пересчете на сухой вес около 50% Ni и 5% Со, в виде промытой и сгущенной пульпы транспортируют с о. Кубы в г. Порт-Никель вблизи Нью-Орлеана (США) теми же судами, на которых в Моа-Бей доставляют жидкую серу
Дальнейшая переработка концентрата включает следующие операции: окислительное выщелачивание в аммиачной среде под давлением воздуха, очистку раствора и раздельное восстановление никеля и кобальта водородом под давлением. Основы этих операций рассматриваются в последующих разделах настоящей статьи.
Товарной продукцией завода, точнее комплекса двух заводов, будут металлические порошки высокой чистоты и спеченные из них брикеты. Ежегодно предполагается производить около 22 600 т никеля и 2000 т кобальта при извлечении около 83% никеля и 72—77% кобальта. Соответственно извлечение никеля будет на 10—15%, а кобальта в несколько раз выше, чем на заводе «Никаро» (о. Куба), применяющем комбинированный пирогидрометаллургический процесс, разработанный М. Кароном. Напомним, что извлечение никеля из окисленных руд на пирометаллургических заводах, применяющих сульфидирующую шахтную плавку, составляет около 70%, а кобальта около 30%.
Перспективными для переработки автоклавным методом являются сложные олово-вольфрамовые руды и бедные концентраты. В ряде случаев разделение и концентрирование минералов олова и вольфрама методами механического обогащения встречает трудности и влечет большие потери основных металлов. Для выщелачивания касситеритя (SnО2 — одного из наименее растворимых минералов) Д.А. Малахов применил водный раствор сернистого натра, содержащий до 300 г/л Nа2S. Растворяется касситерит при температуре 300° почти полностью в течение 3—4 час. Олово и вольфрам переходят в раствор в форме сульфосолей. Последующим электролизом раствора селективно выделяют олово, а из отработанного электролита химическим путем осаждают трисульфид вольфрама.
Для создания технологических схем. комплексной переработки некоторых видов полиметаллического сырья А.Л. Цефт и А.П. Сериков занимаются исследованием возможности использования реакций обменного разложения между растворами солей тяжелых цветных металлов и их сульфидами при высоких температурах.