Hidrometalurji - Hydrometallurgy

Hidrometalurji alanında bir tekniktir ekstraktif metalurji cevherlerinden metal elde edilmesi. Hidrometalurji şunları içerir: sulu maden cevherlerinden, konsantrelerden ve geri dönüştürülmüş veya artık malzemelerden metallerin geri kazanılması için çözümler.[1][2] Hidrometalurjiyi tamamlayan işleme teknikleri şunlardır: pirometalurji, buhar metalurjisi ve erimiş tuz elektrometalurjisi. Hidrometalurji tipik olarak üç genel alana ayrılır:

  • Sızıntı
  • Çözelti konsantrasyonu ve saflaştırma
  • Metal veya metal bileşik geri kazanımı

Sızıntı

Sızıntı Metali, değerli bir metal içeren bir malzeme ile temas ettirilen metal taşıyıcı malzemelerden çıkarmak için sulu çözeltilerin kullanılmasını içerir.[3] İlk örnekler, bakırın çıkarılmasında uygulandığı 17. yüzyıl Almanya'sından ve İspanya'dan gelmektedir.[4]

sıvıya geçiren çözelti koşulları, istenen metal bileşenin sulu fazda çözünme oranını, kapsamını ve seçiciliğini optimize etmek için pH, oksidasyon-indirgeme potansiyeli, şelatlama ajanlarının varlığı ve sıcaklık açısından değişiklik gösterir. Kullanımı yoluyla şelatlama ajanları belirli metaller seçici olarak çıkarılabilir. Bu tür kenetleme maddeleri tipik olarak aşağıdakilerin aminleridir: Schiff üsleri.[5]

Beş temel süzdürme reaktörü konfigürasyonu, yerinde, yığın, kazan, tank ve otoklavdır.

Yerinde süzme

Yerinde süzme "çözüm madenciliği" olarak da adlandırılır. Bu işlem başlangıçta cevher yatağında deliklerin açılmasını içerir. Patlayıcılar veya hidrolik kırılma çökeltinin içinde çözeltinin nüfuz etmesi için açık yollar oluşturmak için kullanılır. Liç çözeltisi, cevherle temas ettiği çökeltiye pompalanır. Çözelti daha sonra toplanır ve işlenir. Beverley uranyum yatağı yerinde yıkamanın bir örneğidir ve ayrıca Zimbabwe'deki Truva Madeni Madeni.[kaynak belirtilmeli ]

Yığın liçi

Yığın liçi işlemlerinde, ezilmiş (ve bazen aglomere edilmiş) cevher, geçirimsiz bir tabaka ile kaplı bir yığın halinde istiflenir. Süzme çözeltisi, yığının üstüne püskürtülür ve yığının içinden aşağı süzülmesine izin verilir. Yığın tasarımı genellikle, "hamile" süzme çözeltisinin (yani çözünmüş değerli metaller içeren çözelti) daha sonraki işlemler için pompalanmasına izin veren toplama haznelerini içerir. Bir örnek altın siyanürleme toz haline getirilmiş cevherlerin bir çözelti ile çıkarıldığı yerde sodyum siyanür hava varlığında altını eriten ve değersiz kalıntısı geride bırakan.

Top ve sopa modeli aurosiyanür veya disiyanoaurat (I) kompleks anyonunun [Au (CN)2]−.[6]

KDV süzme

KDV süzme genellikle boyut küçültme ve sınıflandırmaya tabi tutulmuş malzemenin büyük kazanlarda süzdürme solüsyonu ile temas ettirilmesini içerir.

Tank liçi

Karıştırılmış tank, karıştırmalı liç olarak da adlandırılan, genellikle boyut küçültme ve sınıflandırmaya tabi tutulan malzemenin çalkalanmış tanklarda liç çözeltisiyle temas ettirilmesini içerir. Çalkalama, kütle transferini artırarak reaksiyon kinetiğini artırabilir. Tanklar genellikle seri reaktörler olarak yapılandırılır.

Otoklav süzme

Otoklav reaktörler, reaksiyon hızını artırabilen daha yüksek sıcaklıklarda reaksiyonlar için kullanılır. Benzer şekilde, otoklavlanmış sistemde gazlı reaktiflerin kullanılmasını sağlar.

Çözelti konsantrasyonu ve saflaştırma

Süzüldükten sonra, süzdürme likörü normalde geri kazanılacak metal iyonlarının konsantrasyonuna girmelidir. Ek olarak, istenmeyen metal iyonlarının bazen çıkarılması gerekir.[1]

  • Yağış hedeflenen metalin bir bileşiğinin seçici olarak uzaklaştırılması veya bileşiklerinden birinin çökeltilmesiyle büyük bir safsızlığın uzaklaştırılmasıdır. Bakır, nikel sızıntılarını saflaştırmak için sülfit olarak çökeltilir.
  • Sementasyon metal iyonunun metale dönüştürülmesidir. Redoks reaksiyonu. Tipik bir uygulama, bir bakır iyonu çözeltisine hurda demirin eklenmesini içerir. Demir çözülür ve bakır metali çökelir.
  • Solvent Ekstraksiyonu
  • İyon değişimi
  • Gaz azaltma. Bir nikel ve amonyak çözeltisinin hidrojen ile muamele edilmesi, tozu olarak nikel metali verir.
  • Electrowinning pahalıysa özellikle seçicidir elektroliz değerli metallerin izolasyonuna uygulanan işlem. Altın, çözümlerinden elektroliz edilebilir.

Solvent ekstraksiyonu

İçinde çözücü ekstraksiyonu bir karışımıdır özütleyici içinde seyreltici bir metali bir fazdan diğerine çıkarmak için kullanılır. Çözücü ekstraksiyonunda bu karışım genellikle "organik" olarak adlandırılır çünkü ana bileşen (seyreltici) bir tür yağdır.

PLS (yüklü özütleme çözeltisi), sıyrılmış organik ile emülsiyonlaşmaya karıştırılır ve ayrılmaya bırakılır.[kaynak belirtilmeli ] Metal, PLS'den değiştirildikleri organik maddeye değiştirilecektir.[açıklama gerekli ] Ortaya çıkan akışlar, yüklü bir organik ve bir rafine etmek. Elektro kazanım ile uğraşırken, yüklenen organik daha sonra zayıf bir elektrolit ile emülsifikasyona karıştırılır ve ayrılmaya bırakılır. Metal, organikten elektrolite dönüştürülecektir. Ortaya çıkan akışlar, soyulmuş bir organik ve zengin bir elektrolit olacaktır. Organik akış, çözücü ekstraksiyon işlemi sulu akışlar süzdürme ve elektro-kazanım yoluyla dönerken[açıklama gerekli ] sırasıyla süreçler.[kaynak belirtilmeli ]

İyon değişimi

Şelatlaşma ajanlar, doğal zeolit şelatlama maddeleri ile emprenye edilmiş aktif karbon, reçineler ve sıvı organiklerin tümü, değişim için kullanılır katyonlar veya anyonlar çözüm ile.[kaynak belirtilmeli ] Seçicilik ve geri kazanım, kullanılan reaktiflerin ve mevcut kontaminantların bir fonksiyonudur.

Metal geri kazanımı

Metal geri kazanımı, hidrometalurjik bir süreçteki son adımdır. Hammadde olarak satışa uygun metaller genellikle doğrudan metal geri kazanım aşamasında üretilir. Ancak bazen, ultra yüksek saflıkta metaller üretilecekse daha fazla arıtma gerekir. Metal geri kazanım işlemlerinin birincil türleri elektroliz, gaz halinde indirgeme ve çökeltmedir. Örneğin, hidrometalurjinin ana hedeflerinden biri, uygun bir şekilde elektrolizle elde edilen bakırdır. Cu2+ iyonlar hafif potansiyellerde azalır ve Fe gibi diğer kirletici metalleri geride bırakır2+ ve Zn2+.

Elektroliz

Electrowinning ve elektro rafinasyon, sırasıyla metallerin geri kazanılmasını ve saflaştırılmasını içerir Elektrodepozisyon katottaki metallerin ve metallerin fesih veya rakip oksidasyon reaksiyonu anotta.

Yağış

Hidrometalurjide çökelme, metallerin ve bunların bileşiklerinin veya kirletici maddelerin sulu çözeltilerden kimyasal olarak çökeltilmesini içerir. Yağış ne zaman devam edecek reaktif ilave, buharlaşma, pH değişikliği veya sıcaklık manipülasyonu, belirli herhangi bir tür çözünürlük sınırını aşıyor.

Referanslar

  1. ^ a b Brent Hiskey "Metallurgy, Survey", Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002 / 0471238961.1921182208091911.a01
  2. ^ F. Habashi "Ekstraktif Metalurjide Son Eğilimler" Madencilik ve Metalurji Dergisi, Bölüm B: Metalurji 2009, Cilt 45, s. 1-13. doi:10.2298 / JMMB0901001H
  3. ^ Um, Namil (Temmuz 2017). Nadir toprak elementlerinin atıktan hidrometalurjik geri kazanım süreci: tasarlanmış diyagram ile asit liçlemenin ana uygulaması. INTECH. sayfa 41–60. ISBN  978-953-51-3402-2.
  4. ^ Habashi, Fathi (2005). "Hidrometalurjinin kısa geçmişi". Hidrometalurji. 79 (1–2): 15–22. doi:10.1016 / j.hidromet.2004.01.008.
  5. ^ Tasker, Peter A .; Tong, Christine C .; Westra, Arjan N. (2007). "Baz metal geri kazanımında katyon ve anyonların birlikte ekstraksiyonu". Koordinasyon Kimyası İncelemeleri. 251 (13–14): 1868–1877. doi:10.1016 / j.ccr.2007.03.014.
  6. ^ Greenwood, N. N .; & Earnshaw, A. (1997). Elementlerin Kimyası (2. Baskı), Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN  0-7506-3365-4.

Dış bağlantılar