Hidrometalurgie

Hidrometalurgia este una dintre metodele utilizate în metalurgie pentru extragerea metalelor din mineralele respective. Este o tehnică care se bazează pe chimia în soluție apoasă pentru a obține metalul din minerale, din minerale îmbogățite sau din materiale reciclate sau reziduale. Alte metode principale utilizate în metalurgie sunt pirometalurgia (bazată pe căldură) și electrometalurgia (care utilizează un proces electrochimic). ^{[1] [2] [3] [4] [5]}

Procesele hidrometalurgice implică în general trei faze principale:

• Levigarea, pentru a aduce metalul sau unul dintre compușii săi în soluție
• Concentrarea și purificarea soluției levigate
• Recuperarea metalului sau a unuia dintre compușii săi

Levigarea

Leșierea implică utilizarea soluțiilor apoase pentru a extrage metalul sau un compus al acestuia din materialul solid care îl conține. Soluția de levigare este ajustată în termeni de pH , potențial redox și temperatură pentru a optimiza dizolvarea componentului metalic dorit în faza apoasă. Adăugarea de agenți de chelare poate servi la extragerea selectivă a unui anumit metal. Soluțiile tipice de leșiere și exemplele de aplicare sunt următoarele: ^[2]

• soluții de acid mineral pentru tratarea oxizilor metalici
• soluții de hidroxid de sodiu pentru purificarea oxidului de aluminiu ( proces Bayer )
• soluții de amoniac / sulfat de amoniu sau carbonat de amoniac / amoniu pentru a separa cuprul , nichelul și cobaltul (procesul Sherritt)
• soluții care conțin cianură pentru extracția aurului

Leșierea poate fi realizată cu diverse tehnologii, de la simpla percolare a leșiei prin masa solidului zdrobit, cu sau fără agitare a masei, până la utilizarea recipientelor încălzite și sub presiune. În tratamentul materialelor care conțin sulfiți , sunt utilizate și microorganisme (de exemplu Thiobacillus ferrooxidans). ^{[1] [2] [3]}

Concentrarea și purificarea soluției

Lichiorul obținut din levigare trebuie tratat ulterior pentru a crește concentrația ionilor metalici de interes, eventual îndepărtând alți ioni metalici nedoriti. În acest scop, sunt posibile diverse tehnici:

• Cristalizarea sau precipitarea pentru a izola un compus din metalul de interes din lichiorul levigat. În acest scop, este important să reglați temperatura, presiunea și pH-ul soluției. În general, metalul dorit este izolat sub formă de sulfură , sulfat sau hidroxid . ^[2]
• Extragerea solventului . Solvenții organici nemiscibili cu apa pot fi folosiți pentru extragerea ionilor sau a complexelor metalice în faza organică. Ulterior, compusul de interes poate fi izolat cu tehnici de stripare și solventul organic reciclat. Extracția solventului este utilizată, de exemplu, în separările de uraniu / plutoniu , zirconiu / hafniu și cobalt / nichel. ^{[1] [2] [3]}
• Schimb ionic . Pot fi utilizate diferite tipuri de rășini și fibre, impregnate și cu agenți de chelare, pentru a izola cationii sau anionii prezenți în lichiorul levigat. Această tehnologie este utilizată pe scară largă pentru reprocesarea uraniului și separarea lantanidelor . ^{[1] [2] [3]}
• Osmoza inversă . În această tehnică, apa solventă este îndepărtată din lichiorul levigat, producând astfel o soluție mai concentrată a metalului de interes. ^[2]

Recuperarea metalului sau a compusului acestuia

Metodele de cristalizare și precipitare deja menționate mai sus sunt utilizate pentru a izola metalul prin unul dintre compușii săi. Pentru a obține metalul sub formă elementară, este necesar să se efectueze o reducere , care poate fi efectuată chimic sau electrochimic:

• Cimentare . Aceasta este o formă de precipitație, în care se folosește un metal mai puțin electronegativ pentru a precipita un metal mai electronegativ din soluție. De exemplu, fierul sau zincul metalic sunt utilizate pentru a reduce ionii de cupru la cupru metalic. ^{[2] [6]}
• Reducere cu gaz. Un gaz adecvat poate fi, de asemenea, utilizat ca agent de reducere prin barbotare prin soluție în condiții adecvate de pH și presiune. Cel mai frecvent utilizat gaz este hidrogenul, dar se folosesc și hidrogen sulfurat , dioxid de sulf și monoxid de carbon . ^{[1] [2]}
• Metode electrochimice. Reducerea electrolitică este utilizată pentru a obține metale cu reactivitate scăzută din soluții apoase ale ionilor lor; în engleză acest proces se numește electrowinning . Rafinarea electrolitică, pe de altă parte, este tehnica utilizată pentru purificarea unui metal brut prin dizolvarea / redistribuirea metalului.

Notă

Bibliografie

• Enciclopedia Cunoașterea, cimentari , pe sapere.it, De Agostini, 2017. Accesat la data de 11 septembrie 2017.
• ( EN ) F. Habashi, O scurtă istorie a hidrometalurgiei , în Hidrometalurgie , vol. 79, 2005, pp. 15-22, DOI : 10.1016 / j.hydromet.2004.01.008 .
• ( EN ) F. Habashi, Recent Trends in Extractive Metalurgie , în Journal of Mining and Metalurgie, Secțiunea B: Metalurgie , vol. 45, n. 1, 2009, pp. 1-13, DOI : 10.2298 / JMMB0901001H .
• ( EN ) J. Krüger, J. Reisener, M. Reuter și K. Richter, Metalurgie , în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , Wiley-VCH, 2002, DOI : 10.1002 / 14356007.a16_375 .
• ( EN ) MS Silberberg și P. Amateis, Chimie: natura moleculară a materiei și schimbării , ediția a VII-a, New York, McGraw-Hill, 2015, ISBN 978-0-07-351117-7 .
• TW Swaddle, Chimie anorganică: o perspectivă industrială și de mediu , Elsevier, 1997, ISBN 0-12-678550-3 .

Portalul chimiei

Portal de inginerie