ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подготовка электролита из "Прикладная электрохимия" Упомянутые на рис. 4.1 гидроэлектрометаллургические процессы включают две основные стадии подготовку электролита и извлечение из него металла. Для организации процесса получения металла с высокими показателями важны обе стадии. [c.353] Поскольку гидрометаллургия в ближайшие годы должна получить все возрастающее применение, ниже будут рассмотрены в первую очередь процессы получения металлов способами гидроэлектрометаллургии (получение цинка, кадмия, марганца), а затем классический и наиболее многотоннажный процесс электролитического рафинирования пирометаллургической меди. [c.353] Предшествующие электролизу операции переработки руд относятся к технологии неорганических веществ (за исключением плавки). К ним относятся обжиг руды или концентрата, выщелачивание продукта обжига или самой руды соответствующим жидким реагентом (часто — отработанным кислым электролитом) и очистка раствора от нежелательных компонентов. В результате каждой из этих операций выделяют побочные продукты, обычно тоже используемые (на рис. 4.1 они выделены жирным шрифтом). [c.353] Обжиг ведут в печах разнообразных конструкций горизонтальных, трубчатых, шахтных, а также в многоподовых печах с гребками, расположенными на центральном вращающемся валу, для передачи руды с одного пода на другой. В последние годы в гидрометаллургии получили распространение печи кипящего слоя (КС), вихревые печи (рис. 4.2). [c.356] При обжиге в кипящем или вихревом слое руду или концентрат подают в печь в измельченном виде и вдувают соответствующий газ. Газ участвует в реакции обжига и в то же время поддерживает руду в кипящем состоянии (в данном случае под кипением подразумевают некоторое промежуточное состояние зернистого материала, характеризующее его переход из неподвижного во взвешенное состояние). Это состояние достигается при определенной скорости газа, когда сыпучий материал становится легкоподвижным и ведет себя как жидкость (отсюда слой получил название псевдоожиженный). [c.356] В случае окислительного обжига газом-носителем и реагентом является воздух, иногда обогащенный кислородом. При восстановительном обжиге такими газами являются газы металлургических, коксохимических печей, природный газ, водород. Газы поступают в печь под давлением 0,2—0,3 МПа. Преимущество печей с кипящим слоем заключается в том, что каждая частица мелкодисперсной руды (размер примерно 0,1—2 мм) омывается газом-реагентом, поэтому процесс обжига протекает быстро и полно. Недостаток печей КС — большой унос руды в виде пыли (40% и более), что обусловило необходимость установления мощных пылеотделнтелей — циклонов, электрофильтров, рукавных фильтров — для возвращения пыли на стадию выщелачивания. [c.356] При применении вихревых печей проблема пылеулавливания особенно остра из-за трудного совмещения высокой скорости потока газа в вихре и необходимого снижения его скорости при пылеулавливании. [c.356] Процессы выщелачивания. В зависимости от соединения, в виде которого находится основной элемент, руду можно подвергать выщелачиванию, т. е. воздействию химических реагентов, либо непосредственно после механического и флотационного обогащения, либо после обжига. [c.356] Выбор аппарата для выщелачивания зависит в основном от типа руды и требований, которые предъявляются к скорости и стоимости процесса выщелачивания. [c.356] металлургии меди. [c.358] Более распространены чаны с механи- Сшатый ческим перемешиванием пропеллерными, Воздух цепными или гребковыми мешалками. В тех случаях, когда при выщелачивании руды или огарка компоненты не окисляются с понижением растворимости, применяют чаны с воздушным перемешиванием аэролифтные аппараты Пачуки (от названия местности в Мексике), показанные на рис. 4.3. Давление подаваемого воздуха обычно равно 0,2—0,3 МПа. Насыщаясь пузырьками воздуха, пульпа в центральной трубке становится легче общей массы пульпы, поднимается вверх по трубке и выбрасывается через верхнее отверстие обратно в чан. [c.358] Процесс выщелачивания может быть осуществлен в одном чане до максимально возможного обеднения руды одним и тем же раствором (одноступенчатое выщелачивание) либо путем последовательной, так называемой многоступенчатой обработки прямоточным или противоточным способом (рис. 4.4). При этом большую часть полезных компонентов извлекают на стадии кислого выщелачивания, когда частично обедненную руду обрабатывают сильнокислым раствором. В стадии нейтрального выщелачивания небольшое количество кислоты, оставшееся в растворе после кислого выщелачивания, нейтрализуется свежей рудой или огаррсом. Выбор метода обработки руды зависит от ряда факторов. Для одноступенчатого выщелачивания требуется меньшее число аппаратов, уменьшается производственная площадь и сокращается обслуживающий персонал. Однако на донейтрализацию затрачивается много руды, поэтому снижается степень извлечения полезных компонентов. [c.358] Автоклавный метод, давно используемый для переработки бокситов в производстве алюминия, применительно к гидрометаллургическим процессам интенсивно разрабатывается только в последнее время. [c.359] Очистка растворов. Кг1к в пирометаллургически рафинируемом металле, так и в растворах рудного выщелачивания содержатся компоненты, отрицательно влияющие на электролиз. Кроме того, нередко присутствуют ценные компоненты, выделение и использование которых экономически выгодно. [c.359] После фильтрации и длительного отстоя в растворе могут оказаться не только примеси ионов других металлов, но и коллоидные взвеси нейтральных частиц, различные анионы, с которыми в катодный осадок могут попасть сера, углерод, фосфор и другие неметаллические примеси. Нередко в электролит попадают и нежелательные поверхностно-активные вещества, поэтому в ряде случаев в отделении подготовки электролита должна быть предусмотрена возможность очистки раствора от этих примесей. [c.359] В гидроэлектрометаллургии нашли применение различные методы разделения компонентов раствора, например, осаждение малорастворимых соединений, вытеснение, экстракция, адсорбция, ионный обмен и электрохимический метод. [c.359] При гидролитическом методе очистки нейтрализацию до нужного pH желательно проводить рудой, чтобы не вводить посторонние соединения. Процессы окисления до ионов высшей валентности и гидролиз сочетают с выщелачиванием, проводя их, по возможности, в одном реакторе. [c.360] Для предотвращения вредного влияния избытка вводимых посторонних соединений на процесс электролиза, их удаляют адсорбцией. В качестве адсорбентов используют активированный уголь и ионообменные смолы, глины, гидроксиды железа и алюминия, диоксид марганца. [c.361] Имеются сведения о попытках очищать электролиты специальными селективными осадителями. [c.361] Очистка цементацией основана на принципе, сходном с работой гальванических элементов и электрохимической коррозией технических металлов, содержащих примеси с низким перенапряжением водорода. При этом в общей химической реакции окисление (анодный процесс) и восстановление (катодный процесс) протекают на разных участках одной и той же частицы металла, энергетически для этого более выгодных, что возможно из-за наличия проводящей среды. Поэтому скорость реакции вытеснения типа Си804-Ь2п— -Си + 2п504 определяется скоростями анодного (2п— -кп ++2е) и катодного (Си2+- -1+2в— -Си) процессов, которые зависят от своего потенциала и других факторов, характеризующих любой электрохимический процесс. Так же, как и любая электрохимическая реакция, процесс цементации может в зависимости от условий протекать при замедленных диффузии или собственно электрохимической стадии. [c.361] Вернуться к основной статье