Химическая энциклопедия

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ , извлечение металлов из сырья с использованием хим. р-ций в водных р-рах. Сырьем м. б. руды, рудные или хим. концентраты (продукты мех. обогащения или хим. переработки руд), отходы др. производств или самих гидрометаллургич. процессов.

Гидрометаллургич. методы пригодны для извлечения металлов из сырья с низкими концентрациями металла и не поддающегося переработке традиц. методами, поэтому роль этих методов в условиях происходящего обеднения и ухудшения кач-ва рудного сырья постоянно возрастает. К достоинствам Г. относится также возможность разделения близких по св-вам металлов (Zr и Hf, Nb и Та, смесей РЗЭ и др.), упрощение переработки по сравнению с пирометаллургией. Применение гидрометаллургич. методов во мн. случаях существенно снижает загрязнение окружающей среды вредными отходами. Так, все большее значение приобретает прямая переработка сульфидных концентратов Си, Ni, Zn, Pb и др. металлов без их обжига (обжиг приводит к выделению SO₂, к-рый при выбросе в атмосферу загрязняет окружающую среду, а при улавливании приводит к заметному удорожанию переработки).

Собственно гидрометаллургич. процессам обычно предшествует мех. передел включающий операции дробления, измельчения, классификации, мех. обогащения - флотации, гравитац. обогащения, отсадки, разделения в тяжелых суспензиях (см. Обогащение полезных ископаемых ), а для нек-рых руд - радиометрич. обогащение и др. Задача этого передела - удаление как можно большей массы минералов пустой породы.

Г. включает также три след. основных передела: переведение ценных металлов в р-р, переработку р-ров и выделение из очищенных р-ров металлов или нерастворимых соединений. Вначале из сырья селективно извлекают в р-р ценные металлы (см. Выщелачивание ). Для очистки и концентрирования р-ров применяют жидкостную экстракцию и ионообменную сорбцию, реже - мембранные методы, ионную флотацию и др. Ионообменная сорбция служит, как правило, для концентрирования относительно малоконцентриров. р-ров, к-рые могут содержать взвешенные частицы твердых в-в. Емкость экстрагентов (макс. концентрация в них извлекаемого металла) значительно выше емкости сорбентов, поэтому экстракцию применяют при переработке любых по концентрации р-ров, но из-за сильного захвата экстрагентов твердыми частицами - при отсутствии в этих р-рах взвешенных твердых частиц. Более высокой емкостью обладают импрегнированные сорбенты — пористые в-ва, содержащие орг. р-рители, а также твердые экстрагенты (твэксы) - орг. р-рители в полимерной матрице. Импрегнированные сорбенты и твэксы могут применяться для переработки концентрированных содержащих взвешенные твердые в-ва р-ров. Для концентрирования и очистки р-ров используют также осаждение, соосаждение, а для разделения близких по св-вам р-ров (напр., гексафто-роцирконата и гексафторогафната калия) - дробную кристаллизацию, т. е. проведение циклов частичного осаждения и растворения.

Для выделения металлов из р-ров применяют восстановление (напр., водородом) при обычном давлении или в автоклаве, цементацию с использованием более активных металлов и электролитич. восстановление. Металлы, к-рые не могут быть выделены из водных р-ров (напр., Al, Mo, W, U), осаждают в виде оксидов, гидроксидов, фторидов хлоридов, комплексных фторидов и др. Далее эти соединения восстанавливают до металлов разл. методами, включая пирометаллургич. (см. Металлотермия )и электрохимич.

В гидрометаллургич. технол. схемах используют также такие мех. процессы, как декантация, фильтрация, гидроциклонирование и центрифугирование. Для интенсификации разделения жидкой и твердой фаз применяют синтетич. флокулянты. Г. часто связана также с применением термич. процессов: сушки, прокаливания осадков, обжига концентратов и др. Все более широкое применение находят совмещенные операции, напр. измельчения и выщелачивания, выщелачивания и ионообменной сорбции.

Гидрометаллургич. операции могут сочетаться также с процессами газовой металлургии, напр. получением хлоридов или фторидов. Так, образовавшиеся при переработке рудных концентратов хлориды Zr и Hf могут растворяться в воде и перерабатываться далее гидрометаллургич. методами. Полученные по обычной гидрометаллургич. технологии соединения W м. б. превращены в WF₆, используемый далее для получения металла.

Один из недостатков Г.-относительно большой расход воды на единицу продукции. Напр., на 1 т урановой руды только при получении хим. концентрата образуется 0,3-5,0 т сбросных р-ров. Важное значение в преодолении этого недостатка имеют разработка и внедрение процессов водооборота и в конечном итоге переход на полностью бессточную технол. схему.

Г. применяют для получения цветных (Al, Cu, Ni, Co, Zn и др.), редких (Be, РЗЭ, Ti, Zr, Hf, Nb, Та, Mo, W и др.), прир. радиоактивных (U, Th), искусств, радиоактивных (Np, Pu и др.), благородных (Ag, Au, Pt и платиновые металлы) металлов.

Биогидрометаллургия основана на применении автотрофных бактерий (гл. обр. тионовых) для выщелачивания U, Си и др. металлов из сульфидных минералов или в присут. сульфидных минералов, а также для удаления примесей сульфидных минералов (пирита, арсенопирита и др.) из серебряных и золотых руд или из каменного угля и др. материалов.

Лит.: Плакеин И. Н., Юхтанов Д. М., Гидрометаллургия, М., 1949; Хабаши Ф., Основы прикладной металлургии, пер. с англ., т. 2, М., 1975; Зеликман А. Н., Вольдеман Г. М., Белявская Л. В., Теория гидрометаллургических процессов, М., 1983; Гидрометаллургия, пер. с англ., М., 1978; Гидрометаллургия. Автоклавное выщелачивание, сорбция, экстракция, М., 1976; Снурников А. П., Гидрометаллургия цинка, М., 1981. Г. А. Ягодин, В. А. Михайлов.