Гидрометаллургия

КІРІСПЕ

Гидрометаллургия (гр. hydor – cy, metallurgeo – кен өндіремін, метал өңдеймін) – түрлі еріткіштер көмегімен руда мен өндірістік қалдықтардан металдарды бөліп алу тәсілі.
Гидрометаллургия – химиялық реагенттердің көмегімен суға ерітіп кеннен, концентраттардан және әр түрлі өндіріс қалдықтарынан металды ажыратып алудың металлургиялық процесі. Таза металл кейіннен бұл ерітінділерден бөлініп шығарылады.
Алғаш рет 16 ғасырда гидрометаллургия әдісімен Рио Тинто (Испания) кен орнынан бірінші рет мыс алынды. Кейінірек басқа көптеген металдардың: платина, никель, бокситтен алюминийді алу, алтын, мырыш және т.б. гидрометаллургиялық әдіспен зерттеулер жасалып енгізілді.
Гидрометаллургия схемалары бірнеше негізгі операцияларды қамтиды. Таңдау мен дәйектер шикізаттың химиялық – минералогиялық ерекшеліктеріне шартталған.
Руданы механикалық өңдегеннен кейін нақты бірізділікпен гидрометаллургияның технологиялық операциялары орындалады: металы бар минерал түйіршіктерін максималды ашу мақсатында ұсақтау; бағалы минералдардың ұсақ бөлшектері немесе босжыныс және өнімдерді қоюландыру немесе фильтрлеумен сусыздандыру. Сілтілендіруге дайындау үшін руда немесе концентраттың химиялық құрамының өзгеруі қажет: тотықтырғыш, сульфаттаушы, хлорлаушы, тотықсыздандырғыш, күйдіру немесе реагенттермен балқыту. Бұл операциялар алынатын металды еріткіш қосылыстарға ауыстырады. Дисперсті материалдарды күбіде пульпаны механикалық немесе әуелік араластыру (агитациялық сілтілендіру), құмды материалды материал қабаты арқылы ерітіндіні түбі жоқ күбіде ерітіндіні сорып алады (перколяциялық сілтілендіру) немесе дренажды арығымен су өткізетін аумақта суландыру арқылы (шоғырланған сілтілендіру), ұсақталған кенге реагент ерітіндісін жер асты арқылы беру және оларды өңдеу үшін жинау (жер асты сілтілендіру). Реагенттерді таңдау, олардың концентрациясы, температуралары берілген компоненттердің ерітіндісіне таңдаулы ауысады.
Сілтілендіруді жылдамдату және металды ерітіндіден алуды жоғарылату жиірек температураны жоғарылатқанда атмосфералық қысымда әдетте 100°С төмен, жоғары қысымда (8-10 МПа) автоклавтарда 150-300°С жоғарылайды.
Автоклавты сілтілендіру қосымша реакцияны жүз есе жылдамдатып және тотығуды (тотықсыздану) өнімдерді қысылған газ реагенттер пульпасымен бірге сілтілендіруін біріктіруге мүмкіндік береді.
Кейбір жағдайдарда минералдардың реагенттермен әрекеттесуінің күшеюі 1-5 мкм дейін қосымша ұсақтағаннан кейін немесе келесі суарумен қыздыру, күйдірумен (термиялық белсенділендіру), кристалдық тор бұзылып ондағы дефектілердің жиналуына әкеп соғады.
Кедей шикізаты сілтілендіру кезінде техникалық немесе экономикалық жағдайға байланысты тауар металдарын алуда қажет емес сұйылтылған ерітінділер алынады. Мұндай жағдайда концентрлеудің түрлі әдістері мен металдарды ерітіндіден алдын ала бөліп алу сияқты әдістер қолданылады.
Уран, мыс,алтын және сол секілді металдар өндірісінде ионалмасушы шайырларда сорбциямен концентрлеу қолданылады; сорбцияланған метал құрамды иондар элюанттың біршама мөлшерімен десорбцияланады да концентрленген ерітінді алынады.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

1. Зеликман А. Н., Крейн О. Е., Самсонов Г. В. Металлургия редких металлов. Издательство «Металлургия», 2004, стр. 107-127
2. Dresher W. A., Wadswarth М. Е., Fassel М. W. A Kinetic Study of the Leaching Of Molybden, Journal of Metallurgy, №6, 1999, p. 794 800
3. Собинякова H. M., Иванцова Г. А., Анучина Т. M. Новые исследования в области гидрометаллургии молибденовых руд. -Минеральное сырье, 2001, вып.2, стр. 206 225.
4. Нелень И.М., Соболь С.И. Сборник материалов по применению автоклавных процессов в металлургии цветных и драгоценных металлов. М. ЦИИНЦМ, 2000, стр. 94
5. 55. Зеликман А.Н., Вольдман Г.М. Беляевская Л.В. Теория гидрометаллургических процессов. Издательство «Металлургия», 1993 г., 424 с.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

ЖОСПАР:

І. КІРІСПЕ
Гидрометаллургия жайлы жалпы түсінік

ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1. Металдарды алудың гидрометаллургиялық әдістері
2. Гидрометаллургия жолымен алюминий металын алу
3. Байер әдісі бойынша глинозем өндірісіндегі негізгі металлургиялық қайта өңдеу.
4.
ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ

КІРІСПЕ

Гидрометаллургия (гр. hydor - cy, metallurgeo - кен өндіремін, метал өңдеймін) - түрлі еріткіштер көмегімен руда мен өндірістік қалдықтардан металдарды бөліп алу тәсілі.
Гидрометаллургия - химиялық реагенттердің көмегімен суға ерітіп кеннен, концентраттардан және әр түрлі өндіріс қалдықтарынан металды ажыратып алудың металлургиялық процесі. Таза металл кейіннен бұл ерітінділерден бөлініп шығарылады.
Алғаш рет 16 ғасырда гидрометаллургия әдісімен Рио Тинто (Испания) кен орнынан бірінші рет мыс алынды. Кейінірек басқа көптеген металдардың: платина, никель, бокситтен алюминийді алу, алтын, мырыш және т.б. гидрометаллургиялық әдіспен зерттеулер жасалып енгізілді.
Гидрометаллургия схемалары бірнеше негізгі операцияларды қамтиды. Таңдау мен дәйектер шикізаттың химиялық - минералогиялық ерекшеліктеріне шартталған.
Руданы механикалық өңдегеннен кейін нақты бірізділікпен гидрометаллургияның технологиялық операциялары орындалады: металы бар минерал түйіршіктерін максималды ашу мақсатында ұсақтау; бағалы минералдардың ұсақ бөлшектері немесе босжыныс және өнімдерді қоюландыру немесе фильтрлеумен сусыздандыру. Сілтілендіруге дайындау үшін руда немесе концентраттың химиялық құрамының өзгеруі қажет: тотықтырғыш, сульфаттаушы, хлорлаушы, тотықсыздандырғыш, күйдіру немесе реагенттермен балқыту. Бұл операциялар алынатын металды еріткіш қосылыстарға ауыстырады. Дисперсті материалдарды күбіде пульпаны механикалық немесе әуелік араластыру (агитациялық сілтілендіру), құмды материалды материал қабаты арқылы ерітіндіні түбі жоқ күбіде ерітіндіні сорып алады (перколяциялық сілтілендіру) немесе дренажды арығымен су өткізетін аумақта суландыру арқылы (шоғырланған сілтілендіру), ұсақталған кенге реагент ерітіндісін жер асты арқылы беру және оларды өңдеу үшін жинау (жер асты сілтілендіру). Реагенттерді таңдау, олардың концентрациясы, температуралары берілген компоненттердің ерітіндісіне таңдаулы ауысады.
Сілтілендіруді жылдамдату және металды ерітіндіден алуды жоғарылату жиірек температураны жоғарылатқанда атмосфералық қысымда әдетте 100°С төмен, жоғары қысымда (8-10 МПа) автоклавтарда 150-300°С жоғарылайды.
Автоклавты сілтілендіру қосымша реакцияны жүз есе жылдамдатып және тотығуды (тотықсыздану) өнімдерді қысылған газ реагенттер пульпасымен бірге сілтілендіруін біріктіруге мүмкіндік береді.
Кейбір жағдайдарда минералдардың реагенттермен әрекеттесуінің күшеюі 1-5 мкм дейін қосымша ұсақтағаннан кейін немесе келесі суарумен қыздыру, күйдірумен (термиялық белсенділендіру), кристалдық тор бұзылып ондағы дефектілердің жиналуына әкеп соғады.
Кедей шикізаты сілтілендіру кезінде техникалық немесе экономикалық жағдайға байланысты тауар металдарын алуда қажет емес сұйылтылған ерітінділер алынады. Мұндай жағдайда концентрлеудің түрлі әдістері мен металдарды ерітіндіден алдын ала бөліп алу сияқты әдістер қолданылады.
Уран, мыс,алтын және сол секілді металдар өндірісінде ионалмасушы шайырларда сорбциямен концентрлеу қолданылады; сорбцияланған метал құрамды иондар элюанттың біршама мөлшерімен десорбцияланады да концентрленген ерітінді алынады.

ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Металдарды алудың гидрометаллургиялық әдістері

Түсті металдар металлургиялық өнеркәсіпте материалды - техникалық базаны жасауда үлкен рөл атқарады.
Қазіргі уақытта түсті металдардың металлургиясы жартылай өнімдерді толық жабық технологиямен кеңінен өңдеуге еніп және қалдықтарды металлургиялық зауыттарда қолданылуын ұйымдастырады. Анағұрлым эффективті технологиялық процестердің көмегімен шикізатты кешенді пайдалану зор мәнге ие.
Заманауи металлургия металдарды табиғи шикізат немесе осы шикізаттан алынатын өнімдерді байыту арқылы алумен айналысады. Металды алу үшін шикізат бірқатар процестерден өтіп, терең химиялық өзгерістерге ұшырайды.
Металлургия, ғылым сияқты, түрлі металдарға арналған, жеке тарау қатарынан тұрады. Әрбір тарау шикізатты өңдеу реті бойынша өз процестерін зерттейді: алғашында металлургиялық шикізатты өңдеудің анағұрлым күрделі процестері, ал кейін металдарды қарапайым - рафинациялау процестері өтеді.
Процестер гидрометаллургиялық және пирометаллургиялық процестер деп бөлінеді. Түрлі металлургиялық өндірістің көптеген процестерінің болуы металлургияның бастапқы теориялық негізін біршама жеңілдетуге мүмкіндік береді.
Практикаға сәйкес, қарапайым көп компонентті шикізаттан жоғары жиілікті металды алу үшін күрделі шикізаттың компоненттерін біртіндеп ажыратып отыратын металургиялық процестердің тізбегі керек.
Металлургия процесінде шикізат компоненттерін бөлу құрамы мен физикалық қасиеттері бойынша ерекшеленетін гетерогенді фаза жүйесіне өңделетін шикізатқа негізделген (көбінесе екі фазалық). Алынған жүйенің бір фазасы алынатын металға бай және қоспасы жоқ, ал екінші фаза қоспаға бай және алынатын металға кедей болуы керек. Алынған фазалардың физикалық қасиеттерінің айырмашылығы тұндыру, фильтрлеу сияқты қарапайым әдістермен бір - бірінен бөліп алуға мүмкіндік береді. Өндірістік процесте соңғы эффект тек жүйе фазасындағы компоненттердің таралуына ғана байланысты болмай, процестегі алынған фазаның таралу толықтығына да тәуелді келеді.
Компоненттердің таралу толықтығы жүйенің фаза арасында жүйе фазасының құрамы мен мөлшеріне тәуелді. Фазалардың бөліну операциясы жүйенің физика - химиялық өзгеруіне жету кезеңінде компоненттердің бөлінуін жақсартпайды, бірақ егер фазалардың бөлінуі аяқталмаған болса компоненттердің бөліну эффектісі аз немесе көп мөлшерде нашарлауы мүмкін.
Металлургиялық процес үш мәннің біреуіне ие болуы мүмкін:
1) Өнделетін материалдың гетерогенді жүйеге ауысуы, алынатын компоненттің құрамы бойынша фазаның ажыратылуы және бір - бірінен оңай ажыратылуы;
2) Алынған гетерогенді жүйенің фазаға бөлінуі;
3) Материалды келесі процестерге дайындау.
Бастапқы екі пункт металлургияның маңызды, негізгі процестеріне жатады, көп жағдайларда екі мақсат та бір процесте және аппаратта шешіледі. Үшінші пунктің процестері қосымша, дайындық ретінде қызмет етеді, мысалы: шикізатты ұсақтау, ұсақ шикізатты жымдастыру немесе брикеттеу процестері.
Біз гидрометаллургияны қарастырамыз. Бұл аумаққа суды ерітінділерде жүретін металлургиялық процестер жатады. Мұндай процестердің температурасы сулы ерітінділердің болуынан шектеледі. Осындай процестер ереже бойынша 20 - 80 0С төмен температурада жүргізіледі.
Осы сияқты жоғары қысымда, судың булануына кедергі болатын, 3000С температурада жүзеге асырылатын автоклавты процестер де бар.
Гидрометллургияда, фаза арасын ажыратуды жүзеге асыратын негізгі гетерогенді жүйе: (1 - метал алынады, 2 - қоспа).
Ерітінді қатты зат.
Түрлі құрамды сұйық және қатты фазалы гетерогенді жүйе пайда болатын гидрометаллугияның негізгі операциялары келесідей:
1) Сілтілендіру - көп фазалы қатты шикізатты селективті әрекет ететін реагент ерітіндісімен еріту;
2) Ерітіндіден нақты құрамды селективті әрекет ететін реагент ерітіндісімен немесе электролизбен тұнбаға түсіру;
Гидрометаллургия процесі аналитикалық химияның класикалық реакцияларын қайталайды, яғни, өндірістік масштабта ерігіштік пен тұнбаға түсу реакциялары болып табылады. Гидрометаллургиялық схемалар төрт немесе одан да көп күрделі химиялық процестер мен сатылардан тұрады:
1) Шикізатты - руда немесе концентратты сілтілендіруге дайындау.
2) Алынатын компоненттің біріншілік ерітіндісін алу үшін алынған шикізатты сілтілендіру
3) Біріншілік ерітіндіні қоспалардан тазарту
4) Ерітіндіден металдар немесе таза қосылыстарды алу.
Сілтілендіру мен тұнбаға түсіру процестерінің жұмыс жүйесі мен өнімі ерітіндідегі қатты бөлшектердің пульпа суспензиясы болып табылады.
Пульпа, суспензия тәрізді қатты бөлшектер массасы мен ерітінді қатынасы және сұйық және қатты құрам арасындағы қатынаспен сипатталады.
Гидрометаллургияда концентрациялары алуан түрлі ерітінділермен жұмыс істеуге тура келеді. Алюминий металлургиясында құрамында бир литрде жүз грамм еріген зат пен сол секілді 100 г литрден артық алынатын металл болатын ерітінділермен жұмыс жасайды.

2. Алюминий туралы мәліметтер
Алюминий - периодтық жүйедегі үшінші топқа жататын химиялық элемент. Оның реттік саны 13, атомдық массасы 26,98. Тұрақты изотоптары жоқ.
Химиялық қасиеттері
Алюминий 1s[2] 2s[2] 2p[6]3s[2] 3p[1] электрондық конфигурацияға ие. Алюминий атомының сыртқы энергетикалық деңгейінде үш электрон орналасқан. Химиялық қосылыстарда алюминий әдетте үш валентті. Үш валенттік электрондардың екеуі
Химические свойства s - деңгейінде, ал біреуі р - (3s2 3p1) деңгейінде орналасқан.
Алюминий химиялық белсенді. Әдеттегі жағдайда ол ауадағы оттегімен әрекеттес отырып, өте жұқа және берік Al2O3 тотығын түзеді. Бұл жабын Al келесі тотығулардан қорғап және оның коррозияға қарсы қабілетін тұрақтандырады, сол секілді металдық жылтырлықты әлсіздендіреді.
Ұсақталған күйде ауада қыздырғанда жалындап үлкен жылу бөле отырып жанады (Q ~ 400 ккал г).
Қышқыл ортадағы электродты нормалды потенциалы - 1,66, ал сілтілік ортада -1.66. Аl амфотерлі болғандықтантұз қышқылы мен сілтілік ерітінділерде ери береді.
Физикалық қасиеттері:
Алюминийдің балқу температурасы техникалық жиілікте ( 99,5%) - 658[0]С. Жиілік дәрежесі артқан сайын балқу температурасы жоғарылайды және метал үшін жоғары ( 99,996%) жиілік 660,240С құрайды. Алюминийдің сұйық күйден қатты күйге ауысуы кезінде көлемі 6.6.% - ға азаяды. Балқу температурасы - 2500[0]С
Қатты күйде алюминий тығыздығы:
* Техникалық жиілікте = 2,703 г см[3]
* Жоғары жиілікте = 2,6979 г см[3]
* Т = 1000[0]С болғанда тығыздық =2,289 г см[3]
Балқыған күйде алюминий сұйық аққыш және құйғанда форманы жақсы толтырады. Қатты түрде алюминий кесуге, созуға, қаптауға ұшырайды. Одан өте жіңішке сымды тартып фольга жасауға болады. Алюминийдің пластикалығы оның жиілігінің жоғарылау мөлшеріне сәйкес жоғарылайды.
Алюминий жоғары жылу өткізгіштік пен электр өткізгіштікке ие.
Алюминийдің қолданылуы:

Алюминийді басқа металдардан ерекшелейтін біршама қасиеттері бар. Бұл тығыз, жақсы иілімді, жеткілікті түрде механикалық тығыз, жоғары жылу және электр өткізгіштігі. Уытты емес, магнитті емес және химиялық заттарға коррозиялық тұрақты. Осы қасиеттеріне орай өнеркәсіптің түрлі салаларында үлкен қолданыс тапты.
Алюминийдің біршама бөлігі балқыма түрінде: магниймен, кремниймен, мырышпен, никель, титан және т.с.с. Балқымалар механикалық беріктігін жоғарылатады.
Алюминий және оның балқымаларының маңызды тұтынушылары:
* Авто және авиа өнеркәсібі
* Темір жол және су транспорты
* Машина құрастыру
* Электротехникалық өнеркәсіп және құрал құрастыру
* Өндірістік және азаматтық құрылыс
* Химиялық өнеркәсіп
* Танк құрастыру, ғарыш техникасында, артиллерияда пайдаланылатын маңызды стратегиялық метал болып табылады.

Қазіргі ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.