Комбіновані методи збагачення
Комбіновані методи збагачення корисних копалин містять дві основні обов’язкові операції: виборчий переклад одного з поділюваних компонентів з твердого в інше фазовий стан (розчин, розплав, газоподібний стан); виділення різнорідних фаз в різнорідні продукти [1-5, 19, 20].
У традиційних методах переробки корисних копалин добре відпрацьовані процеси розділення речовини, знаходяться в різних фазових станах, для всіх можливих випадків: рідкій і твердій фаз; твердої і газоподібної фаз; рідкої і газоподібної фаз.
У практиці збагачення більш широке поширення отримали процеси з використанням виборчого перекладу твердого компонента в рідкий стан. Це пояснюється тим, що використання перекладу в розплав або газоподібний стан призводить до зростання енергоємності процесу.
Переклад твердого компонента в рідкий стан проводиться шляхом фізичного або хімічного розчинення.
Фізичне розчинення – це процес, що не супроводжується хими-чеський реакцією, при якому метал витягується в раствор у складі з’єднання, присутнього в ісходном матеріалі. Фізичне розчинення покладено в основу переробки розчинних у воді солей: це в основному хлоріди лужних металів і магнію – кам’яна сіль NaCl, сильвин КСl, карналіт MgCl2-KCl-6H2O та ін. У цьому випадку йде повне розчинення корисної копалини, що перекладається в розсіл. Для фізичної розчинення не є обов’язковою проникність корисної копалини для розчинника.
Хімічне розчинення (вилуговування) – це процес, селективного розчинення одного з компонентів корисної копалини, яке, як правило, складає його меншу частину. Це розчинення супроводжується зміною хімічного складу даного компонента. Для процесу вилуговування проникність корисної копалини для розчинника є визначальним фактором, що визначає застосовність даного методу.
Хімічне розчинення використовується в процесах видобутку і переробки металів, їх солей та оксидів. Розчинниками для вилуговування з’єднань є переважно сірчана кислота (ванадій, мідь, цинк, уран), сода (ванадій в карбонатних рудах, молібден, вольфрам), їдкий натр (глинозем, вольфрам), аміак (мідь, нікель), ціанисті солі (золото, срібло), сірчистий натрій (сурма, ртуть), розчини хлору і хлоридів (благородні метали, свинець, рідкісні метали), тіосульфати (золото, срібло). Результатом розчинення є утворення розчину цінного компонента.
В основі процесів хімічного розчинення лежать реакції обміну, окислювально-відновні, комплексоутворення та ін.
Реакції обміну лежать в основі взаємодії оксидів металів з кислотами, лугами або розчинними солями, в результаті яких відбувається утворення легкорозчинних сульфатів, хлоридів, нітратів та інших солей, наприклад:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2О;
Fe2О3 + 6НС1 = 2FeCl3 + 3H2О;
GeО2 + 2NaOH = Na2GeО3 + H2О;
ЗСuО + 2FeСl3 + 3H2О = ЗСuСl2 + 2Fe (OH) 3.
Окислювально-відновні реакції протікають з порушенням хімічних зв’язків в кристалічній решітці мінералів і утворенням нового легкорозчинного з’єднання. Цей процес протікає за рахунок окислення катіона металу до стану вищої валентності, наприклад, при кислотному вилуговуванні уранової смолки з руд в присутності окислювача (піролюзиту):
U3O8 + 4H2SО4 + MnО2> 3UО2SО4 + MnSО4 + 4H2О.
Реакції можуть протікати і за рахунок окислення аніону, а також за рахунок одночасного окислення катіона і аніона.
Реакції комплексоутворення при вилуговування застосовуються якщо розчиняється метал утворює з одним з компонентів розчину міцне добре розчинна комплексне з’єднання:
AgCl + 2NH3 = Ag (NH3) 2Cl.
Для фізичного і хімічного розчинення характерна наявність трьох стадій процесу:
– Підведення розчинника до поверхні мінералу;
– Взаємодія розчинника з мінералом;
– Відведення продуктів реакції від поверхні розділу фаз.
Визначальною стадією кінетики розчинення може бути будь-яка з перерахованих.
Витяг металів в розчин при цьому може досягати 98-99% при незначному розчиненні (3-5%) супутніх мінералів.
Збільшення швидкості вилуговування досягається шляхом збільшення реагує поверхні за рахунок дроблення або подрібнення корисної копалини; підігріву розчинника; перекладу важкорозчинних мінералів у легкорозчинні за рахунок відновного, окисного випалу, спікання руди; накладенням магнітних і електричних полів, віброакустичних та інших впливів; застосуванням бактеріальних культур і продуктів їх життєдіяльності.
При бактеріальному способі інтенсифікації вилуговування використовується здатність автотрофних бактерій (Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans та ін.) Поглинати для своєї життєдіяльності енергію, що виділяється при окисленні сульфідів і тиосульфатов металів, сірки, а також при переході Fe2 + в Fe3 +. Роль бактерій в даному випадку зводиться до Біокаталітичні прискоренню реакцій, що протікають в звичайних умовах повільно.
Під дією бактерій Thiobacillus ferrooxidans (тіоновиє железоокісляющіе) прискорюється окислення сірчанокислого закисного заліза FeSО4 до сірчанокислого окисного заліза Fe2 (SО4) 3. У результаті утворюється сульфат окису заліза і сірчана кислота H2SО4, яка використовується як реагент для вилуговування.
(2 votes, average: 3.50 out of 5)