Гидрометаллургия меди
Вопрос №7. Гидрометаллургия Cu
Перевод Cu из сырья в р-р имеет 2 трудноразделимые стадии:
1) химическое взаимодействие минералов с реагентами
2) растворение возникающих солей в воде.
Для опр. Возможных р-ций полезно проводить термодинамические расчеты равновесия. На практике исходные величины для минералов неизвестны и их приходится заменять сходными соединениями.
Например, взаимодействие малахита с H2SO4:
Cu2CO3(OH)2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O+CO2
Cu2CO3(OH)2+4H+=2Cu2+ + 2H2O+H2CO3
Это наз. выщелачиванием малахита.
Рекомендуемые материалы
Нек. минералы, например, хризоколл, имеют очень низкую ск-ть охлаждения. Ск-ть выщелачивания – 2е условие гидрометаллургии (ее невыгодности). Нек. термодинамич. возможные р-ции протекают в водных р-рах медленно и применение их в пр-ве невыгодно. Взаимодействие растворенных в-в с тв. частицей – многостадийный процесс, начинающийся с диффузии доставки реагента к его поверхности с преодолением сопротивления слоя тв. оболочки пород. Диффузия идет через поры, затем реагент адсорбируется, реагирует с ним, а продукт реакции депортируется обратно в р-р. Диффузию ускоряют перемешиванием, переводя из молекулярной области в конвективную.
Выщелачивание Cu проводят под землей, в кучах просачивания, перемешиванием пульп.
Ещё посмотрите лекцию "29 Нарезка картофеля" по этой теме.
Подземное: естественное, организованное.
При естественном грунтовые воды проникают в шахты. При этом пирит окисляется кислородом воздуха растворенным в воде: 4FeS2+15O2+2H2O=4Fe3+ + 4H+ +8SO42-
При организованном выщелачивании р-ры зараженные культурами бактерий подают в толщу бедных руд через скважины, заранее пробуренные. Их оборудуют перфорированными трубами из нержавейки. Массивы крупных месторождений дробят взрывами, иногда ядерными. Места подачи и отвода р-ров меняют, делая перерывы для окисления.
Выщелачивание в кучах. Руду (0,2-2% Cu) дробят до размеров 10-30мм, складывают в кучу объемом до 600 тыс. тонн. Высота 10-30м. Основанием служит водонепроницаемая площадка, покрытая слоем полиэтилена, асфальта. Для орошения исп. разбрызгиватели. Иногда в кучу погружают дырчатые трубы. Сток собирают канавками, желобами или трубами и возвращают на орошение и частично отводят на переработку. Иногда исп. старые отвалы (106-109т). В них меди 0,1-0,3%. Кучи оборудуют подъездными путями, ливневыми каналами предупреждающими затопление.
Комбинирование кучного и подземного выщелачивания позволяет увеличить концентрацию Cu в 2-3 раза.
Выщелачивание забалансового сырья дает ежегодно до 10 тыс. тонн Cu, кот. в 2 раза дешевле, чем добытая из руд. Перкаляция применяется для извлечения Cu из пористых окисленных руд (0,6-2% Cu), кот. дробят и классифицируют, отбирая фракцию 4-10мм, хорошо проницаемую на глубину до 4м. Мелочь увлажняют и окатывают, либо выщелачивают отдельно. Перкаляторы железобетонные чаны призматические либо цилиндрические емкостью 5-10 тыс. тонн руды, длиной и шириной 30м, глубиной 5м. Внутри покрывают асфальтом, смолой, бетоном, редко свинцом. На дно кладут решетку из деревянных брусьев, покрывают рогожей или коксовыми матами. Р-р подают сверху – это нисходящая перкаляция, и наоборот. Контакт с рудой 10-15 суток. Руду выгружают кранами, хвосты в отвал транспортерами или в виде пульпы. Извлечение Cu 70-90%, т.к. проникновение р-ра в руду затруднено. Выщелачивание в мешалках применяют, если руда не удобна для перкаляции по крупности и проницаемости р-ров. Иногда выщелачивают богатые руды. Сырье мельчат тоньше 1мм, репульпируют р-ром H2SO4, ж/т – 1,5-4, перемешивают в чане мешалками без подогрева в течение 2-6 ч. Чаны 20-300м3 из нержавейки, дерева или бетона покрытые свинцом, асфальтом, керамической плиткой или резиной. Для перемешивания – пневматические мешалки с избыточным давлением 0,3 МН/мм2, кот. дешевы и требуют небольшого кол-ва воздуха (не более 0,02 м3/мин на 1м3 пульпы). Исп. мешалки лопастные, пропеллерные и турбинные.
