Что значит выщелачивание водой

Выщелачивание

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ (а. leaching, lixiviation; н. Auslaugung; ф. lixiviation, lessivage; и. lixiviacion) — перевод в раствор, обычно водный, одного или нескольких компонентов твёрдого материала. В технике с целью извлечения металла (иногда удаления вредных примесей) выщелачиванию подвергают руды и продукты их обогащения (концентраты, промпродукты, хвосты), продукты пирометаллургического передела (огарки, штейны, анодные шламы и т.д.), а также отходы, образующиеся при обработке металлов и сплавов.

Выщелачивание широко используют в производстве урана, золота, меди, цинка, молибдена, вольфрама, алюминия и других металлов. При необходимости перед выщелачиванием (или во время него) материал подвергают дроблению и измельчению, а также химической обработке, т.н. вскрытию, для перевода извлекаемого компонента из труднорастворимого соединения в легкорастворимое. Для этого используют различные виды обжига (окислительный, восстановительный, хлорирующий, сульфатизирующий), спекание, окисление или восстановление в пульпе. Пример вскрытия: окислительный обжиг сульфидных концентратов, в процессе которого металл переходит в форму окисла, легко растворяющегося в водных растворах щелочей (выщелачивание молибдена) или кислот (выщелачивание цинка).

Обычно выщелачивание осуществляют с помощью водных растворов неорганических кислот (серной, соляной, азотной), щелочей (едкий натр, аммиак) и солей (углекислый натрий или аммоний, цианиды и др.). Растворитель выбирается исходя из свойств и состава материала, с учётом селективности, токсичности, стабильности состава, коррозионного действия, возможности регенерации и других свойств, а также его стоимости и дефицитности. Иногда выщелачивание представляет собой простое растворение (например, водное выщелачивание соединений тяжёлых металлов после сульфатизирующего или хлорирующего обжига). В большинстве случаев растворение при выщелачивании сопровождается следующими процессами: комплексообразованием (например, при цианировании золота, обработке сульфидов никеля аммиачными растворами); обменной реакцией (при выщелачивании окислов или карбонатов металлов растворами кислот); окислительно-восстановительной реакцией (при выщелачивании электроотрицательных металлов кислотами; выщелачивании сульфидов кислыми растворами).

Реклама

Процесс выщелачивания состоит из трёх стадий: подвода реагирующих веществ к твёрдой поверхности; химической реакции; отвода растворимых продуктов реакции в раствор. Чаще всего выщелачивание протекает в диффузионной области, т. е. скорость процесса контролируют первая и третья стадии. Однако возможны также кинетический режим, при котором самой медленной стадией является химическая реакция (и следовательно, скорость выщелачивания определяется закономерностями химической кинетики), а также смешанный диффузионно-кинетический режим. Выщелачивание ускоряется при уменьшении размера частиц материала, увеличении температуры (особенно при кинетическом режиме), а в диффузионной области — при увеличении интенсивности перемешивания.

Выщелачивание осуществляют различными способами в зависимости от природы, состава и состояния материала, подвергаемого обработке. Например, выщелачивание золотых, урановых руд и сульфидных концентратов проводят при перемешивании пульпы (смеси мелких твёрдых частиц с растворителем) — т.н. выщелачивание перемешиванием; выщелачивание меди из окисленных руд, алюминатов из спечённых бокситов и других пористых и зернистых материалов, не склонных к слёживанию и образованию нефильтрующего слоя, проводят просачиванием растворителя через неподвижный слой твёрдого материала — т.н. выщелачивание перколяцией. Для выщелачивания перемешиванием используют ёмкости, оборудованные механическими, пневматическими или пневмомеханическими перемешивающими устройствами (мешалками, эрлифтами и др.). При выщелачивании перколяцией обрабатываемый материал загружают в чан с ложным днищем, покрытым фильтровальной тканью, или укладывают штабелями на заранее подготовленные площадки — т.н. кучное выщелачивание. Этот способ выщелачивания применяется для извлечения меди и урана из некондиционных руд и вскрышных пород и представляет собой единственный экономически оправданный способ переработки бедного сырья. Выщелачивание перколяцией по существу происходит также при т.н. выщелачивании подземном, производимом непосредственно на месте залегания рудного материала.

Повышение эффективности выщелачивания возможно за счёт механохимических, ультразвуковых, термических воздействий, при совмещении выщелачивания с ионным обменом (т.н. сорбционное выщелачивание), при воздействии высоких температур (до 300°С) и давлений (до 0,5 МПа), достигаемых в автоклавах (автоклавное выщелачивание), а также благодаря воздействию определенных видов бактерий. См. также бактериальное выщелачивание.

Источник

ВЫЩЕЛА́ЧИВАНИЕ

В книжной версии

Том 6. Москва, 2006, стр. 166-167

Скопировать библиографическую ссылку:

• 
• 
• 
• 
• 

ВЫЩЕЛА́ЧИВАНИЕ, из­би­ра­тель­ное из­вле­че­ние од­но­го или не­сколь­ких со­став­ляю­щих твёр­до­го ма­те­риа­ла (руд, кон­цен­тра­тов, тех­но­ген­но­го сы­рья и др.) с по­мо­щью жид­ко­го, обыч­но вод­но­го, реа­ген­та. Пер­во­на­чаль­но В. на­зы­вал­ся про­цесс из­вле­че­ния ка­лие­вой щё­ло­чи (по­та­ша) из сме­шан­ной с во­дой дре­вес­ной зо­лы, ис­поль­зо­вав­ший­ся в про­из-ве мы­ла. Для В. ис­поль­зу­ют пре­им. вод­ные рас­тво­ры хи­мич. реа­ген­тов – ки­слот, ще­ло­чей, со­лей. Из­би­ра­тель­ность В. обес­пе­чи­ва­ет­ся со­от­вет­ст­вую­щим под­бо­ром реа­ген­тов и ус­ло­вий про­цес­са (кон­цен­тра­ция реа­ген­тов, темп-ра и т. д.). В. – го­лов­ная опе­ра­ция гид­ро­ме­тал­лур­гии , ши­ро­ко ис­поль­зуе­мая для из­вле­че­ния цвет­ных и ред­ких ме­тал­лов. В зна­чит. сте­пе­ни оп­реде­ля­ет тех­ни­ко-эко­но­мич. по­ка­за­те­ли всей тех­но­ло­гич. схе­мы из­вле­че­ния ме­тал­ла из сы­рья в ко­неч­ную про­дук­цию. В гид­ро­ме­тал­лур­гич. схе­мах В. пред­ше­ст­ву­ет ста­дия под­го­тов­ки руд­но­го ма­териа­ла (ме­ха­нич. и хи­мич. об­ра­бот­ка). По­сле В. ме­талл­со­дер­жа­щие рас­тво­ры пе­ре­ра­ба­ты­ва­ют оса­ж­де­ни­ем, це­мен­та­ци­ей, сорб­ци­ей, экс­трак­ци­ей и др. ме­тода­ми для по­лу­че­ния то­вар­ных про­дук­тов.

Источник

Вода в выщелачивании и растворении минералов

На ряде обогатительных предприятии для выщелачивания или вымывания нужного минерала из руды используют водные растворы. Эти процессы широко используют в производстве урана, глинозема (переработка бокситов), соды кальцинированной, поташа и хлорида калия, а также при получении экстракционной ортофосфорной кислоты (переработка фосфатного сырья), используемой в производстве удобрений. Водные растворы, содержащие различные выщелачивающие вещества (кислоты, щелочи или рассолы), используются для растворения ценного минерала из рудного материала, отделим таким способом ценный минерал от ненужных нерастворимых компонентов, содержащихся в руде. Для снижения потерь растворенных минералов с отвальным шламом его подвергают противоточной промывке, которую обычно проводят в нескольких сгустителях, работающих последовательно. При противоточной промывке применяют флокулянты, для того чтобы обеспечить максимальное уплотнение шлама и получить oсветленный пересыщенный раствор с минимальным содержанием взвешенных частиц для извлечения из него нужного минерала.

Наряду с процессами химического выщелачивания существуют три других процесса извлечения минерала: бактериальное выщелачивание, расплавление в горячей воде и растворение в воде.

Почти 20% меди, извлеченной из хвостов, подвергают бактериальному действию в растворе, затем полученный экстракт обогащают обычными способами с целью извлечения меди. Как и во всех процессах биологического бактериального переваривания, важно поддерживать относительно однородную среду, так как деятельность бактерий ухудшается при изменениях температуры, pH и питательной среды; степень активности бактерий зависит от этих факторов и питательной среды, которая, в свою очередь, определяет продолжительность контакта бактерий с содержащими медь хвостами обогащения, необходимую для эффективного извлечения меди из субстрата минерала. Согласно теории многие металлосодержащие соединения накапливаются в рудном теле естественным образом в ре­зультате биологических процессов, поэтому весьма вероятно, что в будущем способ бактериального выщелачивания будет находить все более широкое применение.

Известен метод расплавления горячей водой, применяемый в США при добыче самородной серы по процессу Фраша (Frasch Process).

Залежи чистой серы, как правило, встречаются на глубине 150 — 600 м от поверхно сти земли и часто в морских шельфовых месторождениях. В месте залегания бурят шахтные стволы диаметром 6 дюймов и устанавливают систему из трех соосных труб, по центральной трубе в месторождение подается сжатый воздух; по наружному кольцевому каналу подается вода, нагретая до 190 °С, т.е. выше температуры плавления серы, а по внутреннему кольцевому каналу расплавленная смесь серы и воды порциями подается на поверхность с помощью пузырьков сжатого воздуха. Смесь направляется в бункер, где вода отводится, а сера затвердевает. Для процесса Фраша требуется примерно 8,34 м 3 воды на тонну добытой серы (8,34 м 3 /т). При использовании пресной воды ее обычно умягчают известью и проводят деаэрацию в целях защиты трубопроводов большой длины от накипи и коррозии. При использовании морской воды проводят ее деаэрацию и стабилизацию. Поскольку воду нагревают до 190 °С, требуется установка мощного котла.

Растворение водой используется для добычи смесей соли и карбоната-гидрокарбонта натрия. В обоих случаях, как правило, получают кристаллический конечный продукт, поэт ому расход воды должен быть минимальным в целях уменьшения затрат на выработку энергии, необходимой для кристаллизации.

Н а некоторых предприятиях для получения тепла, необходимого для максимального выщелачивания, требуется технологический пар. Для того чтобы процессы такого рода были максимально эффективными, должна быть разработана эффективная программа подготовки котловой воды. На предприятиях металлообрабатывающей промышленности, где для восстановления из руды металла в элементарной форме применяются плавильные печи, для превращения теплоты газов плавильной печи в пар используются котлы-утили­заторы. Эти котлы-утилизаторы накапливают дополнительную энергию при охлаждении стенок печей и других сосудов, через которые проходит жидкий металл.

Н а таких металлообрабатывающих предприятиях также имеет место значительный расход охлаждающей воды. Например, во многих процессах выплавки металлов из сульфидов металлов применяются установки для регенерации серной кислоты в целях выделения сернистого ангидрида. На этих установках получают серную кислоту, кото­рая, в свою очередь, может использоваться для выщелачивания руды, содержащей дру­гие металлы. Главную проблему при работе таких вспомогательных установок пред­ставляет охлаждающая вода; это связано с повышенной соленостью ограниченных ис­точников воды в районах добычи и атмосферным загрязнением.

В связи с этим на многих предприятиях по обогащению руды осуществляется по­степенный переход на использование замкнутых систем водоснабжения.

Способ транспортировки пульпы. К одной из технологических операций в гор­ной промышленности, которая связана с использованием воды и в которой отмечается быстрый прогресс, относится гидравлическая транспортировка минералов.

Источник

Выщелачивание

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое «Выщелачивание» в других словарях:

Выщелачивание — (иногда варка), перевод в раствор (обычно водный) одного или нескольких компонентов твёрдого вещества с помощью водного или органического растворителя, часто при участии газов окислителей или восстановителей. Содержание 1 Примеры… … Википедия

Выщелачивание — Растворение и вынос какого либо вещества из минерала без нарушения его цельности, тогда как при растворении кристалл разрушается полностью Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ — извлечение отдельных составляющих твердого материала с помощью растворителя (напр., гидрометаллургическое извлечение металлов из руд, щелочное извлечение лигнина из древесины, бактериальное выщелачивание урана из руд). Выщелачивание называется… … Большой Энциклопедический словарь

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ — ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ, в геологии процесс удаления химических и питательных веществ из почвы. Дождевая вода, особенно в теплых климатических зонах, растворяет и вымывает все растворимое. Удаленные растворимые вещества восстанавливаются очень медленно. В… … Научно-технический энциклопедический словарь

Выщелачивание — (a. leaching, lixiviation; н. Auslaugung; ф. lixiviation, lessivage; и. lixiviacion) перевод в раствор, обычно водный, одного или нескольких компонентов твёрдого материала. B технике c целью извлечения металла (иногда удаления вредных… … Геологическая энциклопедия

выщелачивание — перколяция Словарь русских синонимов. выщелачивание сущ., кол во синонимов: 1 • перколяция (5) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов

Выщелачивание — (lessivage фр, Auslaugung нем.; lixiviation англ. ) операция, в которой посредством жидкости, обыкновенно воды, из твердыхтел извлекают растворимые составные части. Например, приготовлениепоташа посредством извлечения углекалиевой соли из… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

выщелачивание — Процесс избирательного растворения и выноса подземными водами отдельных компонентов горных пород [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] выщелачивание Селективное извлечение полезных компонентов из руд и… … Справочник технического переводчика

выщелачивание — Разрушение горных пород вследствие их растворения химическим воздействием воды и выноса веществ в водном растворе. Syn.: химическое выветривание; коррозия выщелачивание Процесс вымывание из почвенного профиля в виде раствора или суспензии частиц… … Словарь по географии

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ — ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ, смотри Экстрагирование … Современная энциклопедия

Выщелачивание — этап подготовки облученных твэлов к переработке; заключается в том, что после рубки ТВС топливо, содержащееся в полученных кусках, селективно растворяется в кислоте. метод извлечения отдельных составляющих твердого материала, в т.ч. и… … Термины атомной энергетики

Источник

Выщелачивание

Выщелачивание (иногда — варка), перевод в раствор (обычно водный) одного или нескольких компонентов твёрдого вещества с помощью водного или органического растворителя, часто при участии газов — окислителей или восстановителей.

Содержание

Примеры выщелачивания

• щелочное извлечение лигнина из древесины,
• растворение в горячей воде сахара из свёклы и сахарного тростника,
• извлечение металлов из руд и концентратов (см. Гидрометаллургия).

Технология выщелачивания

Выщелачивание включает по меньшей мере два процесса: химический — перевод одного из веществ в растворимое состояние, и физико-химический — растворение в воде (см. Экстрагирование).

Предварительная обработка

Перед выщелачиванием твёрдое вещество в случае необходимости подвергают механической обработке (дробление, измельчение) и химической — вскрытию (окисление или восстановление в пульпе, обжиг, спекание, сульфатизация и др.). Назначение вскрытия — перевод труднорастворимых соединений в легкорастворимые (сульфидов в сульфаты, высших окислов в низшие). Вскрытие совмещается с выщелачиванием, например, при окислительном автоклавном выщелачивании сульфидных руд и концентратов. Типичные промышленные растворители: вода, водные растворы кислот (в основном серной и соляной) и щелочей (аммиак, едкий натр), солей (карбонат натрия), цианиды.

Физико-химия процесса выщелачивания

Выщелачивание осуществляется перемешиванием (агитацией) мелкого твёрдого материала с жидким растворителем в контакте с газообразным реагентом, например, воздухом (Выщелачивание золотых, урановых руд и сульфидных концентратов и др.), просачиванием (перколяцией) жидкого реагента через неподвижный слой твёрдого (Выщелачивание меди из окисленных руд, алюминатов из спечённых бокситов).

Выщелачивание периодически или непрерывно, прямоточно или противоточно обычно проводят в чанах с механическим, пневматическим или пневмомеханическим перемешиванием при атмосферном давлении; в чанах без перемешивания (в перколяторах или диффузорах); в трубчатых реакторах; в автоклавах при повышенных давлениях и температурах.

Избирательность выщелачивание определяется химическими свойствами и концентрацией растворителя, структурой твёрдого вещества и его физико-химическими свойствами, растворимостью соединений выщелачиваемого вещества в данных условиях. Скорость выщелачивания зависит от удельной поверхности раздела твёрдое — жидкость (то есть от размера частиц твёрдого), разности концентраций растворителя и химических реагентов на поверхности твёрдого и в объёме, вязкости растворителя, величины коэффициента диффузии, интенсивности перемешивания (уменьшение диффузионного слоя, ускорение растворения газообразных реагентов), температуры (увеличение констант скорости реакции и диффузии), парциального давления газообразного реагента (кислорода, сернистого ангидрида и др.) над раствором, концентрации растворимого окислителя, например, сульфата железа. Чаще всего выщелачивание как гетерогенный процесс протекает в диффузионной области, хотя возможны смешанные диффузионно-кинетические или кинетические режимы.

Интенсификация выщелачивания

Интенсификация выщелачивание достигается одновременной сорбцией выщелачиваемого компонента на смолах (так называемое диффузионное выщелачивание), внесением бактерий (см. Бактериальное выщелачивание), применением повышенных температур до 300 °C и давлений до 5 Мн/м² (50 кгс/см²) — автоклавное выщелачивание. Иногда выщелачивание осуществляется в режиме «кипящего слоя», с виброперемешиванием, с ультразвуковой кавитацией.

Геотехнология

Выщелачивание проводят из отвалов бедной руды (кучное выщелачивание) или непосредственно из рудного тела, если руда пористая или трещиноватая. Для создания необходимой трещиноватости руду разрыхляют путём взрывов с использованием обычных взрывчатых веществ или атомных зарядов (подземное выщелачивание). В этих случаях растворы подают на руду сверху, обогащённые (просочившиеся через неё) растворы собирают в выработках снизу, подают их на установку для выделения металла и обеднённый раствор после регенерации растворителя возвращают для повторного использования.

Эффективность выщелачивания

Эффективность выщелачивания определяется полнотой извлечения ценных компонентов, концентрацией извлекаемых компонентов и вредных примесей в конечном растворе, расходом материалов, электроэнергии, пара, затратами рабочей силы, скоростью процесса.

Источник