Выщелачивание.

Физическое растворение идет без изменения состава растворяемого компонента. Используют при переработке растворимых в воде солей (галит и сильвин). Химическое растворение сопровождается изменением химического состава компонента. Используют реакции, в которых трудно растворимые вещества переходят в легкорастворимые или в раствор.

Например:

1. Реакции обмена.

Fe₂O₃ + HCl = FeCl₃ + H₂O

Используют при растворении окислов и сульфидов в растворах кислот, щелочей и солей.

2. Окислительно-восстановительные.

CuS + Fe₂(SO₄)₃ = CuSO₄ + H₂O

3. Комплексообразования.

Au + NaCN +O₂ + H₂O = Au[Na(CN)] + H₂O₂ + NaOH

Благодаря его образованию возможно окисление золота кислородом.

При выщелачивании полезные компоненты переходят в раствор, иногда наоборот из богатого рудного концентрата выщелачиванием удаляют некоторые вредные примеси, содержание которых лимитируются ТО и ГОСТ. Результаты выщелачивания отдельных компонентов зависит:

1. От вещественного состава обрабатываемого материала.

2. От характера взаимодействия минералов друг с другом.

3. Температура раствора.

4. От концентрации растворителя.

5. Удельной поверхности твердых частиц и содержания их в пульпе.

6. От продолжительности и гидродинамических условий.

Комбинированные методы характеризуются низкими скоростями фазовых переходов. Поэтому при использовании этих методов основное внимание уделяют способам интенсификации процесса фазового перехода концентрата полезного ископаемого.

Кинетика выщелачивания.

Для химических и физических растворений характерно наличие 3 стадий процесса:

1. Подвод растворителя к поверхности минерала.

2. Взаимодействие минерала с растворителем.

3. Отвод продуктов реакции от поверхности раздела фаз.

Определяющей стадией может быть любая. Если процесс определяет 1 или 3 стадии, то это диффузный режим растворения. C_n-концентрация вещества на поверхности минерала; C₀-концентрация вещества в объеме. Расстояние, на которое концентрация растворителя убывает от C₀ до C_n называют диффузным слоем δ. Толщина слоя зависит от интенсивности перемешивания. Чем интенсивнее перемешивание, тем меньше диффузный слой, следовательно, скорость диффузии возрастает. Скорость выщелачивания в диффузном режиме:

К₀ - константа скорости растворителя; S – поверхность растворителя минерала (площадь).

Если растворение является результатом химического взаимодействия раствора реагента с поверхностью минерала и определяющей стадией является скорость именно этого взаимодействия (V_II), то процесс протек в кинетическом режиме. Это возможно, но реже. Характерна для реакции комплексообразования. Диффузный слой отсутствует, следовательно, C_n=C₀. Скорость растворения:

К_Х – константа химической реакции, зависит от температуры и давления; S – поверхность твердой фазы; С – концентрация реагента; n – порядок реакции.

Влияние t в этом режиме значительнее. Скорость растворения увеличивается в 2-3 раза при повышении t на 10 ⁰С.

Выделяют переходные режимы. Если отсутствует перемешивание скорость химической реакции больше скорости диффузной, то применив перемешивание процесс переводят из диффузного в химический.

Требования к растворителям.

1. Максимально селективен по отношению к ценномукомпоненту.

2. Дешевый, доступный и безвредный.

Способы контакта растворителя с минералом.

1. Перколяция – просачивание растворителя через неподвижный слой руды. Реализуется в контактных чанах, кучное выщелачивание и подземное.

2. Агитация – перемешивание измельченной руды с растворителем. Выделяют механическое перемешивание в чанах-агитаторах (механическая или центробежная мешалки), пневматическое в пачуках.

3. Бактериальное выщелачивание.

Способ интенсификации.

1. Подогрев растворителя.

2. Перевод трудно растворимых минералов в легко растворимые при помощи обжига и спекания.

3. Взаимодействие электрических полей различной частоты.

4. Взаимодействие ультразвука и вибрации.

5. Увеличение поверхности за счет дробления или измельчения ПИ.

6. Использование бактерий.

Перколяция.

Перколяция в чанах. Применяют для окисленных и смешанной медных руд. Д_исх = 5-50 мм.

1 – чан из стали или бетона покрытый асфальтом, смолой, листовым свинцом или кислостойким бетоном; 2 – устройство для орошения руды; 3 – защитный материал (рогожа или синтетическое покрытие); 4 – ложное днище в виде решета. Вместимость 5-10 тыс. тонн; длина 50 м, ширина 30 м, глубина 5,5 м.

Одновременно с выщелачиванием в перколяторе происходит разделение фаз методом дренирования. Для этой цели на расстоянии 0,1-0,2 м от дна чана сооружают ложное дно (решето). Пространство между дном и ложным дном служит для отвода раствора и не должно заполняться рудой. Для этого на решетку укладывают защитный материал. Чаны располагают в помещении и под открытым небом. время выщелачивания от нескольких суток до нескольких недель.

Циклы выщелачивания:

1. Загрузка.

2. Выщелачивание.

3. Промывка.

4. Выгрузка.

Количество циклов зависит от содержания шламов и может быть от 1 до 10. Для повышения проницаемости руду делят на узкие классы. Стало возможным выщелачивать мелкие продукты благодаря использованию агломерации (получение гранул). Загрузку исходного питания ведут конвейером, выгрузку – экскаватором или сифоном.

Требования к руде.

1. Механическая прочность

2. Пористость

3. Однородность гран. Состава

4. Низкое содержание шламов

В качестве растворителя применяется H2SO4, ее расход от 10 до 55 г/т руды. Извлечение Cu от 75-90%. Содержание Сu в растворе =10-26 г/л. Сu выделяют электролизом.