Гидрометаллургия

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ (от гидро... и металлургия), извлечение металлов из руд, концентратов и техногенного сырья водными растворами химических реагентов с последующим выделением металлов или их соединений из растворов.

Гидрометаллургия включает ряд основных технологических стадий: подготовка исходных материалов к выщелачиванию, в том числе механическая обработка (дробление, измельчение) и операции по изменению химического состава исходного материала (перевод малорастворимых соединений в растворимые). Применительно к рудным материалам подготовительные операции называют разложением или вскрытием. К ним относятся окислительный обжиг сульфидного сырья, сульфатизирующий и хлорирующий обжиг, восстановительный обжиг, спекание или сплавление с солями или щелочными реагентами (содой, известью, сульфатами, фторосиликатом калия и др.). Среди химических подготовительных операций превалируют пирометаллургические процессы, однако в некоторых случаях разложение осуществляют гидрометаллургическим способом (например, разложение шеелита CaWO₄ соляной или азотной кислотой с получением осадка вольфрамовой кислоты, который затем растворяют в аммиачной воде или растворе щёлочи), выщелачивание - перевод металла из исходного материала или продукта, полученного в результате подготовительных операций, в водный раствор; разделение твёрдой и жидкой фаз (операции сгущения, фильтрации и промывки твёрдой фазы); подготовка растворов к выделению из них чистых соединений или металлов - очистка растворов от примесей отделением последних, разделение близких по свойствам металлов, например редкоземельных металлов, циркония и гафния, тантала и ниобия, вольфрама и молибдена, а также концентрирование раствора по выделяемому компоненту (на этих операциях используются осаждение малорастворимых соединений, сорбция на ионообменных смолах, экстракция, цементация или другие методы, а для концентрирования растворов - также выпарка); выделение из растворов чистых соединений или металлов методами кристаллизации или осаждения малорастворимых соединений, восстановления газообразными реагентами, цементацией или электролизом.

В промышленном масштабе гидрометаллургия используется с конца 19 века для извлечения золота из руд обработкой последних растворами цианидов (NaCN, KCN) с осаждением золота из этих растворов металлическим цинком; для производства глинозёма путём обработки бокситов щелочными растворами с последующим гидролизом полученных растворов. Широкое применение гидрометаллургии в современном производстве цветных, благородных и редких металлов обусловлено возможностью избирательного извлечения металлов из бедных и труднообогатимых руд (в некоторых случаях металлы извлекают в раствор непосредственно из рудного тела, например подземное выщелачивание меди и урана), а также обеспечения комплексной переработки сырья с извлечением всех ценных составляющих (попутное извлечение кадмия, индия, таллия в производстве цинка; галлия в производстве глинозёма; молибдена при переработке вольфрамовых концентратов и др.).

С помощью чисто гидрометаллургических технологических схем перерабатывают практически всё вольфрамовое сырьё; в производстве цинка, молибдена и других металлов пирометаллургические операции используются только для подготовки сырья к последующей гидрометаллургической переработке. В производстве меди и никеля (металлов, традиционно получаемых по пирометаллургическим схемам) всё шире используется гидрометаллургия, позволяющая устранить выбросы диоксида серы SO₂ в атмосферу и наиболее экономично перерабатывать бедное сырьё.

Лит.: Habashi F. А textbook of hydrometallurgy. 2nd ed. Québec, 1999; Вольдман Г. М., Зеликман А. Н. Теория гидрометаллургических процессов. 4-е изд. М., 2003.