什么是湿法冶金
利用某种溶剂,借助化学作用,包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应,对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称水法冶金,与传统的火法冶金同属于提取冶金或化学冶金。
湿法冶金包括下列步骤:
(1)将原料中有用成分转入溶液,即浸取;
(2)浸取溶液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤回收;
(3)浸取溶液的净化和富集,常采用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法;
(4)从净化液提取金属或化合物。在生产中,常用电解提取法从净化液制取金、银、铜、锌、镍、钴等纯金属。铝、钨、钼、钒等多数以含氧酸的形式存在于水溶液中,一般先以氧化物析出,然后还原得到金属。20世纪50年代发展起来的加压湿法冶金技术可自铜、镍、钴的氨性溶液中,直接用氢还原(例如在180℃,25大气压下)得到金属铜、镍、钴粉,并能生产出多种性能优异的复合金属粉末,如镍包石墨、镍包硅藻土等。这些都是很好的可磨密封喷涂材料。
许多金属或化合物都可以用湿法生产。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位,目前世界上全部的氧化铝、氧化铀、约74%的锌、近12%的铜都是用湿法生产的。
湿法冶金的发展过程
中国在北宋时期已用湿法(胆铜法)生产铜,据《宋史·艺文志》记载,有《浸铜要略》一卷,可惜已失传。1752年西班牙里奥·廷托(Rio Tinto)开始用湿法生产铜。工艺与我国北宋胆铜法基本相同,其重要进展是采用人工焙烧硫化铜矿而不靠自然风化。同期,俄国古米雪夫斯基(Гумещевсκий)矿也开始用湿法生产铜。1889年开始用湿法生产氧化铝,以后湿法炼锌、金、银、钴、镍等工厂相继出现。
第二次世界大战后,湿法冶金技术迅速发展,主要表现在以下几方面:
(1)从矿物中提取铀的技术有很大发展;
(2)1954年在加拿大对硫化镍、钴、铜矿加压湿法冶金技术研究成功并投入生产;
(3)50年代起稀有金属、半导体材料(锗、镓等)的提取技术有了迅速的发展;
(4)水解、沉淀、置换等分离、提纯的传统技术,逐渐被新兴的离子交换、溶剂萃取等新技术所取代。
湿法冶金的优点
60年代末至70年代初,出现了研究所谓无污染冶金的高潮。以湿法处理硫化铜矿为例,较成功的方法有:
(1)阿比特(Arbiter)法,即低压氨浸、萃取分离、残渣浮选法。硫产品形式为(NH4)2SO4或CaSO4。
(2)加压硫酸浸取法,85%的硫产品为单质硫。
(3)氯化铁浸出法,即氯化铁浸取、溶剂萃取、电积法。95%以上的硫产品为单质硫。
(4)舍利特高尔顿(Sherritt Gordon)法,即加压氨浸法。硫产品形式为(NH4)2SO4或CaSO4。
(5)R.L.E.(roasting-leaching-electrowinning)法,即焙烧-浸取-电积法。硫产品为CaSO4或H2SO4。这些方法都可消除二氧化硫对空气的污染,同时能综合回收原料中的硫,已为中间试验所证实。
在湿法炼锌方面,1981年已在加拿大建成一个直接加压湿法炼锌车间。硫化锌精矿不再经氧化焙烧而直接进行浸出,可节省25%的投资,并消除了二氧化硫对大气的污染。硫产品为单质硫,回收率为96%。原则流程见图。
地壳中可利用的有色金属资源品位愈来愈低,以铜为例,20世纪初可采品位均在 1%以上,70年代已降到0.3%左右,而一些稀贵金属原料的含量往往只有百万分之几,这些金属的提取将更多地依赖于湿法冶金。
湿法冶金的优点是原料中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实现连续化和自动化。
参考书目G. D. Van Arsdale, Hydrometallurgy of Base Metals,McGraw-Hill, New York, 1953.
hrist, Extractive Metallurgy, 2nd ed.,Pergamon, Oxford,1980.
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