إن كل من التصلب المغناطيسي هو أحد الفروع الرئيسية الثلاثة للميتالورج الاستخراجي، إلى جانب التوليد الرئوي (المرتكز على التسخين) والهيدروميتالوري، حيث أن الكيمياء الكهرمائية هي الأخرى التي تستخدم في استعادة المعادن من الركاز، والركازات المعجلة، والمواد المعاد تدويرها، بينما تهيمن المادة البيريومية على قرون، فقد ازدادت أهمية الهيدرولويثولجي منذ منتصف القرن العشرين.

Understanding Hydrometallurgy: Core Principles and Advantages

ويعتمد التنويع الهادرميتالوري على الحل الانتقائي للمعادن المستهدفة في مذيبات كئيبة، وغالبا ما يكون حلاً حمضياً أو قاعدة أو ملحاً، والقوى المحركة الكيميائية الأساسية هي الاستقرار النسبي للأيون المعدنية في الحل، التي تحكمها القدرة على الحد من الأكسدة والاختزال.

  1. Leaching:] contacting the ore with a lixiviant (leaching agent) to dissolve the metal of interest. The solid residue is discarded, and the pregnant leach solution (PLS) carries the dissolved metal.
  2. Solution Purification:] Removing impurities such as iron, aluminum, silica, or other metal ions that may co-dissolve. This is achieved through techniques like solvent extraction, ion exchange, or selective precipitation.
  3. Metal Recovery:] Extracting the pure metal or a high-grade medium from the purified solution, typically by electrowinning, cementation, precipitation, or reduction with gases.

(ب) إن مزايا التطهير الهيدروميتالورج موثقة توثيقاً جيداً، ويمكنها تجهيز الركاز الذي يبلغ مستوى منخفضاً 0.1 في المائة من النحاس أو 0.5 غ/لتر من الذهب، وهو ما سيكون غير اقتصادي في مصهر، كما أن درجات الحرارة المنخفضة في التشغيل (دون 250 درجة مئوية) تقلل استهلاك الطاقة وتتجنب تكوين غازات سامة مثل ثاني أكسيد الكربون.

عملية الوصل في التجزئة

أما الفرز فهو خطوة لإزالة المعدل في معظم دقات التدفقات الهيدروميتالورجية، حيث يتم التفاعل الكيميائي بين المعادن الصلبة والمخلفات عند الوصلة الصلبة - السائلة؛ وتتأثر الحركية بالحرارة، والتركيز المزود بالثلاجات، وحجم الجسيمات، والتهيج، ووجود الأكسدة أو الخيوط، ويمكن تصنيف ردود الفعل المقطعة حسب نوع التحول الكيميائي:

كيمياء اللص

وبالنسبة لسلفيد معدني مثل الكالسلفيت (CuFeS2)، يتطلب الحل أي أكسيد لكسر رابطة الكبريتيد، وفي قفز الكبريت، يقترن حمض السلفوريك بالحديد الأسمد (Fe3+) باعتباره الأوكسيد، ويمكن أن يكتب رد الفعل على أنه:

CuFeS2 + 4Fe3+ ⁇ Cu2+ 5Fe2++ 2S0]

Elemental sulfur forms as a byproduct, which can later be oxidized to sulfate if conditions allow. For gold, cyanide leaching relies on the formation of a stable gold-cyanide complex: 4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O ⁇ 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH[1]

أنواع المسافات

ويعتمد اختيار طريقة القفز على درجة الركاز، والتعدين، والقابلية للتحمل، والحجم الاقتصادي، ولكل من الأنواع الرئيسية الثلاثة - القفز، والوضع، وقطع الصهاريج - خصائص هندسية متميزة.

Heap Leaching

وتصلب القفزات إلى أكثر الطرق تطبيقاً في النحاس والذهب المنخفضين، وتُكبَّد الركاز الخام في المرفعات (التي تُزال عادةً من 2 إلى 10 ميغاواط) على خط غير قابل للتداول (عادة HDPE) الذي يشكل قفزة قفز يمكن أن تُمتد على مئات الهكتارات، وتُوزع إحصاءات السائلة عن طريق المطاط أو الرشات.

In-Situ Leaching (ISL)

كما أن الشركة، التي تسمى تعدين الحل، تنطوي على حقن السائل السائل مباشرة في جسم الركاز من خلال الثقوب دون إزالة الركاز، وهي تستخدم في اليورانيوم (مثلاً في كازاخستان، التي تنتج أكثر من 40 في المائة من اليورانيوم العالمي عن طريق إيسل) والنحاس في بعض الودائع المكسورة، وتتفادى تدفقات السائل السائل عبر الركاز، وتحلل المعادن وتُضخّ إلى السطح عن طريق إنتاج ثنائي الفينيل.

دبابة (مجهولة)

أما بالنسبة للخامات أو المراكز الأعلى درجة، فإن تمزق الصهاريج يوفر مهارات حركية أسرع، بينما تختلط الركاز الغرامي (75 إلى 150 ميكروغرام) مع عامل النسيج في سلسلة من السفن المهجورة (تراوح بين 4 و8 دبابات في السلسلة) وتراوح فترات الإقامة بين 6 و48 ساعة، ويُستخدم سائل التمزق بالدبابات في شكل ذهب (الضغط على الكبريت) و50٪

المشتركون في وكالات الاتصال وتطبيقاتها

ويقضي اختيار اللكسفين بالثبات الكيميائي للمعادن، وكيمياء حل المعادن، والقيود البيئية/الاقتصادية، ويورد الجدول التالي أهم السكك الحديدية:

Acid Leaching

(ب) حمض السلفوريك (H2SO4) هو إلى حد بعيد أكثر أنواع النسيج شيوعاً بسبب انخفاض تكلفته وتوافره وقدرته على حل العديد من أكسيدات السولفيد وثاني أكسيد الكبريت، وهو يستخدم في أكسيد النحاس (الهيسولولات، والماكيت، والأزويت)، وخامات اليورانيوم، وفي حالة النيكل الأعظم (اللات البيرية البيرية) على سبيل المثال.

Cyanide Leaching

(ب) استمرار الحلول المتعلقة بالسيانينات على الرغم من الشواغل المتعلقة بالسمية، حيث إن تركيزات السيانيد الصوديوم (NaCN) تتراوح عادة بين 0.01 و0.05 في المائة، وهذه العملية آمنة عندما تكون المادة الهيدروجيني قد صُنعت أكثر من 10 لقمع غاز النفثالينات السالفة الذكر، ويحقق السيانيد فعالية كبيرة ويحقق ⁇ 90 في المائة للذهب المُبتدئ، ويجمع بين عمليات البحث عن الكربون والتلقين الكربون والكربونات الكربونية.

الحرف السائل البديل

ونظراً للمخاطر البيئية للسيانيد والقيود المفروضة على غسل الأحماض، تم تطوير عدة أطراف بديلة.

  • Thiosulfate:] Used as a non-toxic alternative for gold leaching. It requires glassric ion as a incentive and forms a stable gold-thiosulfate complex. Commercial adoption is growing, especially for carbonaceous preg-robbing ores.
  • Thiourea:] Leaches gold under acidic conditions, but is more expensive and less selective than cyanide. It has niche applications for refractory ores.
  • Chloride/Hypochlorite:] Used for gold extraction from focuseds (the "Intec " process) and for leaching of lead, bismuth, and other metals as chloro-complexes.
  • Ionic Liquids and Deep Eutectic Solvents:] Emerging green solvents with tunable selectivity. they are not yet commercial for bulk metals but show promise for rare earths and battery metals.

باء - التواصل البيولوجي

ويستخدم التطهير الأحيائي الكائنات المجهرية مثل ]Acidithiobacillus ferrooxidans] لحفز تأكسد معادن الكبريتيد، وإطلاق المعادن إلى حل، وهو يطبق على الركاز النحاسي المنخفض (مثلاً في ضغط إنتاج الإيسكنديدا الذهبي)

تجديد التربة واستعادة المعادن

وبعد النسيج، تحتوي دائرة ضبط الحدود على المعدن المستهدف إلى جانب مختلف الشوائب، ويجب أن يكون الحل مركزاً ومنقياً قبل الخطوة النهائية لاسترداد المعادن، ويعتمد اختيار التكنولوجيا على التركيز المعدني والانتقائية والحجم الاقتصادي.

Solvent Extraction (SX)

SX is the workhorse for copper and uranium purification. The PLS is contacted with an organic solvent containing a metal-specific extractant (e.g. hydroxyoximes for copper). The metal transfers to the organic phase, while impurities remain in the aqueous raffinate and the loaded organic is then stripped with a concentrated acid to produce a highpurity aqueous solution suitable for electr

التبادل (د - 9)

9 - يستخدم خرزا صلبة من الراتنجات التي تُستخرج من الحل بشكل انتقائي، وهو مفيد بصفة خاصة للحلول المتدنية (مثل خمور اليورانيوم، والذهب من حلول السيانيد، والأرض النادرة) وبعد التحميل، يُستدل من البقايا بحجم صغير من البقايا القوية، مما يؤدي إلى إيجاد حل مركز.() ويمكن أن يحقق التاسع انتعاشا عاليا جدا (أي 99 في المائة) ويعالج معدلات الارتفاع متطورة.

التهطال والتصنيع

(ب) إن التهوية هي أبسط طريقة: إضافة عامل يتكون من مجمع معزول مع المعدن، ويمكن أن يُهيأ النحاس على أنه كو2س مع سلفيد الهيدروجين، أو كوس (OH)(2) مع الليمون.

EW))

EW is the electrolytic deposition of metal from solution into a cathode, it is the final step for copper SX-EW plants (producing cathodes of 99.99% purity), for zinc electrowinning, and for gold cyanide solutions combined with dissolved oxygen removal. Modern EW cells use stainless steel blanks with periodic removal of the metal solvehbin.

ألف - الجوانب ذات الصلة والمنظور البيئي

وتمنح الهيدروميتالوريجين فوائد بيئية واضحة على مستوى البيوت: لا توجد انبعاثات من ثاني أكسيد الكربون، وبصمات أقل من الكربون، وقدرة على معالجة الخامات في موقع المناجم دون تركيزات على الصهر، غير أنه لا يوجد لديه تحديات بيئية، فالكميات الكبيرة من المياه السائلة (الرمزية، والرش، والحلول الغسيلية) تتطلب إدارة دقيقة ويمكن أن يحدث تصريف الأكسيدي إذا لم يكن تصريفاً محايداً.

وثمة ميزة أخرى تتمثل في القدرة على الجمع بين استرداد المعادن وإعادة تدوير الموارد - الهيدروميتالورجية، وهي حاسمة بالنسبة لإعادة تدوير النفايات الإلكترونية وإعادة تدوير بطارية الليثيوم (مثل استخدام الغسل لاستعادة لي، وشركة Co، وN، وشركة التعدين الحضري، وتدفع الأنظمة في الاتحاد الأوروبي ومناطق أخرى إلى زيادة استخدام طرق إعادة تدوير المواد الهيدروميتالورجية A 2020 في مجلة].

التحديات والاتجاهات المستقبلية

وعلى الرغم من نضجها، فإن الهيدروميتالورج يواجه تحديات مستمرة، إذ أن تطهير الحركية لبعض الخام (مثلاً، الشالكويت) يظل بطيئاً، مما يتطلب درجات حرارة عالية أو ضغطاً، مما يزيد من التكاليف، إذ يمكن أن يستهلك وجود المعادن العصابية ويعيق النقل الجماعي، كما أن ارتفاع درجة الحرارة من اختبارات المختبر إلى الأثواب التجارية أمر صعب للغاية بسبب السيطرة على المتجانسات والقنوات.

ومن المرجح أن تركز التطورات المقبلة على ما يلي:

  • In-situ recovery (ISR)] for copper, gold, and rare earths, reducing the surface footprint and eliminating tailings.
  • Deep-sea poly metaldules:] Hydrometallurgical processing of manganese nodules containing Ni, Co, Cu, and Mn using selective leaching with ammonia or sulfuric acid.
  • Electrochemical leaching:] Using electrolysis to generate lixiviants in situ, reducing reagent consumption.
  • Process intensification:] High-shear reactors, ultrasounded leaching, and microwave heating to accelerate kinetics.
  • Green chemistry:] Non-toxic lixiviants such as amino acids (glycine), polysaccharides, or bio-based solvents.

كما أن إدماج الهيدروميتالوريجين في عمليات التجميل (عمليات الهجين) يكتسب الاهتمام - على سبيل المثال، أو الدوار أو الأكسدة للضغط لكسر مصفوفات الارتداد قبل الغسل، وبما أن الصناعة تنتقل إلى خامات أقل درجة وإلى مواد أعيد تدويرها، فإن أهمية الهيدروميتالورجية لن تزداد إلا بتعليم أساسيات التعدين في الغسل، وتنق الحلول،