Гидрометаллургия
Гидрометаллургия — крайне перспективная для попаданца область.
Корни гидрометаллургии уходят в глубокую древность — еще римляне знали о том, что в рудничных водах содержится медный купорос, и извлекали из этих вод медь с помощью железа.
Древнеримские горняки на копях около Рио Тинто делали попытки ускорить процесс вымывания меди, пуская воду в штольни. Но на регулярную основу извлечение меди окислением и выщелачиванием сульфидных руд поставили арабы около VIII в и китайцы около X в. Окисление пирита и марказита на воздухе долгое время было единственным способом получения сульфатов железа — железного купороса FeSO4 и Fe2(SO4)3, из которого готовили олеум.
Широкое применение гидрометаллургические способы добычи меди получили в конце XIX в , особенно в случае бедных руд, и в связи с введенными запретами на открытый обжиг руд.
Суть процесса состоит в окислении сульфидов железа, меди и других металлов под действием воздуха в растворимые сульфаты. Как оказалось, и в этом процессе большую роль играют микроорганизмы — например, Thiobacillus ferrooxidans, которая использует сульфиды как источник энергии и прекрасно себя чувствует в кислотной, полной тяжелых металлов среде.
Технически переработка сульфидных руд достаточно проста — измельченная руда укладывается тонким слоем на водонепроницаемую поверхность, устроенную с небольшим наклоном и, при необходимости, периодически поливается водой. Под действием воздуха, воды, солнца и бактерий происходит образование сульфатов, которые растворяются в воде и собираются в резервуары или пруды у нижнего края участка. Процесс это не быстрый, и продолжается несколько лет, причем каждый год извлекается около 20-30% содержащихся металлов. Для ускорения извлечения руду иногда предварительно слегка обжгали — тогда в растворимую форму сразу переходит до 30% всей меди. Получающийся раствор содержит в основном сульфаты железа и меди, а также цинка, никеля, кобальта и т.л., если они были в исходной руде. Медь легко можно извлечь из этого раствора цементацией на железе, а если перед этим раствор сульфатов очистить перекристаллизацией — тогда медь сразу получится очень чистой. Оставшийся раствор содержит в основном сульфаты железа — сырье для серной кислоты.
Сейчас выщелачивание богатых руд производят в баках с серной кислотой, а бедных — в кучах со специально обученными бактериями, растворенную медь извлекают органическими экстрагентами и электролизом, а остатки из растворов с низкой концентрацией — железом или цинком.
Если в руде присутствует свинец, то он остается в виде нерастворимого сульфата, который, однако, под действием раствора хлорида натрия легко переходит в растворимую форму Na2PbCl4.
Из железных руд, которые часто содержат ощутимые количества марганца, хрома и ванадия, эти полезные элементы легко извлечь после окислительного обжига с содой или поташом в виде растворимых манганатов, хроматов или ванадатов.
С помошью гидрометаллургических методов добывают и драгоценные металлы, что пригодится попаданцу в любую эпоху. Сейчас основное количество золота именно так и добывают — кучи золотоносной породы орошают раствором цианида, в присутствии которого золото окисляется кислородом до дицианаурата NaAu(CN)2 и переходит в раствор. Из раствора золото восстанавливается цинковой пылью или медным порошком, или же концентрируют адсорбцией на активированном угле. Поскольку цианиды сильно токсичны, в последние годы переходят на тиосульфат (но эффективность тиосульфата ниже, и он нужен в большей концентрации — около 5 г/л, тогда как для цианида достаточно 0.1-1 г/л). Вот этот вариант вполне подходит для попаданца — тиосульфат получается элементарно из сульфита и серы при кипячении.
В Новом Свете серебро с XVI в добывали с помошью метода амальгации в «патио», который начали использовать в связи с недостатком рабочей силы (было запрещено эксплуатировать индейцев, да и заставить из работать оказалось непросто) и сложностью обработки местных руд, содержаших много мышьяка. Для этого измельченную руду смешивали с водой, добавляли соль, медный купорос и ртуть, и месили ногами мулов и лошадей на огороженных каменных площадках — патио.
При этом сульфат меди разрушал соединения серебра, хлорид натрия переводил серебро в раствор, а ртуть восстанавливала серебро до металла и связывала в амальгаму. Через несколько недель амальгаму отделяли и получали чистое серебро выпариванием ртути. Если же смесь нагревать в медных чанах, то извлечение серебра происходит намного быстрее, за 10-20 часов, особенно это оказалось актуальным в Андах, где из-за холодного климата метод патио был неприменим. Эффективность амальгации привела к многократному увеличению притока серебра в Европу и увеличению добычи в самой Европе, что в итоге вылилось в сверхинфляцию в начале XVII в.
Серебро вообще хорошо подходит для гидрометаллургии — оно растворяется и в хлоридах (например, при добыче свинца), и в цианидах, и в тиосульфате, и очень легко выделяется в металлическом виде.
Какие же преимущества дает гидрометаллургия попаданцк? Во-первых, добыча металлов таким способом гораздо менее затратна по топливу и рабочей силе, особенно квалифицированной. Во-вторых, появляется возможность разрабатывать заброшенные и истощенные месторождения, и даже рудничные отвалы и шлаки от выплавки металлов. В -третьих, оказывается возможныи получать более чистые металлы, например, медь для проводов.
Источник: Попаданцев.Нет
