تُستخدم آلات الاستخلاص بالطرد المركزي في معالجة النحاس بالطرق الكيميائية

Thread Content

المعالجة المعدنية الرطبة هي علم وتقنية تستخدم مواد الذوبان لإذابة مكونات المعادن الثمينة الموجودة في الخامات والمعادن المكررة والرواسب المعدنية وغيرها من المواد في محلول، أو لتكوين مركبات صلبة جديدة، وذلك بهدف فصل المعادن وتركيزها واستخلاصها. نظرًا لأن معظم عمليات المعالجة المعدنية تتم في المحاليل المائية، فإنها تُسمى المعالجة المعدنية الرطبة. تعتبر العمليات في المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة معقدة نسبيًا، ويتناول هذا المقال بشكل أساسي استخدام آلات الطرد المركزي في عملية استخلاص النحاس في المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة. تاريخ المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة يعود تاريخها إلى عام 200 قبل الميلاد، حيث وُجدت سجلات في الصين خلال عهد أسرة هان الغربية عن استخدام طريقة الكبريتات لاستخلاص النحاس. لكن التطور الحديث للمعالجة المعدنية بالطرق الرطبة مرتبط ارتباطًا وثيقًا بنجاح عملية تكرير الزنك بهذه الطريقة، واختراع طريقة باير لإنتاج أكسيد الألومنيوم، بالإضافة إلى تطور صناعة اليورانيوم، واختراع مستخلصات الهيدروكسيم في ستينيات القرن العشرين واستخدامها في تكرير النحاس بالطرق الرطبة. عمليات المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة والوضع الحالي: مع انخفاض جودة الخامات وتزايد المتطلبات المتعلقة بحماية البيئة، أصبح لعمليات المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة دور متزايد في إنتاج المعادن غير الحديدية. تشمل المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة بشكل أساسي عمليات مثل النقع، وفصل السوائل عن الأجسام الصلبة، وتنقية المحاليل، واستخلاص المعادن من المحاليل، بالإضافة إلى معالجة المياه العادمة. تطبيقات عملية تكرير النحاس بالطريقة الرطبة: يتم استخدام مذيبات لاستخلاص النحاس من خامات النحاس أو الخامات المكررة، ثم يتم استخلاص النحاس من هذا السائل. تشمل العمليات الرئيسية عمليات المعالجة بالنقع (انظر الاستخلاص)، والتنقية، والاستخراج، وغيرها. حاليًا، يشكل إنتاج النحاس بالطريقة الرطبة حوالي 12% من الإنتاج الكلي في العالم. منذ ستينيات القرن العشرين، ومن أجل القضاء على تلوث غاز SO2، تم إجراء العديد من الأبحاث حول استخدام الطرق الرطبة في تكرير خامات النحاس الكبريتية. لكن نظرًا لأن المؤشرات الاقتصادية لهذه الطرق لم تكن جيدة مقارنة بالطرق الحرارية، فإن هذه الطرق ظلت في مرحلة التجارب والإنتاج على نطاق صغير. يُستخدم تكرير النحاس بالطريقة الرطبة حاليًا بشكل أساسي في معالجة خامات النحاس الأكسيدية. هناك طرق مثل النقع المباشر بالأحماض لخامات أكسيد النحاس، والنقع بالأمونيا (أو النقع بالأمونيا بعد عملية الاختزال) ； يُستخدم النقع بالأحماض على نطاق واسع، بينما يقتصر النقع بالأمونيا على معالجة المعادن الأكسيدية المرتبطة ذات المحتوى العالي من الكالسيوم والمغنيسيوم. يتم معالجة المعادن الكبريتية غالبًا باستخدام طريقة الحرق بواسطة حمض الكبريتيك ثم الذوبان، أو باستخدام محلولات الأمونيا أو الكلوريدات للذوبان مباشرة. ①طريقة الحرق بالكبريتات ثم الاستخلاص هي طريقة تُحول النحاس الموجود في الخام إلى كبريتات النحاس القابلة للذوبان ； ②طريقة النقع بمحلول الأمونيا تتمثل في تحويل النحاس إلى مركب نحاسي أمونيوم قابل للذوبان، ثم يتم تخفيض هذا المحلول باستخدام الهيدروجين داخل فرن عالي الضغط لإنتاج مسحوق النحاس، أو يمكن استخدام طريقة الاستخلاص بالمذيبات والترسيب الكهربائي لإنتاج نحاس كهربائي ； طريقة الإخراج بالأملاح المكلورة تتمثل في تحويل النحاس إلى مركبات نحاسية مكلورة داخل المحلول، ثم يتم استخلاص النحاس الكهربائي عن طريق الكهرباء المستخدمة في التفريغ الكهربائي. عملية الاستخلاص بالطرد المركزي باستخدام المذيبات، وهي جزء من تقنيات المعالجة المعدنية الرطبة. تعتمد هذه العملية على الفروق في نسب توزيع بعض المعادن بين المحلول العضوي والمحلول المائي؛ فعندما يتلامس الطور العضوي مع الطور المائي بشكل كامل، تنتقل بعض المعادن من الطور المائي إلى الطور العضوي بشكل انتقائي. يُطلق على هذه العملية اسم الاستخلاص. في المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة، يُستخدم غالبًا لاستخلاص المعادن الثمينة من المحاليل المائية أو كوسيلة لتنقية هذه المحاليل. نظرًا لأن المحاليل المائية والعضوية التي يتم التفاعل معها كلاهما في الحالة السائلة، فإن عملية الاستخلاص باستخدام المذيبات تُسمى غالبًا بالاستخلاص السائل-السائل. مقارنةً بطرق الفصل الأخرى مثل طريقة الترسيب وتبادل الأيونات، يتمتع أسلوب الاستخلاص بالمذيبات بمزايا منها: كفاءة عالية في الاستخلاص والفصل، عدم الحاجة إلى الترشيح، استهلاك قليل للمواد الكيميائية، معدل استرداد عالٍ، قدرة إنتاجية كبيرة، بالإضافة إلى سهولة تطبيقه بشكل آلي ومستمر. لقد تم استخدامه على نطاق واسع في السنوات الأخيرة في مجالات مثل المعالجة المعدنية بالطرق الرطبة، وصناعة النفط، والصناعات الكيميائية، وحماية البيئة. عادةً ما يتكون نظام الاستخلاص من طور عضوي غير قابل للذوبان في الماء، وطور مائي. يتكون الطور العضوي من مادة الاستخلاص والمذيبات، بينما يحتوي الطور المائي عادةً على أيون معدني واحد أو أكثر يتم استخلاصه أو فصله. عملية نقل المادة المستخلصة من الطور العضوي إلى المحلول المائي تُسمى الاستخلاص العكسي. يتم تقسيم عملية الاستخلاص حسب ما إذا كان المحلول المائي يحتوي على مواد صلبة معلقة، إلى استخلاص بالسائل النقي واستخلاص بالخليط المعدني. يُطلق على استخدام عدد يزيد عن اثنين من مواد الاستخلاص في عملية الاستخلاص اسم الاستخلاص التآزري أو الاستخلاص المعاكس للتآزر.