Idrometallurgia: fasi, liscivazione acida e alcalina

L’idrometallurgia è un processo di estrazione dei metalli dai minerali mediante dissoluzione dei minerali  in una fase acquosa e successivo recupero del metallo.
Questo processo presenta il vantaggio, rispetto ad altre tecniche comunemente usate, di essere selettivo, economico e a basso impatto ambientale.

Fasi

L’idrometallurgia, che è utilizzata nell’estrazione di metalli meno reattivi come l’oro e l’argento, avviene in soluzione. Esso è suddivisa in tre fasi: lisciviazione, concentrazione e purificazione della soluzione e recupero del metallo.

La lisciviazione comporta l’uso di soluzioni acquose acide o basiche che vengono portate a contatto con un materiale contenente un metallo prezioso; la soluzione può essere acida o basica.
Nel processo di lisciviazione si tiene conto di svariati parametri quali:

per ottimizzare la dissoluzione del componente metallico desiderato nella fase acquosa.

I metodi più selettivi per separare i metalli dai loro minerali sono basati sulla formazione di complessi metallici.

Ad esempio i minerali contenenti uranio, dopo essere stati sottoposti a trattamenti preliminari come arrostimenti e macinatura si procede alla lisciviazione che può essere acida o basica.
L’idrometallurgia  è un processo poco impattante poiché prevede l’estrazione dei metalli tramite opportuni solventi e poi una separazione per via elettrolitica.

Lisciviazione acida

La lisciviazione acida ha il vantaggio di richiedere temperature più basse, tempi minori e richiede un pretrattamento inferiore rispetto alla lisciviazione alcalina.

Nei minerali l’uranio si trova in genere sotto forma di ossidi in cui presenta numero di ossidazione +4 e +6.

L’acido che viene utilizzato è tipicamente l’acido solforico e l’uranio viene ossidato utilizzando diossido di manganese, clorato di sodio e sali di ferro (III).

La reazione che avviene a circa 60°C prevede l’ossidazione dell’uranio che passa da numero di ossidazione +4 a numero di ossidazione +6 sotto forma di uranile:
UO2 + 2 Fe3+ → UO22+ + 2 Fe2+

Se l’uranio si trova sotto forma di triossido di uranio in ambiente acido si trasforma anch’esso in uranile:
UO3 + 2 H+ → UO22+ + H2O

L’uranile reagisce con il solfato per formare il complesso di solfato di uranile:
UO22+ + 3 SO42- → [UO2(SO4)3]4-

Lisciviazione alcalina

La lisciviazione alcalina presenta il vantaggio di essere più selettiva in particolare per i minerali dell’uranio e quindi la soluzione conterrà meno impurità.

Nel corso del processo l’uranio sotto forma di biossido di uranio è ossidato a triossido di uranio secondo la reazione:
2 UO2 + O2 →2 UO3

Si procede quindi alla reazione con carbonato di sodio e carbonato acido di sodio per ottenere il tricarbonato di uranile altamente solubile secondo la reazione:
UO3 + Na2CO3 + 2 NaHCO3 → Na4[UO2(CO3)3] + H2O

Vengono utilizzati carbonato di sodio e carbonato acido di sodio piuttosto che un idrossido per impedire la formazione di idrossido di uranile. A causa della bassa velocità di reazione sono usate pressione temperature più elevate per accelerare il processo.

Dopo la lisciviazione la soluzione deve essere concentrata e devono essere allontanati ioni indesiderati tramite processi come la precipitazione.
Il recupero del metallo è l’ultimo stadio del processo che può avvenire tramite elettrolisi, riduzione o precipitazione.

Un altro esempio è costituito dall’oro che viene in genere rinvenuti in associazione in depositi di quarzo o pirite da cui viene estratto usando la lisciviazione con cianuro.
Il minerale contenente oro è trattato con cianuro di sodio in presenza di ossigeno secondo la reazione:
4 Au + 8 NaCN + O2 + H2O → 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOH

Aggiungendo polvere di zinco alla soluzione si ottiene oro ad elevato grado di purezza secondo la reazione:
Zn + 2 [Au(CN)2] → [Zn(CN)2]2- + 2 Au

In modo analogo si possono separare cobalto (III), nichel (II) e rame (I) utilizzando ammoniaca che forma con tali ioni composti di coordinazione.
L’idrometallurgia può essere utilizzata per recupero di metalli e altri materiali dai rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...