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L'idrometallurgia è uno dei metodi usati in metallurgia per estrarre metalli dai rispettivi minerali. È una tecnica che si basa sulla chimica in soluzione acquosa per ricavare il metallo da minerali, da minerali arricchiti o da materiali riciclati o residui. Altri principali metodi usati in metallurgia sono la pirometallurgia (basata sul calore) e l'elettrometallurgia (che sfrutta un processo elettrochimico).[1][2][3][4][5]

I processi idrometallurgici in genere prevedono tre fasi principali:

  • Lisciviazione, per portare in soluzione il metallo o un suo composto
  • Concentrazione e purificazione della soluzione lisciviata
  • Recupero del metallo o di un suo composto

LisciviazioneModifica

La lisciviazione prevede l'impiego di soluzioni acquose per estrarre il metallo o un suo composto dal materiale solido che lo contiene. La soluzione lisciviante viene regolata in termini di pH, potenziale redox e temperatura in modo da ottimizzare la dissoluzione in fase acquosa del componente metallico desiderato. L'aggiunta di agenti chelanti può servire a estrarre selettivamente un determinato metallo. Tipiche soluzioni liscivianti ed esempi di applicazione sono i seguenti:[2]

La lisciviazione si può effettuare con varie tecnologie che vanno dalla semplice percolazione della liscivia attraverso la massa del solido frantumato, con o senza agitazione della massa, all'utilizzo di recipienti riscaldati e sotto pressione. Nel trattamento di materiali contenenti solfiti sono impiegati anche microorganismi (ad esempio il Thiobacillus ferrooxidans).[1][2][3]

Concentrazione e purificazione della soluzioneModifica

Il liquore ottenuto dalla lisciviazione va successivamente trattato per aumentare la concentrazione degli ioni metallici di interesse, eventualmente rimuovendo altri ioni metallici indesiderati. A questo scopo sono possibili varie tecniche:

  • Cristallizzazione o precipitazione per isolare un composto del metallo di interesse dal liquore lisciviato. A tal fine è importante regolare temperatura, pressione e pH della soluzione. Generalmente il metallo desiderato è isolato come solfuro, solfato o idrossido.[2]
  • Estrazione con solventi. Si possono usare solventi organici immiscibili con l'acqua per estrarre nella fase organica ioni o complessi metallici. Successivamente il composto di interesse può essere isolato con tecniche di strippaggio e il solvente organico riciclato. L'estrazione con solventi è usata ad esempio nelle separazioni uranio/plutonio, zirconio/afnio, e cobalto/nichel.[1][2][3]
  • Scambio ionico. Si possono usare resine, carbone attivo, e fibre di vario tipo, anche impregnate con agenti chelanti, per isolare cationi o anioni presenti nel liquore lisciviato. Questa tecnologia è molto usata per il riprocessamento dell'uranio e la separazione dei lantanoidi.[1][2][3]
  • Osmosi inversa. In questa tecnica si rimuove il solvente acqua dal liquore lisciviato, producendo quindi una soluzione più concentrata del metallo di interesse.[2]

Recupero del metallo o del suo compostoModifica

Per isolare il metallo tramite un suo composto si usano i metodi di cristallizzazione e precipitazione già menzionati in precedenza. Per ottenere il metallo in forma elementare occorre invece operare una riduzione, che si può effettuare per via chimica o elettrochimica:

  • Cementazione. Questa è una forma di precipitazione, dove si usa un metallo meno elettronegativo per far precipitare dalla soluzione un metallo più elettronegativo. Ad esempio si usano ferro o zinco metallici per ridurre ioni rame a rame metallico.[2][6]
  • Riduzione con gas. Anche un gas opportuno può essere usato come riducente facendolo gorgogliare attraverso la soluzione, in condizioni adatte di pH e pressione. Il gas più usato è l'idrogeno, ma sono utilizzati anche solfuro di idrogeno, diossido di zolfo e monossido di carbonio.[1][2]
  • Metodi elettrochimici. La riduzione elettrolitica viene usata per ricavare metalli poco reattivi da soluzioni acquose dei loro ioni; in inglese questo processo è denominato elettrowinning. La raffinazione elettrolitica è invece la tecnica usata per purificare un metallo grezzo tramite dissoluzione/rideposizione del metallo.

NoteModifica

BibliografiaModifica