-->

Δευτέρα, 9 Μαΐου 2011

Υδρομεταλλουργία: το μέλλον της Μεταλλουργίας;

Πολλοί θεωρούν την Υδρομεταλλουργία ως το μέλλον της Μεταλλουργίας. Γιατί  αφενός επιτρέπει την επεξεργασία των πολύ φτωχών μεταλλευμάτων ή απορριμμάτων μεταλλευτικών εκμεταλλεύσεων (πχ. τα στείρα των πυρο μεταλλουργικών κατεργασιών) και ακόμη μπορεί να δώσει λύσεις σε ειδικά προβλήματα.

Η μέθοδος "εκμετάλλευσης" κοιτασμάτων με τη χρήση διαλυμάτων  περιλαμβάνει όλες τις τεχνικές εκχύλισης με τις οποίες πραγματοποιείται απ' ευθείας εξαγωγή του μετάλλου από ένα εξορυγμένο ή μη τμήμα του κοιτάσματος,  τροφοδοτώντας ένα κατάλληλο διάλυμα διαμέσου της μάζας του μεταλλεύματος ή του βιομηχανικού oρυκτού. Το διάλυμα αυτό στη συνέχεια συλλέγεται και επεξεργάζεται ώστε ν' ανακτηθούν τα πολύτιμα συστατικά που έχουν περιέλθει σ' αυτό.

Τεχνικές εκχύλισης όπως η  εκχύλιση σωρών απορριμμάτων εκμετάλλευσης (dump leaching), η εκχύλιση σε σωρούς μεταλλεύματος (heap leaching),η εκχύλιση σε στήλες (column leaching), η βιοεκχύλιση (bioleaching), η έκπλυση μετώπων μεταλλοφόρων εκμεταλλεύσεων (stope washing) και η επί τόπου εισχώρηση υπό πίεση του διαλύματος εκχύλισης στο κατάλληλα διαμορφωμένο κοίτασμα (in situ leaching) αποτελούν υδρομεταλλουργικές τεχνικές.

Μέχρι σήμερα, η  εκχύλιση μεταλλευμάτων έχει μ' επιτυχία εφαρμοστεί σε όλων των ειδών τους εβαπορίτες (trona, brines and salts) και σε χαμηλής περιεκτικότητας μεταλλεύματα χαλκού, ουρανίου, χρυσού και αργύρου. Οι δυνατότητες της μεθόδου, όμως, είναι πολύ μεγαλύτερες αφού πρακτικά τα περισσότερα μέταλλα μπορούν να εκχυλιστούν απ' ευθείας από τα μεταλλεύματα τους με κατάλληλα αντιδραστήρια. Έτσι, έχουν αρχίσει ν' αναπτύσσονται τεχνικές εκμετάλλευσης χρησιμοποιώντας διαλύματα εκχύλισης, με σκοπό, να εφαρμοστούν βιομηχανικά, στην ανάκτηση μετάλλων όπως του μολύβδου, του ψευδαργύρου, του νικελίου, του μαγγανίου και του αλουμινίου.

Για παράδειγμα, στον τομέα των ελληνικών σιδηρονικελιούχων κοιτασμάτων, η υιοθέτηση, έστω και σε συμπληρωματικό επίπεδο, της παραγωγής νικελίου με την τεχνική της υδρομεταλλουργίας, αφενός  (μπορεί να) είναι πιο φιλική στο περιβάλλον κι αφετέρου θα δώσει την δυνατότητα εκμετάλλευσης λατεριτικών αποθεμάτων με χαμηλή περιεκτικότητα (κάτω από 0,7% από περίπου 0,9-1% που είναι σήμερα). Εφόσον εφαρμοστεί η συγκεκριμένη τεχνολογία τότε τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα της χώρας μας θα ανέλθουν στα 750 εκ. τόνους, αυξάνοντας τη διάρκεια ζωής στα 100 έτη.
H απλή τόσο στη σύλληψη, όσο και στην εφαρμογή, μέθοδος της Εκχύλισης σε Σωρούς (heap leaching), έτυχε μιας εκρηκτικής εξάπλωσης από τη δεκαετία του 1980 κυρίως στις ΗΠΑ, ενώ σήμερα η μέθοδος συγκαταλέγεται μεταξύ των φθηνότερων και αποδοτικότερων για την ανάκτηση πολυτίμων μετάλλων, ακόμη και για ιδιαίτερα φτωχά και δυσκατέργαστα μεταλλεύματα, τα οποία σε διαφορετικές συνθήκες θα ήταν αδύνατο ν' αξιοποιηθούν.

Από την άλλη μεριά, η βιοεκχύλιση και γενικότερα η Βιοϋδρομεταλλουργία και οι βιολογικές μέθοδοι ανάκτησης μετάλλων, ως αποτέλεσμα της δράσης ορισμένων μικροοργανισμών είναι πάλι μια νεώτερη , αλλά όχι απολύτως νέα τεχνολογία, η οποία εφαρμόζει αρχές της βιοτεχνολογίας στη μεταλλουργική βιομηχανία αλλά και στην Περιβαλλοντική Τεχνολογία.
Μάλλον δεν χρειάζεται να προσθέσω ότι στην Xώρα μας δεν υπάρχει καμία υδρομεταλλουργική εφαρμογή σε βιομηχανικό επίπεδο, ούτε στους νικελιούχους λατερίτες (για το νικέλιο) ούτε στα μεικτά θειούχα των δύο κοιτασμάτων Μαύρων Πετρών και Ολυμπιάδας (για το χρυσό), ούτε φυσικά για το χαλκό εφόσον το χρυσούχο - χαλκούχο κοίτασμα πορφύρη των Σκουριών Χαλκιδικής δεν έχει υποστεί εκμετάλλευση μέχρι σήμερα. Η Λάρκο ως γνωστόν εφαρμόζει (στη λάρυμνα φθιώτιδας) πυρομεταλλουργική μέθοδο για την παραγωγή σιδηρονικελίου ενώ το αλουμίνιο της ελλάδος κατεργάζεται (στα άσπρα σπίτια φωκίδας) τους βωξίτες με την μέθοδο Bayer παράγοντας αλουμίνα με τη χρήση καυστικού νατρίου για να ακουλουθήσει ηλεκτρόλυση για την παραγωγή του αλουμινίου.

Σήμερα, οι κυριότερες εφαρμογές της Βιοϋδρομεταλλουργίας σε βιομηχανική κλίμακα είναι :

α) Εκχύλιση χαλκού και ουρανίου σε σωρούς (heaps), αποθέσεις στείρων (dumps) και επί τόπου (in situ) στις Δυτικές Η.Π.Α., Αυστραλία, πρώην Ε.Σ.Σ.Δ., Χιλή, Περού, Ισπανία, Μεξικό,Καναδά και Κύπρο
β) Προκατεργασία βιολογικής οξείδωσης για τη βελτίωση της ανάκτησης χρυσού και αργύρου, κατά την κυάνωση, από δυσκατέργαστα θειούχα συμπυκνώματα (Ν. Αφρική, Η.Π.Α., Βραζιλία,Αυστραλία, Γκάνα)
γ) Επεξεργασία υγρών βιομηχανικών αποβλήτων για την ανάκτηση μεταλλικών αξιών (βιορρόφηση).
Στα παραπάνω προστέθηκε πρόσφατα  η φινλανδική εφαρμογή για τα θειούχα μεταλλεύματα νικελίου στην Talvivaara, τα μεγαλύτερα γνωστά θειούχα κοιτάσματα νικελίου στην Ευρώπη (στο Sotkamo, πάνω από 1 δις. τον. αποθέματα μεταλλεύματος) που θα επιτρέψουν την παραγωγή 33-50000 τόνους νικελίου το χρόνο, για τα επόμενα 45 χρόνια.

  • Bioheapleaching νικελίου στην αρκτική φινλανδία!
  • P.G. Tzeferis, Fungal leaching of nickeliferous laterites, Folia Microbiologica 39 (1994), pp. 137–140. 
  • P.G. Tzeferis, Leaching of a low grade hematitic laterite ore using fungi and biologically produced acid metabolites, International Journal of Mineral Processing 42 (1994), pp. 267–283. 
  • P.G. Tzeferis, Use of molasses in heterotrophic laterite leaching, Erzmetall 48 (1995), pp. 726–738.
  • P.G. Tzeferis and S. Agatzini-Leonardou, Leaching of nickel and iron from Greek non-sulphide nickeliferous ores by organic acids, Hydrometallurgy 36 (1994), pp. 345–360. 
  • P.G. Tzeferis, S. Agatzini, E.T. Nerantzis, A. Dudeney, D. Leak and K. Alibhai, Bioleaching of Greek non-sulphide nickel ores using microorganism assisted leaching process, Med. Fac. Landbouww. Rijksuniv. Gent 56 (1991), pp. 1797–1802.
[Δρ. Πέτρου Τζεφέρη]