Гідрометалургійні процеси проходять при низьких температурах на межі поділу найчастіше твердої і рідкої фаз. Будь-який гідрометалургійний процес складається з трьох основних стадій: вилуджування, очищення розчинів від домішок і осадження металу з розчину.
Вилуджування - процес переведення вилучених металів у розчин (розчинення) при впливі розчинника на перероблюваний матеріал (руду, концентрат, напівпродукти металургійного виробництва і т.п.) часто при газовому реагенті - кисні, водні та інших.
У результаті вилуджування одержують два продукти: розчин вилученого металу, звичайно забрудненого домішками, і нерозчинений залишок, що складається в основному з порожньої породи. Як розчинники використовують воду, розчини кислот, лугів або солей. Розчинник повинен бути дешевим і мати селективну дію щодо компонентів оброблюваного матеріалу, по можливості регенеруватися в ході технологічного процесу.
Очищення розчинів від домішок проводять із метою запобігання їх потраплянню у вилучений метал при подальшому його осадженні.
Для очищення розчинів вилужування від домішок використовують методи хімічного осадження неорганічними або органічними реагентами, гідроліз, кристалізацію або цементацію. В основі останнього процесу лежить принцип витиснення з розчину одного металу іншим, більш електровід'ємним:
Ме'S04 + Ме" Ме' + Ме" SO4. (1.34)
Прикладами цементаційного очищення можуть служити процеси виділення міді з сірчанокислих цинкових розчинів цинком або з нікелевого електроліту нікелем.
Осадження металів з очищених розчинів від вилуджування проводять електролізом водних розчинів, цементацією або відновленням газоподібними відновлювачами під тиском.
У гідрометалургії кольорових металів, особливо при виробництві рідкісних і благородних металів, дедалі більшого поширення набувають сорбційні (іонообмінні) та екстракційні процеси. Застосування цих процесів спрямовано на вирішення таких задач:
1) переведення цінного металу з розчину після вилуджування в інший розчин, більш зручний за сольовим складом для подальшої переробки;
2) концентрування металів із розведених розчинів і пульп;
3) селективний поділ металів і очищення розчинів від домішок;
4) вилуджування, поєднане із сорбцією.
Іонообмінні процеси ґрунтуються на спроможності деяких твердих речовин (іонітів) при контакті з розчинами поглинати іони з розчину в обмін на іони того ж знака, що входять до складу іоніту. Як іоніти найчастіше використовують тверді синтетичні високомолекулярні речовини з високою обмінною ємністю (іонообмінною спроможністю), хімічною стійкістю і механічною міцністю.
За знаком заряду іонів, що обмінюються, розрізняють катіоніти й аніоніти. Існують також аморфні іоніти - амфоліти, здатні одночасно здійснювати як катіонний, так і аніонний обмін. У загальному вигляді дію іонообмінних смол можна виразити рівнянням
2RH+ + K2+ = R2K + 2H+ або (1.35)
2RСl + А2- = R2А + 2Cl-,
де R - радикал із фіксованими іонами; К - катіон; А - аніон.
Екстракцією (рідинною екстракцією) називається процес вилучення розчинених хімічних сполук металів з водного розчину в рідку органічну фазу, що не змішується з водою. Наступною реекстракцією з органічної фази екстрагований метал вилучають у водний розчин.
Як екстрагенти використовують органічні кислоти і їх солі, солі амінів і амонієвих основ, спирти, ефіри, кетони.
Також слід зазначити, що, мабуть, у жодній іншій галузі немає такого достатку технологічних процесів і різноманітних технологічних схем, як у кольоровій металургії. Характерним для цієї галузі є поєднання піро- і гідрометалургійних процесів. Ця тенденція постійно розширюється і вже зараз дозволяє більш успішно, ніж однією групою металургійних процесів, вирішувати задачі підвищення ступеня вилучення і якості цінних компонентів, комплексності використання перероблюваної сировини, створення маловідходних і безвідходних технологій, охорони навколишнього середовища.