文档介绍：第十四章浸出液净化
第十四章浸出液净化
[教学内容]:离子沉淀法、置换沉淀法、加压氢还原法和共沉淀法净化浸出液
[教学要求]:了解湿法冶金过程中浸出液净化的几种常用方法;理解离子沉淀法、置换
沉淀法、加压氢还原法的热力学过程分析;了解共沉淀法及其他净液方法。
[教学重点和难点]: 离子沉淀法、置换沉淀法、加压氢还原法的热力学过程分析
矿物在浸出过程中,当欲提取的有价金属从原料中溶浸出来时,原料中的某些杂质也伴
随进入溶液。为了便于沉积欲提取有价主体金属,在沉积前必须将某些杂质除去,以获得尽
可能纯净的溶液。这种水溶液中主体金属与杂质元素分离的过程叫做水溶液的净化。
在很多情况下,净化分离出来的杂质金属往往又是作为有价半产品加以回收的重要原
料。例如,从锌浸出液中净化所得的铜镉渣,是提取铜镉的重要原料,所得的钴渣是提取钴
的重要原料。如此,净化过程又是综合利用资源的重要过程。
工业上经常使用的主要净化方法有离子沉淀法、置换沉淀法和共沉淀法等。
离子沉淀法净化
所谓离子沉淀法,就是溶液中某种离子在沉淀剂的作用下,形成难溶化合物形态而沉淀
的过程。为了达到使主体有价金属和杂质彼此分离的目的,工业生产中有两种不同的做法:
一是使杂质呈难溶化合物形态沉淀,而有价金属留在溶液中,这就是所谓的溶液净化沉淀法;
二是相反地使有价金属呈难溶化合物沉淀,而杂质留在溶液中,这个过程称为制备纯化合物
的沉淀法。
湿法冶金过程中经常遇到的难溶化合物有氢氧化物、硫化物、碳酸盐、黄酸盐和草酸盐
等,但是具有普遍意义的是形成难溶氢氧化物的水解法和呈硫化物沉淀的选择分离法。下面
将分别讨论这两种方法的基本原理和应用。
一、氢氧化物及碱式盐的沉淀
1 氢氧化物沉淀
除了少数的碱金属氢氧化物以外,大多数的金属氢氧化物都属于难溶化合物。在生产实
践中,使溶液中金属离子呈氢氧化物形态沉淀,包含两个不同方面的目的:一是使主要金属
从溶液中呈氢氧化物沉淀,如生产氧化铝时,铝呈氢氧化铝从铝酸钠溶液中沉淀析出;二是
使杂质从浸出液中呈氢氧化物沉淀,如锌培砂酸浸时,控制浸出液终点的 pH 值,使杂质铁
呈 Fe(OH)3 沉淀分离除去。
从物理化学的观点看来,上述两种生成难溶氢氧化物的反应都属于水解过程。金属离子
水解反应可以用下列通式表示:
z+ -
Me +zOH =Me(OH)z(s) (1)
反应的标准吉布斯自由能变化为:
0 0 0 0
∆G = ∆G −∆G z+ − z∆G −
(1) Me(OH)z Me OH
∆G 0
及 logK = (1) (14-1)
sp
0
式(14-1)中的 Ksp 离子溶度积,当∆G 已知时,就可算出反应的 Ksp。
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第十四章浸出液净化
logK = log(α⋅α z )
sp Mez+ OH−
= logα+ zlogα
Mez+ OH−
= logα+ z(logK − logα)
Mez+ w H+
式中 Kw——水的离子积,整理后得:
1 1
pH = log K − lg K − logα z + (14-2)
(1) z sp w z Me
式(14-2)即为 Mez+水解沉淀时平衡 pH 值的计算式。由式可见,形成氢氧化物沉淀的
pH 值与氢氧化物的溶度积和溶液中金属离子的活度有关。
表 14-1 所列数值为 298K 及α=1时生成 Me(OH)z 的平衡 pH 值,也即开始出现氢
Mez+
氧化物沉淀的 pH 值。
表 14-1 298K 及α=1时若干氢氧化物沉淀的 pH 值
Mez+
-1 生成 Me(OH)z 的
氢氧化物生成反应溶度积 Ksp 溶解度 mol·L
pH 值(1)
3+ - -44 -12
Ti +3OH =Ti(OH)3 ×10 ×10 -
4+ - -56 -12
Sn +4OH =Sn(OH)4 ×10 ×10
3+ - -41 -11
Co 十 3OH =Co(OH)3 ×10 ×10
3+ - -42 -11
Sb +3OH =Sb(OH)3 ×10 ×10
2+ - -26 -9
Sn +2OH =Sn(OH)2 ×10 ×10
3+ - -38 -10
Fe +3OH =Fe(OH)3 ×10 ×10
3+ - -33 -9
Al