文档介绍：第三篇湿法冶金原理
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
第十四章浸出液净化
离子沉淀法净化
置换沉淀法净化
加压氢还原
共沉淀法净化
其他
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。
离子沉淀法净化
1 氢氧化物及碱式盐的沉淀
氢氧化物沉淀
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:
Mez++zOH-=Me(OH)z(s) (1)
可以推导出Mez+水解沉淀时平衡pH值的计算式:
(14-1)
离子沉淀法净化
结论:
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。
当氢氧化物从含有几种阳离子价相同的多元盐溶液中沉淀时,首先开始析出的是其形成pH值最低,即其溶解度最小的氢氧化物。在金属相同但其离子价不同的体系中,高价阳离子总是比低价阳离子在pH值更小的溶液中形成氢氧化物,这是由于高价氢氧化物比低价氢氧化物的溶解度更小的缘故。这个决定氢氧化物沉淀顺序的规律,是各种湿法冶金过程的理论基础之一。
离子沉淀法净化
碱式盐的沉淀
设有碱式盐, 其形成反应可用下式表示
(2)
同样可以推导出:
结论:形成碱式盐的平衡pH值与Mez+的活度和价数(z)、碱式盐的成分(α和β)、阴离子的活度和价数(y)有关。
(14-2)
离子沉淀法净化
1 硫化物的沉淀
硫化物沉淀分离金属,是基于各种硫化物的溶度积不同,凡溶度积愈小的硫化物愈易形成硫化物而沉淀析出。
硫化物沉淀的热力学分析
硫化物在水溶液中的稳定性通常用溶度科来表示:
Me2Sz=2Mez++zS2-
可导出一价、二价、三价金属硫化物沉淀的平衡pH值的计算式分别为:
(14-3)
(14-4)
(14-5)
离子沉淀法净化
结论:
生成硫化物的pH值,不仅与硫化物的溶度积有关,而且还与金属离子的活度和离子价数有关。
高温高压有利于硫化沉淀,在现代湿法冶金中已发展到采用高温高压硫化沉淀过程
14. 2 置换沉淀法净化
1 置换沉淀过程的热力学
用较负电性的金属从溶液中取代出较正电性金属的反应叫做置换沉淀。置换反应为:
反应平衡条件可表示如下
如果两种金属的价数相同,在平衡状态下,溶液中两种金属离子活度之比可用下式表示:
结论:从热力学角度考虑,在许多场合下,用置换沉淀法有可能完全除去溶液中被置换的金属离子
(14-6)
(14-7)
(14-8)