第三篇濕法冶金原理

1、第三篇 濕法冶金原理,第十四章 浸出液凈化,第十四章 浸出液凈化,[教學內容]: 離子沉淀法、置換沉淀法、 加壓氫還原法和共沉淀法凈化浸出液[教學要求]: 了解濕法冶金過程中浸出液凈化的幾種 常用方法； 理解離子沉淀法、置換沉淀法、加壓氫 還原法的熱力學過程分析； 了解共

2、沉淀法及其他凈液方法。[教學重點和難點]: 離子沉淀法、 置換沉淀法、 加壓氫還原法的熱力學過程分析,第十四章 浸出液凈化,14.1 離子沉淀法凈化14.2 置換沉淀法凈化 14.3 加壓氫還原14.4 共沉淀法凈化14.5 其他,14.1 離子沉淀法凈化,所謂離子沉淀法，就是溶液中某種離子在沉淀劑的作用下，形成難溶化合物形態(tài)而沉淀的過程。

3、 為了達到使主體有價金屬和雜質彼此分離的目的，工業(yè)生產中有兩種不同的做法： 一是使雜質呈難溶化合物形態(tài)沉淀，而有價金屬留在溶液中，這就是所謂的溶液凈化沉淀法； 二是相反地使有價金屬呈難溶化合物沉淀，而雜質留在溶液中，這個過程稱為制備純化合物的沉淀法。,,14.1 離子沉淀法凈化,1 氫氧化物及堿式鹽的沉淀 1.1 氫氧化物沉淀 生成難溶氫氧化物的反應都屬于水解過程。金屬離子水解反應可以

4、用下列通式表示： Mez+＋zOH－＝Me(OH)z(s) （1）可以推導出Mez+水解沉淀時平衡pH值的計算式 ：,（14-1）,14.1 離子沉淀法凈化,結論： 形成氫氧化物沉淀的pH值與氫氧化物的溶度積和溶液中金屬離子的活度有關。當氫氧化物從含有幾種陽離子價相同的多元鹽溶液中沉淀時，首先開始析出的是其形成pH值最低，即其溶解度最小的氫氧化物。在金屬相同但其離子價不同的體系中，高價陽離子總是比低價陽離子在p

5、H值更小的溶液中形成氫氧化物。這個決定氫氧化物沉淀順序的規(guī)律，是各種濕法冶金過程的理論基礎之一。,14.1 離子沉淀法凈化,,1.2 堿式鹽的沉淀設有堿式鹽， 其形成反應可用下式表示,(2),同樣可以推導出：,結論：形成堿式鹽的平衡pH值與Mez+的活度 和價數（z）、堿式鹽的成分（α和β）、陰離子的活度 和價數（y）有關。,（14-2）,14.

6、1 離子沉淀法凈化,1 硫化物的沉淀硫化物沉淀分離金屬，是基于各種硫化物的溶度積不同，凡溶度積愈小的硫化物愈易形成硫化物而沉淀析出。硫化物沉淀的熱力學分析硫化物在水溶液中的穩(wěn)定性通常用溶度科來表示：Me2Sz=2Mez+＋zS2－,可導出一價、二價、三價金屬硫化物沉淀的平衡pH值的計算式分別為：,（14-3）,（14-4）,（14-5）,14.1 離子沉淀法凈化,結論： 生成硫化物的pH值，不僅與硫化物的溶

7、度積有關，而且還與金屬離子的活度和離子價數有關。 高溫高壓有利于硫化沉淀，在現代濕法冶金中已發(fā)展到采用高溫高壓硫化沉淀過程。,14.2 置換沉淀法凈化,,1 置換沉淀過程的熱力學 用較負電性的金屬從溶液中取代出較正電性金屬的反應叫做置換沉淀。置換反應為：,反應平衡條件可表示如下,如果兩種金屬的價數相同，在平衡狀態(tài)下，溶液中兩種金屬離子活度之比可用下式表示：,結論：從熱力學角度考慮，在許多場合下，用置換沉淀法有可能完全除去

8、溶液中被置換的金屬離子,（14-6）,（14-7）,（14-8）,14.2 置換沉淀法凈化,2 置換沉淀過程的動力學 置換過程的動力學方程在大多數情況下，置換速度服從一級反應速度方程（n=1）：,（14-9）,14.2 置換沉淀法凈化,影響置換過程及反應結果的重要因素 ：（1）置換金屬與被置換物結合物的組成 （2）置換溫度 （3）置換金屬用量 （4）置換金屬的比表面積 （5）置換時攪拌的作用 （6）溶液的陰離子和表面活

9、性物質的作用 （7）氧的還原與氫氣的析出,14.3 加壓氫還原,1 加壓氫還原過程的熱力學分析 用氫使金屬從溶液中還原析出的反應可表示如下：,,如果 反應（3）便可向金屬還原的一方進行，直到 時建立平衡為止。,（14-10）,（14-11）,（14-12）,（14-13）,14.3 加壓氫還原,電位與Me2+離子濃度以及與溶液的pH的關

10、系,,增大氫還原反應的還原程度有兩個途徑：第一個途徑是靠增大氫的壓力和提高溶液的pH值來降低氫電極電位；第二個途徑是靠增加溶液中金屬離子濃度來提高金屬電極的電位。,圖14-2 25℃下金屬電位與Me2+離子濃度以及氫電位與溶液的pH的關系,14.3 加壓氫還原,2 加壓氫還原過程的動力學分析,,根據用氫從蘇打溶液中還原釩和鈾以及從氨溶液中還原銅等方面的動力學研究結果，表明在強烈攪拌溶液以充分消除擴散因素的條件下，還原反應屬于零級反

11、應，其速度可用下列通式表示：,結論：反應具有明顯的多相體系的特點，并且在控制速度的 階段中，經常是原子氫參與作用。隨著溫度和氫壓力的增高，還原反應將加速進行。,14.4 共沉淀法凈化,1 分散體系的概念 利用膠體吸附特性除去溶液中的其它雜質的過程叫做共沉淀法凈化。 一種物質分散成微粒分布在另一種物質中稱為分散體系，被分散的物質叫做分散質，分散質周圍的介質叫做分散劑。 分散體系分類：（l）溶液:分散質

12、被分散成單個的分子或離子，粒子直徑1×10-7cm以下（2）溶膠:又稱膠體溶液，它的分散質是由許多分子聚集而成的顆粒，粒子直徑在10-7～10-5cm之間。（3）懸濁液:分散質也是由許多分子聚集而成的顆粒，粒子直徑在10-5～10-3cm之間。,14.4 共沉淀法凈化,膠體的基本特性 膠體的高度分散性與吸附能力 膠體的電泳現象與其帶電性 膠體的穩(wěn)定性 膠體的結構 膠體的凝聚與吸附 加電解質 加熱膠體溶液 加

13、凝聚劑 a,,14.5 其他,,1 離子交換法 離子交換過程特別適用于從很稀溶液（10微克·升-1或更低）提取金屬。對于高于1％的濃溶液，它是不恰當的。 離子交換過程通常包括兩個階段：吸附，解吸2 離子浮選法 離子浮選就是利用氣泡來捕集溶液中離子的一種技術 。3 有機萃取法 有機萃取法主要利用金屬離子在水和有機試劑中分配不同，同時水溶液與有機液形成兩層液體相，再