湿法冶金第四章详解.ppt

对极易溶解的气体，例如氯化氢被水吸收，只要氯化氢一抵达界面便被迅速吸收，在界面上的气体浓度Ps保持很低，吸收速度完全被通过气膜的扩散速度控制： 式中，D为气体在气相中的扩散系数；A为界面表面积；δ为气体附面层厚度；P为溶质在气相中的分压。 对溶解度很低的气体，如氧溶于水，吸收速度很低，在界面处的液体实质上被压力为P的溶质所饱和，气体膜的阻力可以忽略．速度方程式为： 式中，D为气体在液相的扩散系数；δ’为液体附面层的厚度；Cs为界面处气体的浓度；等于被压力为P的气体所饱和的液体中的浓度；C为液体主体中气体的浓度． 具有中等溶解度的气体，两种膜层都起影响. (3)、高压氧化浸出的电化学机理 在硫化物—溶液界面上可以测出电池电位；这种电位与在金属—溶液界面上所观察到的相似。实验证明．硫化物的氧化浸出是按电化学机理进行的。对单硫化物MeS而言，主要的阳极反应是硫化物中的硫被氧化。 MeS Me2+ +S0+2e 阴极上发生的反应取决于介质的pH及组成硫化物的金属的电位，阴极反应为： MeS+2e Me+S2- 或 2H+ +2e H2 在氧化气氛中氢不析出，阴极反应为： MeS + 4H+ +1/2O2 + 2e Me2+ +H2S+H2O 和 2H+ +1/2O2+2e H2O 金属硫化物的浸出是电化学溶解过程，因此，凡是能使阴极或阳极去极化的各种因素均能加速溶解速度。其中影响较大的因素是氧的分压、酸浓度，温度等。 氧分压的影响 当提高氧的分压时，降低了阴极化值，并对阳极极化没有影响。当氧压较小时，溶解速度与氧压成正比，它们的动力学方程可以ZnS为例说明： 在压力较大时，浸出速度与压力无关： 压力介乎这两者之间，过程速度大约是上面方程式的几何平均值，即： 介质酸度的影响。实验研究指出，阴极极化随溶液酸度增加而降低，但几乎也不影响阳极极化。从而得知，在这种条件下，除了氧的离子化产生去极化作用之外，还有氢离子放电引起的去极化： 2H+ +2e H2 1/2O2+2H+ +2e H2O 在碱性介质中，碱的浓度对浸出速度的影响比较复杂，如果阴极去极化占优势，它可以加速反应，并能使阳极按下式产生去极化 2OH－－2e H2O+1/2O2 这样就会减慢浸出过程。 温度的影响 一般说来，提高温度，可以提高氧化速度．但温度超过120℃时，溶解的元素硫会包裹硫化物，阻碍硫化物进一步溶解、因此，处理低疏物料可用高温(175—200℃)，处理高硫物朴宜用低温(110-115℃)，用氧氨浸出硫化矿时，只需要70—80℃。 七、细菌浸出 表4-4 湿法冶金中常用的细菌及作用 这些细菌分布在金属硫化矿、硫磺及煤矿的酸性坑水中。它们都属于自养细菌，是生活在无机物中的生物体， 以空气中的CO2、O2、水中的微量元案为养料，并习惯生活在强酸性(pH=1.3-3.0)和有多种重金属离子存在的溶液中。这些细菌为了维持生命活动取得能源而起着生物催化剂的作用。在酸性条件下，能将FeSO4氧化成Fe2(SO4)3(氧化速度比自然氧化高112—120倍)，将低阶硫氧化成高价硫。 图4-3 细菌对黄铜矿浸出的影响 图4-3为细菌浸出黄铜矿的速度曲线。可见细菌可以显著提高浸出速率。 细菌浸出工艺包括浸山，金属回收，菌液再生三个主要步骤。 浸出都用渗滤浸出方式，可采用堆浸、槽浸或就地浸出，金属回收的方法有置换或萃取—电积法回收铜，萃取或离子交换法回收铀．菌液再生有二种方式：—是将尾液调整pH值后直接送往矿堆。让其在浸出过程中自行氧化再生。另一种方式是将尾液加入再生池中，在一定的条件下(pH、温度等)培养为浸矿菌液，然后再返回浸出。 第二节 浸出液的净化和金属沉积 矿物浸出时，不可避免地有许多杂质进入溶液，其中有些杂质是有价金属，应当作副产品回收，其余杂质必须消除才能获得纯金属或纯化合物。 要使主体金属与杂质分离，一股有两种方法：一种是使主体金属首先从溶液中析出；另一种是让杂质分别析出后，让主体金属留在溶液中。 工业上净化和沉积的方往很多．采用什么方法要看具体要求，往往是几种方法联合使用。常见的净化，沉积方法有，离子沉淀(包括水解沉淀、硫化沉淀)，置换、电沉积．溶剂萃取，离子交换，吸附．结晶等方法。 一、水解沉积法 水解沉淀法是根据金属氢氧化物沉淀的pH值差别来达到金属分离的目的。现以水解净化除铁方法为例，说