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配位化学在矿物加工中的应用 摘要 如今配合物已经普遍的渗透到许多自然科学领域和重工业部门，如在分析化学、生物化学、超分子化学、医学、催化反应，以及染料、电镀、湿法冶金、半导体、原子能等工业中都得到广泛应用。本文主要介绍在配位化学在矿物加工的应用情况，并在最后对配位化学应用作了简要介绍。 关键词：配位化学 矿物加工 络合物 浸出 浮选 1配位化学简介及其应用领域 配位化学研究金属的原子或离子与无机、有机的离子或分子相互反应形成配位化合物的特点以及它们的成键、结构、反应、分类和制备的学科。最早记载的配合物是18世纪初用作颜料的普鲁士蓝K〔FeⅡ（CN）6FeⅢ〕[1]。1798年又发现了CoCl3·6NH3是CoCl3与NH3形成的稳定性强的化合物 ，对其组分和性质的研究开创了配位化学领域。1893年，瑞士化学家A.韦尔纳首先提出这类化合物的正确化学式和配位理论，在配位化合物中引进副价概念，提出元素在主价以外还有副价，从而解释了配位化合物的存在以及它在溶液中的离解[2~4]。 在配位化合物中 ，中心原子与配位体之间以配位键相结合。解释配位键的理论有价键理论、晶体场理论和分子轨道理论。 配位化学与有机、分析等化学领域以及生物化学、药物化学、化学工业有密切关系，应用很广[5]：①金属的提取和分离。从矿石中分离金属，进一步提纯，如溶剂萃取、离子交换等都与金属配合物的生成有关。②配位催化作用。过渡金属化合物能与烯烃、炔烃和一氧化碳等各种不饱和分子形成配位化合物，使这些分子活化，形成新的化合物，因此，这些配位化合物就是反应的催化剂。③化学分析。配位反应在重量分析、容量分析、分光光度分析中都有广泛应用，主要用作显色剂、指示剂、沉淀剂、滴定剂、萃取剂、掩蔽剂，可以增加分析的灵敏度和减少分离步骤。④生物化学。生物体中许多金属元素都以配合物的形式存在，例如血红素是铁的配合物；叶绿素是镁的配合物；维生素B12是钴的配合物。⑤医学。可用乙二胺四乙酸二钠盐与汞形成配合物，将人体中有害元素排出体外。顺式二氯·二氨合铂（Ⅱ）已被证明为抗癌药物。 2.矿物加工中的应用 在矿物加工工业中，最大限度地回收有用组分是最终的目的。浸出或浮选是在水介质中加工矿物的主要方法，在这两个过程中，配位化学一直起着重要的作用。这两个过程成功的实施决定于化学药剂与溶液中的金属离子或矿物表面上离子形成稳定的络合物。形成络合物的浸出过程(如氰化物浸出、碱浸出和氯化物浸出)一般可提高有用矿物在溶液中的溶解度。在浮选过程中，捕收剂或抑制剂与水溶液中的金属离子反应通过配位键形成络合物，这样可以使矿物有效地浮选分离。下面评述了在浸出和浮选等矿物加工过程中配位化学的作用。 2.1浸出 浸出是在常温常压或高温高压下用溶剂将矿石、精矿、焙砂或渣中可溶组分溶解到溶液中的过程。溶剂通常是酸、碱和络合剂水溶液。浸出过程(包括络合物形成)通常是为了提高了矿物在水溶液中的溶解度。这里主要讨论氨浸、卤化物浸出以及氰化浸出。 2.1.1氨浸 在矿石和精矿浸出中除了用酸外，还广泛用碱浸出。当矿石中含有大量的耗酸脉石矿物时，经常选用碱浸出。例如，Ni、Ag等贵金属的提取就是应用这个原理[6]。氨是从矿石中提取某些金属的主要浸出剂。氨(NH3)浸出成为一个重要的工业实践，如在空气存在时用氨浸出铜、镍和钴的硫化矿，Co、Ni、Zn、Cu和Cd以氨的络合物形式被溶解，而Fe留在渣中。 氧化锌矿是锌的次生矿，是一类重要的含锌矿物，主要以菱锌矿(ZnC03)、硅锌矿(ZnSi04)等形态存在。锌的氧化矿矿相复杂，不易选别，浮选药剂的选择、 矿物表面的改性，都比较困难[7]。由于湿法冶金技术的进步，这类矿床近年来已成为引人注目的开发重点。 以云南兰坪难选低品位氧化锌矿为原料，进行了以NH3·H2O-(NH4)2SO4为浸出剂的浸出试验研究。锌矿中锌的浸出是运用氨浸的方法，锌与氨生成锌氨络合离子Zn(NH3)n2+进入溶液，从而与不溶于氨溶液的金属离子分离。对于自然界中的硫化矿，氨浸之前需将矿中的硫氧化，而对于氧化锌矿则可直接氨浸。 其氨浸过程为[8]： 铁及铁的氧化物均难溶于氨水及铵盐溶液，因为铁在NH3、O2存在的情况下，先溶解生成不稳定的Fe(NH3)n2+，后进一步氧化水解为Fe(OH)3而沉积[9]。 2.1.2卤化物浸出 近年来对用卤化物介质从矿物、复杂矿石和渣中回收有价金属的兴趣越来越浓。熔炼炉中熔炼时，Ag和Pb的损失大，在复杂硫化矿加压浸出时由于黄钾铁矾-银铁矾((Pb、Ag)Fe3(SO4)2(OH)6)的形成，Ag和Pb的损失也是一个突出的问题。最常用的氯化介质是盐酸(HCl)、氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)、氯化铁(FeCl3)和它们的混合物。用氯化物介质回收有价金属的优点是：1)氯化物在溶