第九章浸出液的净化与沉积.ppt

冶金原理精品课程 冶金原理精品课程 第九章浸出液的净化与沉积 第一页，共二十六页，2022年，8月28日 目 录 概述 任务要点 离子沉淀法净化 第二页，共二十六页，2022年，8月28日 矿物在浸出过程中，当欲提取的有价金属从原料中浸出来时，原料中的某些杂质也伴随进入溶液。为了便于沉积欲提取的有价主体金属，在沉积前必须将某些杂质除去，以获得尽可能纯净的溶液。例如，将锌浸出液中的铁、砷、锑、镉、钴等除至规定以下，将镍浸出液中的铁、铜、钴等除至规定的限度以下。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。 概述 第三页，共二十六页，2022年，8月28日 　　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副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。所以净化过程又是综合利用资源的重要过程。 工业上经常使用的净化方法有离子沉淀法、置换法、共沉淀法、有机溶剂萃取法、离子交换法等。 第四页，共二十六页，2022年，8月28日 金属从净化后的水溶液中沉积出来，是整个湿法冶金的最后一个主要过程。常用的沉积方法有电解沉积、电解精炼、置换沉积、加压氢还原等。 在冶金生产中，置换既可用于溶液的净化，也可用于金属的沉积，它们的基本原理是一样的，将合并讨论。 电解沉积用于铜、锌、镉、镓、铼等金属的湿法冶金中，电解精炼用于合金的电解和粗金属的提纯。由于它们的基本原理相同，将在下一章专门讨论。 第五页，共二十六页，2022年，8月28日 任务要点 离子沉淀法 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。 第六页，共二十六页，2022年，8月28日 湿法冶金过程中经常遇到的难溶化合物有氢氧化物、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。 第七页，共二十六页，2022年，8月28日 一、水解沉淀 除少数碱金属的氢氧化物外，大多数金属的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，如锌焙砂酸浸时，控制浸出液终点的PH值，使杂质铁呈Fe(OH)3沉淀分离除去。 第八页，共二十六页，2022年，8月28日 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： Me2++ZOH-=Me(OH)z(s) (1) 反应的标准吉布斯自由能变化为： （9-1） 第九页，共二十六页，2022年，8月28日 式（19-1）中的Ksp为离子溶度积，当ΔGθ已知时，就可算出反应的Ksp。 式中 Kw—水的离子积，整理后得： (19-2) 式（19-2）即为Me2+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19-1所列数值为298K及aMez+=1时生成Me(OH)z的平衡PH值,也即开始出现氢氧化物沉淀的PH值。 第十页，共二十六页，2022年，8月28日 表19-1 第十一页，共二十六页，2022年，8月28日 第十二页，共二十六页，2022年，8月28日 表19-1可用来比较各种金属离子形成氢氧化物的顺序。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PH值最低,即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,是湿法冶