第三篇湿法冶金原理
第三篇 湿法冶金原理
第十四章漫出液净化 [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 n[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 ◼ [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 ■14.1离子沉淀法净化 ■142置换沉淀法净化 14.3加压氢还原 144共沉淀法净化 ■145其他
第十四章 浸出液净化 ◼ 14.1 离子沉淀法净化 ◼ 14.2 置换沉淀法净化 ◼ 14.3 加压氢还原 ◼ 14.4 共沉淀法净化 ◼ 14.5 其他
141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
14.1 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
14.1离子沉淀法净化 氢氧化物及碱式盐的沉淀 1.1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(Odd)zS 可以推导出Mez+水解沉淀时平衡pH值的计算式 ph=llog ksp-la k,a\od we
14.1 离子沉淀法净化 1 氢氧化物及碱式盐的沉淀 1.1 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 ： = − − z+ w Me s p z K K z pH log 1 log lg 1 (1) （14-1）
141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。 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
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
141离子沉淀法净化 12碱式盐的沉淀 设有碱式盐,aMeA2/y,BMe(OH)2其形成反应可用下式表示 (a+B)Met+-aA+=B0H =aMeA/,. BMe(oh) 同样可以推导出: Blog Me yo og aa a+ log k (14-2) 2.303=BRT B 结论:形成碱式盐的平衡pH值与Me的活度(ac4c-)和价数 (z)、碱式盐的成分(a和B)、阴离子的活度(a,-)和价数 (y)有关
14.1 离子沉淀法净化 1.2 碱式盐的沉淀 设有碱式盐， MeAz y Me(OH ) z 其形成反应可用下式表示 ( ) A z OH MeA Me(OH ) y z Me z y z y + + + = + − − (2) + − − + − − = z y w M e A z y K z RT G pH log log log 2.303 0 (2) (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） ( z+ ) Me ( y− ) Me
141离子沉淀法净化 l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: Me,S=2Mez++zS2 K sp(Me,s-) =[Me]2[S2] 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: pH=11. 5+log K sp(Me,S)-l0g a (14-3) pH=11.5+ K sp(Mes) log a (14-4) 2 PH=11.5+=log K sp( Me, s, )log a Met (14-5)
14.1 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： Me2 Sz =2Mez+＋zS2－ [ ] [ ] 2 2 ( ) 2 + − K = Me S z sp Me Sz 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： = + − + Me S Me pH log Ks p log 2 1 11.5 ( ) 2 = + − log 2+ 2 1 log 2 1 11.5 (MeS) Me pH Ks p = + − 3+ 2 3 log 3 1 log 6 1 11.5 (Me S ) Me pH Ks p （14-3） （14-4） （14-5）
141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
14.1 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 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: 二2Me1++1M2=2M1+-1Me2+(146 反应平衡条件可表示如下 0 RT RT In a,=8+-hn a F (14-7) 2 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 )zF 2.303RT (14-8) 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. 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： + + + = + 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 z z z Me z Me z Me z Me 反应平衡条件可表示如下 ln ln 2 0 1 2 1 0 1 z F RT z F RT + = + 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： RT zF 2.303 ( ) 10 0 1 0 2 2 1 − = 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）