第十四章浸出液净化 方法已在工业生产中得到应用,并经实践证明是一个既经济且效率又很高的方法。这个方法 实际用于两种目的不同的场合。一种场合是使有价金属从稀溶液中沉淀,得到品位很高的硫 化物富集产品,以备进一步回收处理;另一种场合则是进行金属的选择分离和净化,即在主 要金属仍然保留在溶液中的同时使伴同金属成硫化物形态沉淀。 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。下面将对硫化物的形成进行热力学分析。 硫化物在水溶液中的稳定性通常用溶度科来表示: KspI Me S,,=[Me]".[S]. 在298K时,溶液中的硫离子浓度[S2]是由HS按下列两段离解而产生: I S=H+HS. HS=H+S2 K2=10-14 总反应 H,S=2H+S H2S2] 因为在298K时溶液中H2S的饱和浓度为0ImoL故得 Hs2]=1023 (14-5) 由式(14-4)和式(14-5)就可导出一价金属硫化物(Me2S)沉淀的平衡pH值的计算 H=11.5+olog k sp(Me2 s)-loga (14-6) 二价金属硫化物(MeS)沉淀的平衡pH值的计算式为 H=11.5+-logK MeS) 2 (14-7) 三价金属硫化物(Me2S3)沉淀的平衡pH值的计算式为 pH=11.5+-logKs (14-8) 由上列三式可见,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。 某些金属硫化物在298K时的溶度积列于表143如果已知金属离子的活度和离子价数, 将各种金属硫化物的溶度积分别代入式(14-6)、式(14-7)和式(14-8),就可以求出各种金 属硫化物的平衡pH值 式(14-6)、式(14-7)和式(14-8)的推导可知系数11.5是在HS浓度为0.1moL的 条件下推算出来的,如果溶液中H2S浓度大于0.lmol仉,则此系数将会降低,也即表明硫化 物沉淀析出的pH值降低 表14-3某些金属硫化物在298K下的溶度积 硫化物 Fes 1.32×10 16.88 2.82×10 1955 CoS 1.80×102 21.64 ZnS 2.34×10 23.63 2.14×10-26 25.67第十四章 浸出液净化 4 方法已在工业生产中得到应用，并经实践证明是一个既经济且效率又很高的方法。这个方法 实际用于两种目的不同的场合。一种场合是使有价金属从稀溶液中沉淀，得到品位很高的硫 化物富集产品，以备进一步回收处理；另一种场合则是进行金属的选择分离和净化，即在主 要金属仍然保留在溶液中的同时使伴同金属成硫化物形态沉淀。 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。下面将对硫化物的形成进行热力学分析。 硫化物在水溶液中的稳定性通常用溶度科来表示： Me2Sz=2Mez+＋zS2－ z 2 2 z sp(Me S ) K [Me ] [S ] 2 z + − = ⋅ (14-4) 在 298K 时，溶液中的硫离子浓度[S2－ ]是由 H2S 按下列两段离解而产生： H2S=H+ ＋HS- K1=10-7.6 HS- =H+ ＋S2- K2=10-14.4 总反应 H2S=2H+ ＋S2- K= K1·K2 =10-22= [H S] [H ] [S ] 2 + 2 2− ⋅ 因为在 298K 时溶液中 H2S 的饱和浓度为 0.lmol/L 故得： [H+ ] 2 ·[S2-]=10-23 （14-5） 由式（14-4）和式（14-5）就可导出一价金属硫化物（Me2S）沉淀的平衡 pH 值的计算 式为： = + − α + Me sp(Me S) logK log 2 1 pH 11.5 2 （14-6） 二价金属硫化物（MeS）沉淀的平衡 pH 值的计算式为： = + − α 2+ Me sp(MeS) log 2 1 logK 2 1 pH 11.5 （14-7） 三价金属硫化物（Me2S3）沉淀的平衡 pH 值的计算式为： = + − α 3+ 2 3 Me sp(Me S ) log 3 1 logK 6 1 pH 11.5 （14-8） 由上列三式可见，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。 某些金属硫化物在 298K 时的溶度积列于表 14-3。如果已知金属离子的活度和离子价数， 将各种金属硫化物的溶度积分别代入式（14-6）、式（14-7）和式（14-8），就可以求出各种金 属硫化物的平衡 pH 值。 式（14-6）、式（14-7）和式（14-8）的推导可知系数 11.5 是在 H2S 浓度为 0.1mol/L 的 条件下推算出来的，如果溶液中 H2S 浓度大于 0.lmol/L，则此系数将会降低，也即表明硫化 物沉淀析出的 pH 值降低。 表 14-3 某些金属硫化物在 298K 下的溶度积 硫化物 ksp lgKsp FeS 1.32×10-17 -16.88 NiS 2.82×10-20 -19.55 CoS 1.80×10-22 -21.64 ZnS 2.34×10-24 -23.63 CdS 2.14×10-26 -25.67