湿法冶金最新理论.pdf

在最初 ; “ “ ; “;， 称此时金属上的电流 “ 为净电流。由于 “;， 从宏观上看， 在界面处有物质的变化， 同时带来电荷的迁移， 这种迁移的结果使金属与溶液的界面处形成 了离子双电层。电极 年代末人们提出的 （B,,C 6） 模型。综合各种模型， 可以对电解质溶液中电极 ’L） 式中 “ ; （0 12 100） ’ 为电极面积， 电极反应的速率可用电流密度表征， 因为0“ ; （0 12 1000） 当电流达到稳定态时， 外电流便会全部用于电极反应， 因此实测的外电流密度 就代表了电 极反应的速率。 应用特定的装置可以测定出通过电极的电流与其相应的电极电位的值， 表示这种对应 关系的图叫极化曲线。它直观地反映出电极反应速率与超电位的关系。极化曲线可以用不 同的坐标系来表示， 如图 0 12 10 所示。在 * 坐标系中， 纵轴表示电流密度， 横轴表示 电极电 ， 点时电流 * ， 此时的电极电位 平为电极的平衡电位。沿 ’ 方向 “ 5， 电极 电位值大于平衡电位值， 有净电流通过， 其净反应为氧化反应 （阳极反应） “ “““ 沿 , 方向电极电位小于平衡电位 平， 也有电流通过电极， 但电流方向与 ’ 段时相反， 化 学反应也向相反方向进行， 即净反应为还原反应 （阴极反应） “ “.“ “ 第六章 （ ““， ’， 而这些区域又联成一体， ， 而事实上铑 在含 ’; “ 的溶液中以 9’;EF。 （* “对 的直线在约 B60 处发生转折， 速度变慢， 表 明置换机理发生变化， 但反应速度不受搅拌速度影响， 故而不属边界层扩散控制， ;C“与之 “ 第一篇85 1。用锌粉从含锌 1’, 0 离子减少， 局部 上升， 生成锌的碱式盐或 67 （） / 沉淀包裹了锌粉颗粒， 此时水 溶液中的 “5/ 0离子必须扩散穿过此固体产物层才能进达到锌粉表面发生其还原。 （A） 置换过程的动力学机理还与搅拌强度有关， 为此， 在判定反应过程属何种控制步骤 时， 必须考虑搅拌强度这一影响因素。 表 1 A ,B 选出的置换体系在 /24C 时的数据 体系 “85 1 速率常数 E8F 1 G. /［“］ ［］ 类反应. （1“） / “ / . // “1， 平衡条件是 “ “0’ *,. /［］ ［］ 类反应. （1“） / “ / / . “1 平衡条件是2 “2’5 5“［］ 有关简单 . ’ “1 系的 “， “0数值列举在表 ’ ’ 中。 表 ’ ’. ’ “1 系 “ ’ “0数值 . /.. （1“） 0 2 0 “0 7, / 7, 7,1 325 3 2 A /A A （1“） 5 55 223 的 * * ** ** ,* 0*， 积分得 ’; DE-; 6 86 756 *9 ;6 56 *6 7 （;） 硅酸盐酸溶 7“ 7 （“ “） I（“ “）（ ； 浸出时间。 在矿物表面上发生浸出过程的化学反应时， 其速度根据质量作用定律可表示如下 J 7“ 7 J“91） ， 反应的活化能很低 （ 卡3 克分 子） 。根据 （0） 式便可算得反应速度常数的温度系数 “ 2 ’2 - （’0 *’2）（’0 *’2）, - , 1 20 0-11 2 ’2 - -0. 即 789 溶解于稀酸中属典型的扩散控制， 增加温度效果不大， 主要靠强化搅拌以减薄 扩散膜的厚度。 对于在动力学区域内的反应， 活化能数值就很大， 一般为 - 6’2 卡3 克分子， 相 应温度系数高达 ’ 61。 例如铁酸锌 789 金属和氧化矿的浸出过程 粒呈片形板状， 变化不大； 如果呈球状， 变化就大了。一般在浸出过程中矿粒表面呈球状的 情况比较普遍，（这不仅是对于氧化物， 而且对硫化物浸出都是一样） 。下面我们将以球状 矿粒为例， 来论述一下金属浸出率与浸出时间的影响。 为简便起见， 用 “来表示 （） 式中 ， 即 “为包括有温度和浓度影响的反应速度， 当温 度和浓度不变时， “即为常数。 设球粒的半径为 ， 则球粒的表面积 为 “（） 球粒的体积 、 ;） 与铁的分离。为了从高铁溶液中沉出 铁， 现在生产上已成功采用了黄钾铁凡 ［*（-’.） （’,）6］ 法、 针铁矿 ［’’,］ 法和赤铁 矿 ［’*］ 法等三种方法。 从高浓度 （-’.） *溶液中沉铁决定于 -’*“ ’*“ ,’ 系的平衡状态， 见图 “ “ 和图 “ “。 从图 “ “ 看出， 当 //4时， 与 （-’.） *浓度相适应所形成的铁化合物是 在非常稀的溶液中析出 “ ’’, （针铁矿） ， 在浓溶液中析出 （-’.） *2’* 2,’， 在很浓溶液中析出 .（-’.） *2’*7,’ （草黄铁凡） 相当于 6 个 ［ （,*’） *（-’.） （’,） 6］ 即从高浓度 * A溶液中直接析出的铁化物是胶体的草黄铁凡， 而从很低浓度 * A溶液 中却能沉淀析出结晶状的针铁矿 “ ’’,。 从图 “ “ 看出， 当高温 （2/4） 时， 与 （-’.） *浓度相应生成的固体铁化物是 从低浓度 * A溶液中析出 ’*（赤铁矿） ； 从高浓度 * A溶液中析出 ’*-’,’。 比较图 “ “ 和图 “ “ 可以看出， 将溶液温度由 //4提高到 2/4， 平衡的液 线向左偏移， 即可能使铁在更酸性介质中沉出。另外在 B2/4条件， 草黄铁凡不稳定， 被分 “ 第二章 金属和氧化矿的浸出过程 图 “ “ *8， 当 便可导出 8 67“ , 67 （/ ,/38 50 ;） ’- .’2 67） ,30 345/ 8）， “ 第二章6 金属和氧化矿的浸出过程 “ （） 湿法冶金浸出过程 第三章金属硫化矿的浸出 第一节金属硫化矿浸出的热力学 硫化矿在水溶液中浸出的反应是复杂的， 为了预见在一定 “ 值和一定电位下将形成 什么物质， 需要按第一节所论述的方法进行热力学分析。 一、 0 ’ 13 系 利用 7;0 ’ 13 系的 * 图可以全面而简便地表明 7;0 在水溶液中反应的热力学 规律。 在 ; 113（） 11 ’“ “ * “ “ -./ ［31］ 1 1; 1（） “ 第二篇9 湿法冶金浸出过程 “ “ “/、 ; 2］［* “ 6 ］ 78 22 * “ 6 2 2 2; / 78 26*（） /0 6 “0 69 20 ,1 345 ［78 2］ ［* “ 6 ］ 78 2 * “ 6 2 2 2; 22 2 2; / 78;26*（） ““ 第三章 金属硫化矿的浸出 图 “ “ ［ “ 8 ］［’ 6］ ［［*］ ［’ 6］ ［’ 6］ ［*］ ［’ 6］ ［ * ］ 前面对 “ “* （）.- ,776.- 57“- 25 7“ “ 5* 7“.- .2/,- “17- 15 ;*“ “* ;*.- .51,- /“57- 65 D“ “* D.- .“77- “25- . 三、 铜镍高锍的盐酸浸出实践 目前， 挪威已在工业上采用盐酸浸出法处理铜镍高锍， 并借以进行铜与镍钴的分离， 其 作业流程见图 “ 07 05， 浸出过程的反应是 7“53E 73E“““ “ 浸出液中含盐酸 “/ 克升 0,， 当 /. F/G浸出 ,“ 小时， 镍浸出率达到 76H， 铜浸出 率仅 “H， 可见镍对铜的溶解选择性良好， 浸出液经萃取除 34、 3C、 ;* 后送往 3E 增浓， 饱和 结晶 3E“1“9， 后者经干燥后送往氧化焙烧 （6.G） 得到 9 粉和 3E， 3E 返回使用。 饱和结晶后的母液返回盐酸浸出， 浸出残渣富集着 34“ 和铂族金属。新近鹰桥正改进为盐 酸后氯气浸出， 再用 “ 沉铜。 ““ 第二篇I 湿法冶金浸出过程 图 “ “ 黄铜矿反应浸出动力学 图 “ “62’ -,. （.） - ,’ 过程中产生 ,’ 副产物。浸出残渣可用浮选法产出铜镍硫化精矿。 “ 第三章1* * ; （2’） 848’ 4 / 8 448’2* CD （2’） 848’ 4 / CD8 448’2*8 8 5 （2’） 4’ 4 / 5 44’2* 8 6D2’ 4 ’ 4 / 67 4 ’2*;99 9 ;8 9 9 E （2’） 4’ 4 / E 44’2* 8 ; F5 （2’） 4’ 4 / F5 44’2*9 * 9 ; 9 （2’） 4’4 / 44’2*99 * 9* GD （2’） 4’ 4 / GD 44’2*8 * 8 9 HI （2’） 4’ 4 / HI 44’2*; 9* 8 ; ; 1 （2’） 4’ 4 / 1 44’2*; * J （2’） 4’ 4 / J 44’2*;;8*8 9 * 3 （2’） 4’ 4 / 3 44’2*;*8 *8 离子活度系数 ’ 8 8; 73L*** * “ 第三篇, 浸出液的净化过程 w w w . b z f x w . c o m 金属离子 “ “ 金属离子浓度克 升61 66-61 6061 66--261 --1 - 金属离子克分子“31 67- 7“ 1 .34 99;- 9 - “ 1 - 194 8 .34 3789- 双氧水、 高锰酸钾、 氯酸钠都比较昂贵。在镍钴湿法冶金中广泛使用的是 ’0， 在锌铜湿 法冶金中是 ,4 5 脱铁 “ ’0,*’,,-““ （-） ,,* ’0 . ,’， 随后控制氯气量脱 锰 脱钴。 ’ ’0,*’“ , ,-“’ （-） ,,* ,’ 如上沉出的锰渣和钴渣都不可避免地带有 ’ （-） , 和 * （-） ,， 需要经过二氧化硫 还原浸出， 以回收钴和镍。 在锌铜溶液中广泛采用 ’“ 89“- （’.）, / . 89 ［’. ］（. , ,;） 可见生成硫化物的 6“， 不仅与溶度积有关， 而且也与金属离子浓度和价数有关。 例如， 对于硫化镍 沉出， 根据 “-*4 .77 /2 ,2 即 “-*/2 ,/54 ;.， 代入 （. , ,0） 式便得到 6“ */24 70 / 89/2 ,/54 ;. , / 89 ［ ］ “ 第二章 硫化沉淀法 w w w . b z f x w . c o m “ 7’ 4G/17 （气） “ “ ’ 3 （01 H“ 4