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一、概述
湿法冶金的第二个和第三个主要工序是净化和沉积,它们在某些情况下具有共同的理沦基础。例如,用锌粉从含铜、镉的硫酸锌溶液中使铜、镉置换沉积,从工序上讲是个净化过程,而用铁粉从含铜溶液中置换出海绵铜,从工序上讲又是个沉积过程。但是,两者的理论基础完全相同。因此,从冶金原理的观点看来,不按工序而按共性讨论问题是恰当的。这些问题主要包括离子沉淀和金属从溶液中的沉积。本节讨论关于离子沉淀的问题。所谓离子沉淀,就是溶液中某种离子在沉淀剂的作用下呈难溶化合物形态沉淀的过程。为了达到使有价金属和杂质彼此分离的目的,实际上有两种不同的做法: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;另一则是相反地使有价金属呈难溶化合物形态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。
湿法冶金中经常遇到的难溶化合物有氢氧化物、硫化物以及碳酸盐、黄酸盐、草酸盐和诸如AgCl 、CaWO4等等其他难溶化合物。但具有普遍意义的是形成难溶氢氧化物的水解法和呈疏比物沉淀的选择分离法,故在下面只讨论这两种方法的基本原理和应用问题。
二、氢氧化物及碱式盐的沉淀
除了少数的碱金属氢氧化物以外,大多数的金属氢氧化物都属子难溶化合物。在生产实践中,使溶液中的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,这可以举出在生产氧化铝时使铝酸钠溶液中的铝呈Al (OH) 3 形态沉淀以及在稀有金属冶金中使稀土元素呈氢氧化物形态沉淀等作为实例;一是使杂质从酸性浸出液中呈氢氧化物形态沉淀,并可以举从锌焙砂酸性浸出液中水解一中和沉淀除去铁、锰、砷、锑、铝等杂质的净化过程作为典型的例子。
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。对铝来说;由于它在溶液中存在的形态不同,故水解反应有不同的表示形式:
AlO2- + 2H2O = Al(OH)3 + OH -
Al3+ + 3 H2O =Al(OH)3 + 3H +
一般说来,难溶的金属氢氧化物的生成反应可以下面通式表示:
Me2+ + 2OH- = Me( OH )2 (1)
照例,水解反应(l )是可逆过程,而且只有在pH 值保持不变和氢氧化物的溶度积足够小的情况下才不会向相反的方向进行。
当氢氧化物从含有几种阳离手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 最小,从而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 更小的溶液中形成氢氧化物,这也是由于高价金属氢氧化物比低价氢氧化物的溶解度更小的缘故。所有这些是决定氢氧化物沉淀次序的规律,乃是各种有关湿法冶金过程的基础。|
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