冶金电化学冶金原理.ppt

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1、冶金原理任务驱动17实现矿物在水溶液中的浸出上一章目录概述任务要点浸出反应的热力学概述矿物浸出就是利用适当的溶剂，在一定条件下使矿石或精矿焙烧矿中的一种或几种有价成分溶出，而与其中的脉石成分和杂质分离。浸出所用的溶剂，应具备以下一些性质：（1） 能选择性地迅速溶解原料中的有价成分；（2） 不与原料中的脉石和杂质发生作用；（3）  价格低廉并能大量获得；（4）  没有危险，便于使用；（5）  能够再生使用。工业上作为溶剂使用的一般有：水；酸（通常是硫酸、盐酸）溶液；氨溶液和碱溶液；盐溶液（如贵金属金、银浸出时所

2、用的氰化物溶液）等。浸出原料通常是复杂的多元体系，即是由一系列矿物组成的，其中有价值的矿物多为硫化物、氧化物、氢氧化物、碳酸盐等，少数也以自然金属状态存在。为了利于浸出，原料在浸出之前往往要进行物理的或化学的处理，以改善其物理化学性质。视原料的组成、性质不同，浸出过程有常压浸出和加压浸出之分，且两者又包括水浸出、酸浸出、碱浸出和盐浸出。还应指出的是，常压浸出分为三大类：简单溶解、溶质价不发生变化的化学溶解和溶质价发生变化的电化学溶解。从冶金原理的观点来看，浸出的分类按浸出过程主要反应（即有价成分转入溶液的反应

3、）的特点划分为当，如此，可将浸出分为三大类：简单溶解、溶质价不发生变化的化学溶解和溶质价发生变化的电化学溶解。1．简单溶解：当有价成分在固相原料中呈可溶于水的化合物形态时，浸出过程的主要反应就是有价成分从固相转入液相的简单溶解，例如：MeSO4+aqMeSO4(l)+aq(1)MeCl2(s)+aqMeCl2(l)+aq(2)式（1）和式（2）可以作为有色金属化合物经硫酸化焙烧或氯化焙烧后水浸出的这类反应的例子。2．化学溶解这类浸出反应有以下三种不同情况：（1）金属氧化物或金属氢氧化物与酸或碱的作用，按下列式

4、的反应形成溶于水的盐：MeO(s)+H2SO4MeSO4(l)+H2O(3)Me(OH)3(l)+NaOHNaMe(OH)4(l)(4)式（3）可举硫化锌精矿经氧化焙烧后的酸浸出为例，式（4）可用三水铝石型土矿碱浸出为例。（2）某些难溶于水的化合物（如MeS、MeCO3等）与酸作用，化合物的阴离子按下式变为气相：MeS(s)+H2SO4MeSO4(l)+H2S(g)(5)MeCO3(s)+H2SO4MeSO4(l)+H2CO3(6)H2CO3H2O+CO2(g)式（5）可举ZnS的酸浸出为例，式（6）可用Zn

5、CO3的酸浸出作例子。（3）难溶于水的有价金属Me的化合物与第二种金属Me`的可溶性盐发生复分解反应，形成第二种金属Me`的更难溶性盐和第一种金属Me的可溶性盐，如下式所示：MeS(s)+Me`SO4(l)Me`S(s)+MeSO4(l)具体例子可举：NiS(s)+CuSO4(l)CuS(s)+NiSO4(l)反应。白钨矿用苏打溶液进行的加压浸出，也是属于这种类型，其反应如下：CaWO4(g)+Na2CO3(l)CaCO3(s)+Na2WO4(l)3.电化学溶解这类反应可能有以下几种不同的情况：（1）金

6、属的氧化靠酸的氢离子还原而发生：按照这类反应，所有负电性的金属均可溶解在酸中。（2）金属的氧化靠空气中的氧而发生：Me+H2SO4+O2MeSO4+H2O有些正电性的金属溶解便是如此。（3）金属的氧化物靠加入溶液的氧化剂而发生，例如：Me+Fe2(SO4)3MeSO4+2FeSO42Fe2++MnO2+4H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O上述第一种反应可以用于铜的湿法冶金，第二种反应可以用于锌的湿法冶金。（4）与阴离子氧化有关的溶解。在许多浸出场合下，金属由难溶化合物转入溶液的过程，只有

7、在难溶化合物中与金属相结合的阴离子被氧化时才能进行。作为实例，可以举出某些硫化精矿在进行所谓加压氧浸出时硫离子氧化成元素硫的反应：MeS+H2SO4+O2MeSO4+H2O+S硫离子氧化成元素硫的反应也可按下式发生：MeS+Me`Cl2MeCl2+2Me`Cl+S在此情况下，实际得到应用的Me`Cl是FeCl3或其他一些有价态变化的氯化物溶剂。硫化物中的硫氧化成SO的反应：MeS+2O2MeSO4也是属于这个类型。（5）基于金属还原的溶解。这类溶解反应可以在被提取金属能形成几种价态的离子的情况下发生。含

8、有高价金属难溶化合物，可以在金属还原成更低价时转变为可溶性化合物。例如，氧化铜用亚铁盐浸出的反应：3CuO+2FeCl2+3H2OCuCl2+2CuCl+2Fe(OH)3（6）有配合物形成的溶解。用氰化钾或氰化钠溶液溶解金或银的过程，是这类反应的常见实例。如金的氰化钠溶解反应：此外，硫化镍的氨溶浸也是一个重要实例，其反应为：配合溶浸具有多优点：能进行选择性的溶解，这是因为原料中的有些伴生金属不形成