第三篇湿法冶金原理
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•在 生 产 实 践 中 ， 溶 液 的 p H 值 控 制 在 8 ～ 10之间，通入空气将金或银氧化配合溶解。 溶解得到的金或银的配合物溶液，通常用 锌粉还原，其反应：
2Ag(CN)2－＋Zn＝2Ag↓＋Zn(CN)422Au(CN)2－＋Zn＝2Au↓＋Zn(CN)42•A从u(图CN1 3)2-－4与可Z以n看(C出N)，42纯-的A电g位( C差N值) 2不－大或， 所以在置换前必须将溶液中的空气除尽， 以免析出的金银反溶。
当有氧存在时，ZnS及许多其它金属硫化物在任何pH值的水溶液中都 是不稳定的相，即从热力学观点来说，硫化锌在整个pH的范围内都能 被氧氧化，并在不同的pH值下分别得到如上列四种反应所示的不同的 氧化产物。被氧氧化的趋势，决定于氧电极与硫化物电极之间的电位差。
ZnS在任何pH值的水溶液中都不能被氢还原成金属锌。
• 在 10图0和l中10绘-6，制中有性两浸组出杂液质中铁铁的的Fe含-H量2O介系于电两位组-pH活关度系之线间，。分同别时表，示从Fe图3+中的可活以度看为 出，在中性浸出控制终点溶液的pH值的条件下，Fe2+是不能水解除去的。为 了净化除铁，必须把Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+能水解沉淀而与Zn2+分离。生产实 践中常用软锰矿作为Fe2+的氧化剂。
13.2 浸出反应的热力学
（1）电位-pCN图
图13-3 Ag-CN－-H2O系电位pCN图
13.2 浸出反应的热力学
（2） pH与pCN的关系 pH＋pCN＝9.4－logB＋log（l＋10pH-9.4） 上式中B表示浸出溶液中总氰的活度
13.2 浸出反应的热力学
（3） Ag-CN－-H2O系电位-pH图
13.2 浸出反应的热力学
3 金银配合浸出
金银的配合浸出通常用NaCN或Ca(CN)2作配合剂。 当金属与配合剂L生成配合物时。绘制电位-pH图的基本步骤是： 根据体系的基本反应求出电位与pCN的关系式，绘出电位-pCN 图； 求出pH与pCN的关系； 将电位-pCN关系式中的pCN用相应的pH代替，并绘出电位-pH 图。
13.2 浸出反应的热力学
图13-2 ZnS-H2O系在298K下的电位-pH图
13.2 浸出反应的热力学
利用电位-pH图，可全面而简便地表述包括ZnS在 内的各种硫化物在湿法冶金过程中的热力学规律和必 要的条件。
溶解于溶液中的H2S，在有氧化剂存在的情况下，按H2SSS2O32SO32-HSO4-或SO42-顺序氧化； ZnS的酸溶反应要求溶剂酸度很高，放实际上它是在加压和高温的条 件下用硫酸浸出。
▪ 浸出的目的是使锌焙砂中的锌尽可能迅速和完全地溶解于溶液中， 而有害杂质，如铁、砷、锑等尽可能少的进入溶液。浸出时，以氧 化锌型态的锌是很容易进入溶液的，问题在于锌浸出的同时，有相 当数量的杂质也进入溶液中，其反应通式为： MezOy十yH2SO4＝Mez(SO4)y十yH2O
▪ 为达到浸出目的，浸出过程一般要有中性浸出与酸性浸出两段以上 工序。中性浸出的任务，除把锌浸出外，还要保证浸出液的质量， 即承担着中和水解除去有害杂质铁、砷、锑等。
13.2 浸出反应的热力学
2硫化矿酸浸出
用硫酸浸出硫化矿的溶出反应可用下列通式表示： MeS（s）＋2H+=Me2+＋H2S （l）
在溶液中，溶解了的H2S可按下式发生分解： H2S＝HS-＋H+ HS-=S2-＋H+
所有这些变化以及与之有关的其它各种变化发生的条件和规 律性，可以通过MeS-H2O系在298K下的电位-pH图（图13-2） 所了解。
13.1 概述
2、浸出的分类
从冶金原理的观点来看，浸出的分类应按浸出过程主要反应 （即有价成分转入溶液的反应）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 溶质价发生变化的电化学溶解。
13.2 浸出反应的热力学
1 锌焙砂酸浸出热力学
▪ 硫化锌精矿经焙烧后，所得产品称为锌焙砂，其主要成分是氧化锌， 还有少量的氧化铜、氧化镍、氧化钻、氧化银、氧化砷、氧化锑和 氧化铁等。锌焙砂用硫酸水溶液（或废电解液）进行浸出，其主要 反应为： ZnO＋H2SO4＝ZnSO4＋H2O
13.2 浸出反应的热力学
图13-1 锌焙砂中性浸出原理
13.2 浸出反应的热力学
锌焙砂中性浸出原理：
• 由图13-1可以看出：当锌离子浓度为1.988 mol·L-1时，开始从溶液中沉淀析 出锌的pH值为6.321；沉淀析出的pH值比锌离子小的溶液中只有三价铁离子； 铜离子的析出pH值与锌离子相近。其余杂质，如镍离子、钴离子、镉离子和 二价铁离子的析出pH值比锌离子要大。因此，当中性浸出终点溶液的pH值控 制在5.2～5.1之间时，三价铁离子就以氢氧化铁沉淀析出，与溶液中的锌分
第三篇 湿法冶金原理
第十三章 矿物浸出
【教学内容】浸出反应热力学；影响浸出速度的因素 分析。
【教学要求】了解浸出反应的基Baidu Nhomakorabea类型及其应用；了 解氧化物和硫化物浸出的基本反应；能利用电位—pH 图分析浸出的原理及其过程控制。
【教学重点和难点】浸出反应的基本类型、反应式及 反应控制
第十三章 矿物浸出
13.1 概述 13.2 浸出反应的热力学 13.3 浸出反应的动力学 13.4 影响浸出速度的因素
13.1 概述
1、 浸出的概念
矿物浸出就是利用适当的溶剂，在一定的条件下使矿石或精矿 或焙烧矿中的一种或几种有价成分溶出，而与其中的脉石和杂 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。
离。溶液中的铜在活度较大的情况下，会有一部分水解沉淀，其余仍留在溶
液中，比锌离子水解沉淀pH值要大的镍离子、钴离子、镉离子和二价铁离子 等则与锌离子共存于溶液中。
• 在生产实践中，锌离子含量并非固定不变，随着锌离子活度的升高或降低，
沉淀析出锌的pH值将会降低或升高。当 的pH值为5.9。
Zn2
1
时，沉淀析出Zn(OH)2
2Ag(CN)2－＋Zn＝2Ag↓＋Zn(CN)422Au(CN)2－＋Zn＝2Au↓＋Zn(CN)42•A从u(图CN1 3)2-－4与可Z以n看(C出N)，42纯-的A电g位( C差N值) 2不－大或， 所以在置换前必须将溶液中的空气除尽， 以免析出的金银反溶。
当有氧存在时，ZnS及许多其它金属硫化物在任何pH值的水溶液中都 是不稳定的相，即从热力学观点来说，硫化锌在整个pH的范围内都能 被氧氧化，并在不同的pH值下分别得到如上列四种反应所示的不同的 氧化产物。被氧氧化的趋势，决定于氧电极与硫化物电极之间的电位差。
ZnS在任何pH值的水溶液中都不能被氢还原成金属锌。
• 在 10图0和l中10绘-6，制中有性两浸组出杂液质中铁铁的的Fe含-H量2O介系于电两位组-pH活关度系之线间，。分同别时表，示从Fe图3+中的可活以度看为 出，在中性浸出控制终点溶液的pH值的条件下，Fe2+是不能水解除去的。为 了净化除铁，必须把Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+能水解沉淀而与Zn2+分离。生产实 践中常用软锰矿作为Fe2+的氧化剂。
13.2 浸出反应的热力学
（1）电位-pCN图
图13-3 Ag-CN－-H2O系电位pCN图
13.2 浸出反应的热力学
（2） pH与pCN的关系 pH＋pCN＝9.4－logB＋log（l＋10pH-9.4） 上式中B表示浸出溶液中总氰的活度
13.2 浸出反应的热力学
（3） Ag-CN－-H2O系电位-pH图
13.2 浸出反应的热力学
3 金银配合浸出
金银的配合浸出通常用NaCN或Ca(CN)2作配合剂。 当金属与配合剂L生成配合物时。绘制电位-pH图的基本步骤是： 根据体系的基本反应求出电位与pCN的关系式，绘出电位-pCN 图； 求出pH与pCN的关系； 将电位-pCN关系式中的pCN用相应的pH代替，并绘出电位-pH 图。
13.2 浸出反应的热力学
图13-2 ZnS-H2O系在298K下的电位-pH图
13.2 浸出反应的热力学
利用电位-pH图，可全面而简便地表述包括ZnS在 内的各种硫化物在湿法冶金过程中的热力学规律和必 要的条件。
溶解于溶液中的H2S，在有氧化剂存在的情况下，按H2SSS2O32SO32-HSO4-或SO42-顺序氧化； ZnS的酸溶反应要求溶剂酸度很高，放实际上它是在加压和高温的条 件下用硫酸浸出。
▪ 浸出的目的是使锌焙砂中的锌尽可能迅速和完全地溶解于溶液中， 而有害杂质，如铁、砷、锑等尽可能少的进入溶液。浸出时，以氧 化锌型态的锌是很容易进入溶液的，问题在于锌浸出的同时，有相 当数量的杂质也进入溶液中，其反应通式为： MezOy十yH2SO4＝Mez(SO4)y十yH2O
▪ 为达到浸出目的，浸出过程一般要有中性浸出与酸性浸出两段以上 工序。中性浸出的任务，除把锌浸出外，还要保证浸出液的质量， 即承担着中和水解除去有害杂质铁、砷、锑等。
13.2 浸出反应的热力学
2硫化矿酸浸出
用硫酸浸出硫化矿的溶出反应可用下列通式表示： MeS（s）＋2H+=Me2+＋H2S （l）
在溶液中，溶解了的H2S可按下式发生分解： H2S＝HS-＋H+ HS-=S2-＋H+
所有这些变化以及与之有关的其它各种变化发生的条件和规 律性，可以通过MeS-H2O系在298K下的电位-pH图（图13-2） 所了解。
13.1 概述
2、浸出的分类
从冶金原理的观点来看，浸出的分类应按浸出过程主要反应 （即有价成分转入溶液的反应）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 溶质价发生变化的电化学溶解。
13.2 浸出反应的热力学
1 锌焙砂酸浸出热力学
▪ 硫化锌精矿经焙烧后，所得产品称为锌焙砂，其主要成分是氧化锌， 还有少量的氧化铜、氧化镍、氧化钻、氧化银、氧化砷、氧化锑和 氧化铁等。锌焙砂用硫酸水溶液（或废电解液）进行浸出，其主要 反应为： ZnO＋H2SO4＝ZnSO4＋H2O
13.2 浸出反应的热力学
图13-1 锌焙砂中性浸出原理
13.2 浸出反应的热力学
锌焙砂中性浸出原理：
• 由图13-1可以看出：当锌离子浓度为1.988 mol·L-1时，开始从溶液中沉淀析 出锌的pH值为6.321；沉淀析出的pH值比锌离子小的溶液中只有三价铁离子； 铜离子的析出pH值与锌离子相近。其余杂质，如镍离子、钴离子、镉离子和 二价铁离子的析出pH值比锌离子要大。因此，当中性浸出终点溶液的pH值控 制在5.2～5.1之间时，三价铁离子就以氢氧化铁沉淀析出，与溶液中的锌分
第三篇 湿法冶金原理
第十三章 矿物浸出
【教学内容】浸出反应热力学；影响浸出速度的因素 分析。
【教学要求】了解浸出反应的基Baidu Nhomakorabea类型及其应用；了 解氧化物和硫化物浸出的基本反应；能利用电位—pH 图分析浸出的原理及其过程控制。
【教学重点和难点】浸出反应的基本类型、反应式及 反应控制
第十三章 矿物浸出
13.1 概述 13.2 浸出反应的热力学 13.3 浸出反应的动力学 13.4 影响浸出速度的因素
13.1 概述
1、 浸出的概念
矿物浸出就是利用适当的溶剂，在一定的条件下使矿石或精矿 或焙烧矿中的一种或几种有价成分溶出，而与其中的脉石和杂 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。
离。溶液中的铜在活度较大的情况下，会有一部分水解沉淀，其余仍留在溶
液中，比锌离子水解沉淀pH值要大的镍离子、钴离子、镉离子和二价铁离子 等则与锌离子共存于溶液中。
• 在生产实践中，锌离子含量并非固定不变，随着锌离子活度的升高或降低，
沉淀析出锌的pH值将会降低或升高。当 的pH值为5.9。
Zn2
1
时，沉淀析出Zn(OH)2