锌焙砂酸浸溶液和Me-H2O系的电位-pH图(精)
金银配合浸出溶液Ag-CN―-H2O系电位-pH图(精)
更易溶解。当溶液中不存在CN-时，平衡电位很高，表示
银很难溶解，如图8-3中的线⑦。 2. PH与PCN的关系 HCN之间存在的平衡关系： H++CN-=HCN 在水溶液中存在CN-时，H+与
上述 平 衡 受 溶 液 的 PH 值 控 制 。 在 电 位 -PH 图 中 ，
PCN要以相应的PH表示，因此必须求出PCN和PH之间的 关系。由上列平衡关系式得： PH+PCN=9.4-logaHCN 令 B 表示浸出溶液中总氰的活度，即 B=aCN-+aHCN ，则可 得出PH和PCN的关系式： PH+PCN=9.4-logB+log(1+10PH-9.4) (10)
当溶液中总氰的活度B已知时，就可以算出PH与PCN的具 体关系。 氰化络合浸出时，总氰的活度 B≈10-2mol.L-1 以此值代入式 （10）便可求得PH与PCN的换算值（表8-5）。 3. Ag-CN—H2O系电位-PH图 在实际浸出液中， Ag的活度一般为10-4mol. L-1 。根据电位-PCN图和PH与 PCN的关系，当溶液式中电位与PH的关系式。
ε=0.799+0.0591logaAg+
AgCN+e=Ag+CNε=-0.017+0.0591PCN Ag(CN)2-+e=Ag+2CN-
(7)
(8)
ε=-0.31+0.12PCN+0.0591logaAg(CN)2上列式中Kf为络合物的生成常数。
(9)
由图8-3可知，PCN愈小(aCN-大)，平衡电位愈低，表示银
2
根据上述方程式（ 1 ）、（ 2 ）、（ 7 ）、（ 8 ）、 （9）的电位与PH的关系绘制成图 8-4。并在该图，用同 样的方法，绘上 Au-CN—H2O 系， Zn-CN—H2O 系的电 位-PH关系曲线。图8-4是氰化法提取金银的原理图。
锌焙砂浸出实训报告总结
一、实训目的本次实训旨在通过模拟实际生产过程，深入了解锌焙砂浸出工艺的基本原理、操作步骤以及影响因素，掌握浸出工艺的优化方法，提高对锌焙砂浸出工艺的理解和操作技能。
二、实训内容1. 实训设备与材料（1）设备：反应釜、搅拌器、温度计、压力计、酸碱度计、pH计、气体流量计等。
（2）材料：锌焙砂、硫酸、水、氧气、还原剂等。
2. 实训步骤（1）锌焙砂预处理：将锌焙砂进行破碎、磨细，以提高其与浸出剂的接触面积。
（2）浸出工艺：将预处理后的锌焙砂与浸出剂（硫酸）混合，在反应釜中进行浸出反应。
（3）温度控制：通过加热和冷却，使反应温度保持在105℃左右。
（4）搅拌：采用搅拌器进行搅拌，以保证浸出剂与锌焙砂充分接触。
（5）气体流量控制：通过调节氧气和还原剂的流量，控制反应过程中的气体环境。
（6）酸碱度控制：通过添加酸或碱，使反应液pH值保持在理想范围内。
（7）反应时间控制：根据浸出率要求，调整反应时间。
（8）浸出液处理：将浸出液进行过滤、沉淀、洗涤等操作，以去除杂质。
三、实训结果与分析1. 锌、铟浸出率通过优化浸出工艺，在初始浸出酸度为110 g/L，温度105℃，反应时间2.5 h，SO通入量理论值的1.05倍、搅拌速度450 r/min的条件下，锌、铟浸出率分别达到了98.96%、95.7%。
与常规浸出工艺相比，浸出率明显提高。
2. 影响因素分析（1）浸出剂：硫酸浓度、pH值、温度等对浸出率有显著影响。
实验结果表明，在优化条件下，浸出率较高。
（2）反应时间：反应时间对浸出率有一定影响，但过长的反应时间会导致能耗增加，因此需在保证浸出率的前提下，尽量缩短反应时间。
（3）搅拌速度：搅拌速度对浸出率有显著影响，合适的搅拌速度可以提高浸出率。
（4）气体环境：氧气和还原剂流量对浸出率有显著影响，合适的气体环境有利于提高浸出率。
四、实训总结1. 通过本次实训，我们对锌焙砂浸出工艺有了更深入的了解，掌握了浸出工艺的基本原理和操作步骤。
电位-pH图
第二部分：电化学的应用
《电化学》第29讲
第10章 腐蚀电化化学学 电 Corrosion Electrochemistry
大学 10.2 腐蚀电化学热力学
Thermodynamics of corrosion
浙江electrochemistry
10.2.2. 电位-pH图
2.0 Fe-H2O体系的部分 -pH图（298K）
/V
1.5
⑥
1.0
Fe3+
Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
学 腐蚀
②
Fe3+ + e = Fe2+
化 ④
O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5
Fe2+ 腐蚀
③
电 ⑤ Fe2O3 + 6H+ + 2e = 2Fe2+ + 3H2O Fe2O3 钝化 大学 ①
Fe2+ + 2e = Fe
浙江 Fe,稳定
2H+ + 2e = H2
0
2
4
6
8
10
12
14
pH
2
-pH图的意义
几个区域的意义：
学 腐蚀区：在该区域内，稳定的是Fe2+、Fe3+等可溶性离子
φ-pH图的缺陷：
学
①忽略了溶液中 其他离子对平衡 的影响
重金属冶金学-锌冶金-课件ppt.ppt
图3-8 锌焙砂浸出一般流程图
硫化锌精矿的焙烧大都采用沸腾炉焙烧，有的还采用 多膛炉焙烧或悬浮焙烧。沸腾炉焙烧是在焙烧过程中使空 气自下而上地吹过固体炉料层，使固体颗粒相互分离，不 停地翻动，有效地进行硫化物氧化反应的强化焙烧过程。 沸腾炉所用设备简单，易于实现自动化控制。沸腾焙烧的 应用是在1944年开始，首先用于硫铁矿的焙烧，1952年才 应用到炼锌工业中。我国于1957年末建成第一座工业沸腾 焙烧炉并投入生产，且在后来新建的炼锌厂都采用了沸腾 焙烧。
1673K时显著升华。ZnO可被C、CO和H2还原，其中被 CO还原的反应在1073K下十分激烈：
ZnO + CO = Zn(g) + CO2 在823K以上，与Fe2O3形成铁酸锌。 3. ZnSO4
无天然矿物。易溶于水，比重为3.474，受热分解， 在1123K左右温度下分解压达到10132.5Pa，
3.1.4 炼锌原料
锌矿物的种类： 较常见的有：闪锌矿(ZnS)；磁闪锌矿(nZnSmFeS)； 菱锌矿(ZnCO3)；硅锌矿(Zn2SiO4)；异极矿(ZnSiO4·H2O) 等。 自然界中较多的为硫化矿。锌的单金属硫化物非常少 见，多与铜铅共生。其中最常见的有铅锌矿，其次为锌铜 矿和铜铅锌矿。
图3-6 锌精矿流态化酸化焙烧流程图
图3-7 高温氧化流态化焙烧工艺流程图
3.3 湿法炼锌
湿法炼锌包括焙烧、浸出、净液、电解和熔铸5个工序。
腐蚀原电池与电位-pH图.
电位-pH图的应用
•判断金属在指定条件下的腐蚀倾向：稳定区、腐蚀区或者钝化区 •通过电位-pH图的分析得出适当的防止金属腐蚀的方法 **阴极保护法 **阳极保护法（必须使金属处于钝化状态）
**调整体系的pH值
H2O稳定区
在氧化还原反应中，电极 电位高的氧化态和电极电 位低的还原态可以发生反 应
2H2 + O2 = 2H2O
H2稳定区
0
pH
14
电位-pH图的绘制
• •列出体系中所有可能存在的物质
•写出各有关物质之间发生的反应方程式
•写出各反应的平衡关系式（能斯特式） **能斯特式中出现的可根据相应的手册查得 •做出各反应的电位-pH图并汇总
要点回顾——电化学腐蚀倾向判断
•判据:当金属的电极电位更低时才会发生腐蚀（金属为腐蚀阳极，即负极）
第2章 溶液热力学及电位-pH图绘制
1 1.61 lg 0.1 1.94 3
27615 1 lg Fe 2.303 3 8.314 298 3
3
② 计算步骤： 0 a：计算或查表求标准电极电位 Me / Me b：将R、T、Z、F、 Me 值代入上式求ε R=8.314 F=96500
Z
Z
二、水在过程中有可能发生的反应及ε -pH关系式 1.在给定条件下，溶液中有电极电位比氢更负的还原剂存 在，对于下二反应，其都属于有电子得失，也有H+参加 的氧化还原反应。（ H2被氧化） 2H+ + 2e = H2 (酸性) 2H2O + 2e = H2 + 2OH(碱性)
b 2.303RT B 2.303RT 0 A/ B lg a PH ZF A ZF 2.303 8.314 298 H 0 lg 2 96500 PH
b a n r G(8 24) r G( 24) RT ln[ aB /( a A aH )] 8 b a r G( 24) RT ln[ aB / a A ] 2.303nRT pH 8
对于有电子转移的反应：
r G(8 24) zF
例：
Zn(OH) 2 2H 2e Zn 2H 2 O
0 G298 80416( J ) ① 求反应
②求
0 Zn OH
2
/ Zn
80146 0.4167 V 2 96500
③ 将Z、F、n、T代入
0.42 Zn 2.303 8.314 298 2.303 8.314 298 lg PH 2 96500 Zn OH 2 2 96500
二次铜资源利用与铜的湿法冶金精讲
第20页/共91页
1）铜稳定存在的条件，防止铜腐蚀的环境条件，使铜以离子状态进入溶液（浸出）的条件，从溶液中还原铜的条件（电位、pH值）等。 2）CuO与Cu2O稳定存在的条件，从而可确定浸出氧化铜和氧化亚铜的条件。 3）选择氧化剂和还原剂。对于Cu2O的浸出应加一定的氧化剂，以使溶液保持一定的氧化电位。
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湿法炼铜技术在国内外正以前所未有的速度发展，标志着湿法炼铜已具有相当的水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及就地浸出方面将发挥更大的作用。 湿法炼铜工艺主要包括浸出－净化－电积等工序，其中又以萃取电积法为主。13.2 浸出过程的物理化学13.2.1 浸出过程的热力学基础 浸出过程是湿法炼铜的第一步，能否使铜从矿物原料中最多最快地转入溶液，使决定湿法炼铜成败的关键。必需了解和判断矿物中铜及其它组成分与溶剂作用的可能性、有价金属转入溶液的理论限度以及生成物的稳定状态。更重要的是需要给出这些问题的条件，以便通过热力学分析可达到这些目的。在浸出实践中，最重要的热力学指导是优势区图。 1、铜矿物浸溶过程中各体系的优势区图 （1）E-pH图
7.2-湿法冶金浸出过程
3）没有危险，便于使用
4）对设备的腐蚀性小 5）能再生循环使用
最重要的因素是成本！
表5-3
常用浸出剂及其应用
有的矿物很难溶解，需要加氧化剂。如空气中的氧 是一种优良的氧化剂。金属硫化物在无氧参加反应 时．达到水的临界温度也不溶于水。但只要有氧参加时，
在150℃就可以溶解。
3、浸出类型
浸出的分类方法很不统一。 （1）按浸出剂特点分类：可分为水浸出，酸浸 出，碱浸出，盐浸出、络合浸出，氯化浸 出，氧化浸出，还原浸出、细菌浸出等。表 5-3就是按浸出剂特点的浸出方法分类的。 （2）根据浸出原料分类：金属浸出．氧化物浸 出，硫化物浸出和其他盐类浸出。 （3）依浸出温度和压力条件分类：高温高压浸出 和常温常压浸出。
较多碱性脉石矿物时，用酸浸出很不经济，应用碱浸。
◆ 不同浓度的NaOH能直接用于浸出方铅矿、闪锌
矿、铝土矿、菱锰铁矿、白钨矿和独居石等。特别
是高品位矿石，比硫酸溶液浸出更能获得较纯净的
浸出液。
◆ Cu、Co、Ni等由于能与氨形成稳定配合物而易
于溶解在氨液中，使常压氨浸出法成为处理金属铜
和氧化铜的有效方法。As、Sb、Sn、Hg的硫化物能
A 线表示在上图中。
根据原电池反应原理，知道
a Fe 3 a Fe 2
对UO2的氧化反应。
2 2Fe3 UO2 UO2 2 Fe 2
从上图可以看出，随着反应的进行， 由于三价铁离子 活度不断下降和二价铁离子活度上升，而 降低，但
a Fe 3
UO 2
2
UO 2
则相反地由于 a UO 2 的升高而增大，
7.2.1
浸出物料及浸出剂
浸出是湿法冶金中最重要的单元过程。浸
电位-pH图
电位-pH平衡图罗国伟3090702056 金属0902 材料科学与工程摘要：综述了金属平衡电位与溶液pH值的关系、理论电位-pH图与实验电位-pH图的绘制，分析了电位-pH图在腐蚀研究应用中的理论判据以及它的局限性。
关键词：电位-pH平衡图；腐蚀；局限性。
前言电位-pH平衡图是由著名的比利时腐蚀科学家Pourbaix教授于1938首先提出的。
也称Pourbaix图[1]。
该图以元素的电极电位为纵坐标，以水溶液的pH值为横坐标,将一给定的元素-H2O体系中全部反应物和生成物的热力学平衡条件，即元素、元素离子和元素化合物的稳定化条件，集中地表示在一个图上。
这对于推断反应的可能性及生成物的稳定性，特别是对材料腐蚀的研究提供了极大的方便。
迄今为止，已有20多门学科领域接受并采用电位-pH平衡图来指导研究工作，对科学研究与生产实践带来了巨大的社会和经济效益。
1 电位-pH图的原理在金属腐蚀过程中，电位是控制金属离子化过程的因素，表征溶液酸度的pH值则是控制腐蚀产物的稳定性的因素。
1.1 平衡电位与溶液pH值的关系金属在水溶液中的腐蚀过程所涉及到的化学和电化学反应中，有的与电极电位有关而与溶液中的pH值无关，有的只与溶液中的pH值有关而与电极无关，有的则既与电极电位有关又与溶液的pH值有关。
电化学腐蚀热力学计算表明了3种不同反应类型各具特点：1）只与电极电位有关，而与溶液的pH值无关。
该反应的特点是只有电子交换，而不产生氢离子（或氢氧根离子）。
2）只与溶液的pH值有关，而与电极电位无关。
该反应的特点是只产生氢离子，无电子参与反应，因此构不成电极反应，而是单纯的化学反应。
3）既与溶液的pH值有关，又与电极电位有关。
该反应的特点是氢离子（或氢氧根离子）和电子都参与反应。
所以在一定温度下，反应的平衡条件既与电位有关，又与溶液pH值有关。
1.2 理论电位-pH图的绘制理论电位-pH图是根据体系的热力学数据绘制的。
H 2 O系电位-pH图
T
冶 金 物 理 化 学
-pH图 以Fe-H2O系 -pH图为例，说明在25℃下，
的一般绘制方法。
第一类反应: 只有H+参加，反应只与pH有关，如线③
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
式中，h=2，b=1，r=1，w=2，n=0, aFe(OH )2 1
G2 f GFe 2 2 f GH O 2
2
2+
Fe2
-
3+
2+
Fe3
Fe2
冶 金 物 理 化 学
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O pH=6.57-1/2 lg aFe2 Fe(OH)3+3H+=Fe3+＋3H2O ③
pH=1.53- 1/3 lg aFe3
Fe(OH)3+3H++e=Fe2++3H2O Fe(OH)2+2H++2e=Fe+2H2O = -0.047-0.059pH Fe(OH)3+H++e=Fe(OH)2+H2O
冶 金 物 理 化 学
-pH一般由热力学数据计算绘制，常见的 -pH
图有： 金属—水系 金属—络合剂—水系
硫化物—水系等。
高温 -pH图。
冶 金 物 理 化 学
（1） -pH图的绘制原理
-pH图是在给定温度和组分的活度（常简化为浓度）
或气体逸度（常简化为气相分压）下，表示电位与pH的 关系图。
浸出过程热力学－电位－pH图
湿法分离提纯过程
沉淀与结晶 离子交换与溶剂萃取
电位-pH图
⚫ 溶液除氧
江
浙 ⚫ 调节介质的pH值 > 9
⚫ 阴极保护：使 < -0.6V
⚫ 提高pH值及电位值，使Fe钝化
3
学 化 电 学 大 江 浙
4
φ-pH图的缺陷：
学
①忽略了溶液中 其他离子对平衡 的影响
化 ②金属氧化物不
一定具有保护作
③电位-pH图是热 力学平衡图，只
用
电 学
能预示金属腐蚀 的倾向性，而不 可能预示腐蚀速 度的大小
Fe2+ + 2e = Fe
浙江 Fe,稳定
2H+ + 2e = H2
0
2
4
6
8
10
12
14
pH
2
-pH图的意义
几个区域的意义：
学 腐蚀区：在该区域内，稳定的是Fe2+、Fe3+等可溶性离子
化 稳定区：处于热力学稳定状态，不被腐蚀
电 钝化区：处于热力学稳定的是把金属和介质隔开的氧化物保护膜。
学
大 从 -pH图上看，可采取以下措施防止Fe的腐蚀：
第二部分：电化学的应用
《电化学》第29讲
第10章 腐蚀电化化学学 电 Corrosion chemistry
大学 10.2 腐蚀电化学热力学
Thermodynamics of corrosion
浙江electrochemistry
10.2.2. 电位-pH图
2.0 Fe-H2O体系的部分 -pH图（298K）
/V
1.5
⑥
1.0
Fe3+
Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
第2章_金属腐蚀及电位-PH图
氢电极：H2(pH2)→ 2H++2e -
aH2 RT E (H ,H 2 ) = − ln( 2 ) 2F aH+
+
RT pH 2 =− ln ∅ − 0.0592pH 2F p
当氢气压力为103 Pa时，截距为正的0.0592 V，用红线表 示。
可见氢气压力越高，电 极电势越小。
所以将平行线以下称为 氢稳定区，以上称为水 稳定区。
电势-pH图的应用 从电势-pH图可以清楚地看出各组分生成的条件及稳 定存在的范围。 应用于：1. 离子分离，2. 湿法冶金，3. 金属防腐及解 决水溶液中发生的一系列氧化还原反应及平衡问题。
因为它表示的是电极反应达平衡时的状态，所以电 势-pH图也称为电化学平衡图。
氧电极的电势-pH图
对于氢和氧发生氧化还原生成水的反应可以安排 成一种燃料电池，电解质溶液的pH值可以在1-14的范 围内变动，暂时以酸性溶液为例，温度都保持在298 K。 根据氧电极的电极反应和电极电势的能斯特方程看 出，氧电极的还原电极电势与pH值的函数关系是一个 直线方程，截距是前两项之和， 斜率是-0.0592。设定 不同的氧的压力，可以得到不同截距的一组平行线。
设二价铁离子活度为 10-6 ，这常作为铁被溶 解的最低浓度，这时的 电势值为 -0.617 V。 二价铁离子浓度增大， 电极电势也增大，所以 (C)线以上是二价铁的 稳定区，以下是金属铁 的稳定区。
4. Fe2O3与 Fe2+
Fe2O3+6H++2e - →2Fe2++3H2O
RT aFe2+ ln 6 E (Ox/Red ) = E − aH + 2F a(Fe2+)=10-6
有色冶金原理(傅崇说版)部分课后习题解答 8
第八章习题与思考题1. 按简单的 Me-H 2O 系的三种类型的反应，绘制温度在 298K 下硫酸锌水溶液中含锌为 1.898mol·L -1 时的电位-PH图。
2. 当溶液中aFe 3+ 为1mol·L -1 时，按铁离子变化的3 个反 应绘制温度在298K 下的电位-PH 图。
3. 求溶液 PH=5,Au(CN) - 的活度为 10 -5 mol·L -1 时的εAu(CN) 2 - /Au值。
当 PH 值=9 时其值又为多少？两者相比哪 个 PH 值更有利于金的配合浸出？4. 对于 ZnS-H 2O 系，当有氧存在时，在下列二种条件下 锌稳定存在的是什么形式？（1）PH=-1,ε=0.4；（2）PH=3,ε=0.8。
解答：1.解：略2.解：略3.解： Au + +2CN - =Ag(CN)2 - (1)-) Au + +e=Au (2)Au+2CN - =Ag(CN)2 - +e查表 8-5 知：pH=5 时，p CN =6.4pH=9 时，p CN =2.59+p CN =9.4-log10 -2 +log(1+10 9-9.4) q e Au Au(CN)2 =-0.562+0.12 p CN +0.0591loga Au(CN)2-pH=5 时，p CN =6.4 , q e Au Au(CN)2 =-0.09V pH=9 时， q e Au Au(CN)2 =0.223V 所以 pH=5 时更有利于金的配合浸出。
4.解：（1）Zn 2+ +S(2)Zn 2+ +SO 4 2-。
湿法炼锌中浸出过程的基础理论
湿法炼锌中浸出过程的基础理论浸取浸取是湿法炼锌中的主要过程。
在此过程中一方面要将原料中的锌及锡等有价金属尽可能地完全溶解，使其进入溶液，以求得高的金属回收率。
另一方面要在浸出终了阶段，使一些有害杂质（例如Fe,As,Sb,Si等）从锌浸液中分离留在浸出渣中。
同时还力求获得沉降速度快，过滤性能好、易于液固分离的浸出矿浆。
湿法炼锌中，使用浸出的原料主要包括：硫化锌精矿经过焙烧所得到的焙烧料（焙砂及烟尘）、氧化锌精矿，硫化锌精矿以及冶炼厂在生产过程中，产出的粗氧化锌粉及氧化锌烟尘等。
在浸出中，虽然有用盐酸溶液浸出的报道，但主要是用硫酸溶液浸出。
由于浸出原料的性质差异浸出方法也有不同。
根据原料的组成及性质不同，因而有：（1)焙烧料常规浸出工艺；(2)焙烧料热酸浸出工艺；(3)硫化锌精矿氧压浸出工艺；(4)氧化矿酸浸工艺；(5)粗氧化锌及铅锌烟尘的酸浸工艺。
但在上述几种浸出工艺中，焙烧料的酸浸工艺目前居主要地位。
浸出过程的基础理论焙烧料的浸出热力学A 电位E-pH图和金属离子在水溶液中的稳定性各种金属离子在水溶液中的稳定性与溶液中金属离子的电位,pH值、离子活度、温度和压力等有关，湿法冶金广泛使用电位E-pH图来分析浸出过程的热力学条件，电位E-pH 图是将水溶液中基本反应的电位与pH值的变化关系表示在图上。
从图上不仅可以看出各种反应的平衡条件和各组分的稳定范围，还可判断条件变化时平衡移动的方向和限度。
下面简要说明在常温（25℃）下，浸出时固液相间多相反应的吉布斯自由能变化和平衡式，及电位E-pH图的绘制与应用。
浸出过程的有关化学反应可用下列通式表示。
aA＋nH+＋ze ==== bB＋cH20根据反应的特点，可将反应分为(a) (b)、（c）三类，第(a)类反应中仅有电子迁移,H+或OH-没有变化，即电位E与pH值无关的氧化还原反应，其反应的吉布斯自由能变化为这时吉布斯自由能的变化转变为对外所作最大有用功，因氢标为零，式中可用φ电动势E，即—△Gө= zFEө前一种反应（a)可以看成是后一种反应(b)的特例，即m=n,表明M（m-n）+不是离子而是金属状态，因而方程式最后一项为零。
湿法冶锌中性浸出电解沉积
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.3 浸出速度及影响因素
(4) 中性浸出作业实践
3.1-焙砂的中性浸出
思考题
1、什么是中性浸出？中性浸出液一般由哪几项组成？浸出终 点的pH值一般是多少？
2、中性浸出的目的是什么？ 3、中性浸出过程中如何控制铁不进入溶液中？其原理是什么？ 中性浸出时添加二氧化锰的作用是什么？为什么浸出后期还要 鼓风强化二价铁的氧化？中性浸出除了不让铁进入溶液之外， 还有哪几种金属被排除进入渣中？其原理是什么？ 4、中性浸出后渣中还含有大量的锌，它们主要以什么状态存 在？
3.1-焙砂的中性浸出-3.1.1中性浸出热力学基础
中性浸出化学变化主要包含锌的浸出分离 、铁的氧化沉淀和 砷锑与铁共沉淀的过程。 锌焙砂中性浸出过程是焙烧矿氧化物的稀硫酸溶解和硫酸盐 的水溶解过程。Zn、Fe、Cu、 Cd 、Co 和Ni的氧化物均能有效 地溶解，而CaO和PbO则生成难溶的硫酸盐沉淀。 CaO + H2SO4 = CaSO4↓ + H2O PbO + H2SO4 = PbSO4↓ + H2O 实际生产中终点 pH 值控制在 5.5 以下，从而除去浸出液中的 Fe、As和Sb，如果高于此值，就会生成Zn(OH)2沉淀，降低锌的 浸出率。这一点可从图3-10的氧化物稳定区域图中可以看到。
3.1-焙砂的中性浸出
3.1.1-中性浸出热力学基础
3.1.2- Fe2+的氧化及As、Sb共沉淀 3.1.3-浸出速度及影响因素
3.1.4-浸出主要设备
3.1-焙砂的中性浸出
中性浸出-采用废电解液、二氧化锰和硫酸等对焙砂进行 浸出，控制终点pH值接近中性的浸出过程。 中性浸出目的： (1) 使 Zn 尽可能地全部溶解到浸出液中，提高 Zn浸出 率； (2) 使有害杂质尽可能进入渣中，达到与锌分离的目的。 中性浸出过程中为了使铁和砷、锑等杂质进入浸出 渣，终点pH值控制在5.0~5.2左右。 中性浸出渣中有大量锌存在 (含锌 20 ％左右) ，所以 中性浸出渣必须进一步处理以回收锌。
H2O系电位pH图PPT课件
明反应自发进行的条件，指明物质在水溶液中稳
化理 定存在的区域和范围，为湿法冶金的浸出、分离 学化 和电解等过程提供热力学依据。
学
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冶
金冶 物金
-pH一般由热力学数据计算绘制，常见的 -pH 图有： 金属—水系
理物 金属—络合剂—水系
化理 硫化物—水系等。
学化 高温 -pH图。
学
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冶
（1） -pH图的绘制原理
冶
金
物
第7章 电解质水溶液
理
化
学 1
冶 金冶 物金 标题添加 理物 点击此处输入相
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化理 学化 标题添加 学 点击此处输入相
总体概述
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冶
主要内容
金冶 物金 理物 化理
浸出过程热力学－电位－pH图 湿法分离提纯过程
沉淀与结晶 离子交换与溶剂萃取
学化 金属的电沉积过程
物金 2 .3 0 3 R T hh a R r h 只有e参加：只与电位有关
h a R r
理物
0.059lg n
aB b aR r
化理 有H+ 、e参加：与pH、电位都有关
学化
0.0591gaB bh0.059pH
n
aR r n
学 无H+ 、e参加：与pH、电位都无关
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冶 金冶 物金 理物 化理 学化 学
在水溶液中进行的反应，根据有无电子
物金 和氢离子参加，可将溶液中的反应分成四
理物 类。这四类反应可以是均相，也可以是多
化理 相反应，如气-液反应，固-液反应等。主要 学化 分为四类反应的实例。
学
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In2S3-H2O系电位-pH图
In2S3-H2O系电位-pH图
俞小花;谢刚;李永刚;杨大锦;刘春侠
【期刊名称】《材料与冶金学报》
【年(卷),期】2008(007)001
【摘要】通过热力学计算,给出了In2S3-H2O系的反应平衡式及电位-pH的关系式,并绘制了25 ℃和150 ℃下In2S3-H2O系的电位-pH图,为含硫化铟的矿物高温氧化浸出提供了一定的热力学数据.
【总页数】4页(P26-29)
【作者】俞小花;谢刚;李永刚;杨大锦;刘春侠
【作者单位】昆明理工大学,材料与冶金学院,昆明,650093;昆明理工大学,材料与冶金学院,昆明,650093;云南冶金集团总公司,技术中心,昆明,650031;云南冶金集团总公司,技术中心,昆明,650031;昆明理工大学,材料与冶金学院,昆明,650093
【正文语种】中文
【中图分类】TF111.3
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(3)
中性浸出液各组分的活度值
元 素 Zn
Fe
Cd
Co
Ni
Cu
浓 度 ， 1.988
3.58?10 -4 4.45?10 -3 20?10 -4 8.525?10 -5 4.72?10 -3
mol.L-1
0.035 1
0.476 1
1
0.53
a
6.955?10 -2 3.58?10 -4 2.12?10 -3 2.0?10 -4 8.525?10 -5 2.50?10 -3
三价铁离子就以氢氧化铁沉淀析出，与溶液中的锌分离。 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 aZn2+=1时，沉淀析出Zn(OH)2的PH值为5.9。
线③为一条斜线，其斜率为-0.0591。
用同样的方法，可以分别作出Cu、Cd、Co、Ni、Fe等 金属的Me-H2O系电位-PH图。为了便于了解锌焙砂浸出时 及其他组分的行为，把锌的电位-PH图和其他金属的电位－ PH图重合在一张图上，如图8-1所示。
由图8-1可以看出：当锌离子浓度为1.988mol.L-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5.2~5.4之间时，
Lga -1.158 -3.4465 -2.674 -3.7
-4.07
-2.6
将aZn2+=6.955 × 10-2代入上例三个平衡关系式中，就可以 确定Zn-H2O系电位-PH图中三条直线的具体位置，如图81所示：
线①为水平线:εZn2+/Zn=0.763+0.0295lg(6.955×10-2)=-0.797 线②为垂直线:PH=5.9-1/2lg(6.955 × 10-2)=6.321；
在图8-1中绘制有两组杂质铁的Fe-H2O系电位-PH关系 线，分别表示Fe3+的活度为100和10-6，中性浸出液中铁的含 量介于两组活度之间。同时，从图中可以看出，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。
锌在浸出液浸出过程中的主要反应：
Zn2++2е=Zn
εZn2+/Zn=-0.763+0.0295logaZn2+
(1)
Zn(OH)2+2H+=Zn2++2H2O
PH=5.9-1/2logaZn2+
(2)
Zn(OH)2+2H++2е=Zn+2H2O
εZn(OH)2/Zn=-0.763-0.0591PH