第三篇湿法冶金原理PPT课件

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14.2 置换沉淀法净化
2 置换沉淀过程的动力学
置换过程的动力学方程在大多数情况下， 置换速度服从一级反应速度方程（n=1）：
dCMe1
d
KCM n e1
（14-9）
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14.2 置换沉淀法净化
影响置换过程及反应结果的重要因素 ： （1）置换金属与被置换物结合物的组成 （2）置换温度 （3）置换金属用量 （4）置换金属的比表面积 （5）置换时搅拌的作用 （6）溶液的阴离子和表面活性物质的作用 （7）氧的还原与氢气的析出
高温高压有利于硫化沉淀，在现代湿法冶金中 已发展到采用高温高压硫化沉淀过程。
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14.2 置换沉淀法净化
1 置换沉淀过程的热力学
用较负电性的金属从溶液中取代出较正电性金属的反应叫做置 换沉淀。置换反应为：
z 2 M 1 z 1 e z 1 M 2 z e 2 M 1 z 1 e M 2 z 2 e （14-6）
M e M 0 e 2.3z0 F R3T lg aMz e
（14-12）
2 .3R 03 T 2 .3R 03 T
H F p. HzFlg p H 2
（14-13）
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14.3 加压氢还原
• 电位与Me2+离子浓度以及与溶液的pH的关系
增大氢还原反应的 还原程度有两个途径：
•第一个途径是靠增大氢 的压力和提高溶液的pH 值来降低氢电极电位；
第三篇 湿法冶金原理
第十四章 浸出液净化
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第十四章 浸出液净化
[教学内容]:
离子沉淀法、置换沉淀法、
加压氢还原法和共沉淀法净化浸出液
[教学要求]:
了解湿法冶金过程中浸出液净化的几种
常用方法；
理解离子沉淀法、置换沉淀法、加压氢
还原法的热力学过程分析；
了解共沉淀法及其他净液方法。
[教学重点和难点]:
离子沉淀法、
置换沉淀法、
加压氢还原法. 的热力学过程分析
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第十四章 浸出液净化
14.1 离子沉淀法净化 14.2 置换沉淀法净化 14Байду номын сангаас3 加压氢还原 14.4 共沉淀法净化 14.5 其他
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14.1 离子沉淀法净化
所谓离子沉淀法，就是溶液中某种离子 在沉淀剂的作用下，形成难溶化合物形态而 沉淀的过程。
p H 1.5 1 1 2lo K sg (p M)e S 1 2loM g 2 e
（14-4）
1
1
p H 1.5 1 6lo K . sg (p M 2 S 3 e )3loM g 3 e
（14-5）
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14.1 离子沉淀法净化
结论：
生成硫化物的pH值，不仅与硫化物的溶度积有 关，而且还与金属离子的活度和离子价数有关。
反应平衡条件可表示如下
1 0z R 1FT ln1 2 0zR 2FT ln
（14-7）
如果两种金属的价数相同，在平衡状态下，溶液中两种金属离
子活度之比可用下式表示：
1 2
10(
0 2
1 0)zF
2.303 RT
（14-8）
结论：从热力学角度考虑，在许多场合下，用置换沉淀法有可
能完全除去溶液中被置换的金属. 离子
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14.3 加压氢还原
1 加压氢还原过程的热力学分析
用氢使金属从溶液中还原析出的反应可表示如下：
Mze 1 2zH 2 M ezH
G (3 ) z( F M e H )
（14-10） （14-11）
如果 Me H 反应（3）便可向金属还原的一方进
行，直到 Me H 时建立平衡为止。
结论：形成碱式盐的平衡pH值与Mez+的活度 ( Mez )和价数（z）、
碱式盐的成分（α和β）、阴离子的活度
( M
ey
)
和价数（y）有关。
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14.1 离子沉淀法净化
1 硫化物的沉淀
• 硫化物沉淀分离金属，是基于各种硫化物的溶度积不同，凡溶 度积愈小的硫化物愈易形成硫化物而沉淀析出。
• 硫化物沉淀的热力学分析
为了达到使主体有价金属和杂质彼此分 离的目的，工业生产中有两种不同的做法：
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；
二是相反地使有价金属呈难溶化合物沉淀，而 杂质留在溶液中，这个过程称为制备纯化合物的沉 淀法。
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14.1 离子沉淀法净化
1 氢氧化物及碱式盐的沉淀
•第二个途径是靠增加溶 液中金属离子浓度来提 高金属电极的电位。
图14-2 25℃下金属电位与Me2+离子浓度以及
氢电位与溶液的pH的关系
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14.3 加压氢还原
2 加压氢还原过程的动力学分析
根据用氢从苏打溶液中还原钒和铀以及从氨溶液中还原铜等方 面的动力学研究结果，表明在强烈搅拌溶液以充分消除扩散因素的 条件下，还原反应属于零级反应，其速度可用下列通式表示：
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14.1 离子沉淀法净化
1.2 碱式盐的沉淀
设有碱式盐， MezyA M(O e H )z其形成反应可用下式表示
()M z e y zA y zO H M zye M A (O e )H (2)
同样可以推导出：
p(2 H ) 2 .3 G z ( 0 0 2 )R 3 T lo K w g z loM g z eyloA y g （14-2）
1.1 氢氧化物沉淀
生成难溶氢氧化物的反应都属于水解过程。金属
离子水解反应可以用下列通式表示：
Mez+＋zOH－＝Me(OH)z(s)
（1）
可以推导出Mez+水解沉淀时平衡pH值的计算式 ：
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p(1 H )zloK sg p lg K wzloM g ze
（14-1）
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14.1 离子沉淀法净化
硫化物在水溶液中的稳定性通常用溶度科来表示：
Me2Sz=2Mez+＋zS2－
K s( p M 2 S ze ) [M z ]2 e [S 2 ]
可导出一价、二价、三价金属硫化物沉淀的平衡pH值的计算式分别为：
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pH 1.5 1 2loK s g (p M 2S) e loM g e
（14-3）
结论：
▪ 形成氢氧化物沉淀的pH值与氢氧化物的溶度积和溶液中金 属离子的活度有关。 ▪当氢氧化物从含有几种阳离子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值最低，即其溶解度最小 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值更小的溶液中形成氢氧化物。 这个决定氢氧化物沉淀顺序的规律，是各种湿法冶金过程的 理论基础之一。