濕法冶金PPT課件

1、 3.反應(yīng)的 等于生成物的 減去反應(yīng)物的 例： 三、影響物質(zhì)穩(wěn)定性的主要因素 物質(zhì)在水溶液中的穩(wěn)定程度主要取決于溶液的PH值，電位及反應(yīng)物的活度。 1.PH值對(duì)反應(yīng)的作用，以硅酸鈉分解為例； 2.電位對(duì)反應(yīng)的作用，以Zn置換H2為例； 3.物質(zhì)活度對(duì)反應(yīng)的作用。0G0G0G33)(3OHFeOHFe3000)(09833OHFeOHFeGGGG)256.157(3586.10544.694)(163.212KJ自菌悍直朵涎剩煮邯栗謬絡(luò)晉柿代然蟹枚驚茍氖床晴歧酪鋼壕場(chǎng)躥冉芹渤濕法冶金1濕法冶金1第1頁(yè)/共93頁(yè) 四、PH、及物質(zhì)活度對(duì)反應(yīng)作用的熱力學(xué)計(jì)算 1.有H+參加，但無(wú)電子得失的酸堿中和反

2、應(yīng)： 求反應(yīng)的 列平衡常數(shù)關(guān)系式 列等溫方程式 OnHMenHOHMenn2)(0298GnHMenRTKcRTGlnln0298nHMenHOHMenOHMennnKc)(2)lg(lg303. 2nHMenRT)(lg303.2nPHRTnMenMennRTGPHlg1303. 20298聰巳佩寞冶郡一敦況兆違靶滴存鳴嬸決暢悲膏哎臺(tái)馭殿壟臟訟力貿(mào)互乳樹(shù)濕法冶金1濕法冶金1第2頁(yè)/共93頁(yè) 將n、R、T、 值代入上式，求平衡時(shí)PH值。 例：求 (298K) 時(shí), 反應(yīng)的平衡PH值，并判斷不使Fe3+沉淀的條件。 解： 2.有電子得失，但無(wú)氫離子參加的簡(jiǎn)單氧化還原反應(yīng) 式子的推導(dǎo)過(guò)程 由能斯特

3、公式： nMeOHFeHOHFe23333)(1 . 03Fe)(276150298JG3lg31298314. 83303. 227615FePH94. 11 . 0lg3161. 1MezeMezZFKcRTGlnZFG0298MeMeMeMeMeMeZZZZFRTZFRTZFGln)ln(0/0298即：叛他閥哦坦沏進(jìn)遷郊煌包蛤攏銳爺卜儈破勘膳籮秩真陀譴嘆帽哉檢帽菱居濕法冶金1濕法冶金1第3頁(yè)/共93頁(yè) 計(jì)算步驟： a：計(jì)算或查表求標(biāo)準(zhǔn)電極電位 b：將R、T、Z、F、 值代入上式求 R=8.314 F=96500 例：求 反應(yīng)在298K。 時(shí)的平 衡電極電位，并說(shuō)明要做Zn2+以Zn的形

4、式沉將析出，需 要電極電位多少？ 解： 求反應(yīng) 3.有H+參加，也有電子得失的氧化還原反應(yīng)0/ MeMeZZMeZneZnZ2lmolZZn/1 . 0)(141760298JG)(733. 01 . 01ln965002298314. 8763. 0V 0.733(V)-)(763. 09650021417696500202980/2VGZnZn 求Zn2+能以Zn析出咐家砍癱屬翱瓣斟花哼駱偷譽(yù)持慫臻繳綱臉鍍囊壽蹲乓詣?dòng)昧獬毯炆糯礉穹ㄒ苯?濕法冶金1第4頁(yè)/共93頁(yè) 根據(jù)能斯特方程： 得： 例： 求反應(yīng)OhHbBzenHaA2ZFGZFKcRTGln0298nHaAbBZFRTZFGln0

5、298nHaAbBZFRTZFGlg303. 20298)lg(lg303. 20/nPHZFRTaAbBBAPHZFRTZFRTaAbBBA303. 2lg303. 20/O2HZn 2e 2H Zn(OH)22)(804160298JG輾自屏緝擇而朝本琳眺親桔界襖崎荒筆束屈盅瑪磷暖舊笨照樂(lè)擅幽詭近女濕法冶金1濕法冶金1第5頁(yè)/共93頁(yè) 求 將Z、F、n、T代入 作業(yè)：求下列反應(yīng)在298K、1atm時(shí)的-PH關(guān)系式。 VZnOHZn4167. 0965002801460/2PHOHZnZn965002298314. 8303. 2lg965002298314. 8303. 242. 02PH

6、0591. 042. 0OHHFeeHHFe2230023FeeFeOHAlHOHAl23333請(qǐng)愚毛屯淺碼佃巢孔桓唁滯謝貝彤肺航足轟爭(zhēng)翹侄籌弓互羚嘶撿焉訓(xùn)燦退濕法冶金1濕法冶金1第6頁(yè)/共93頁(yè)2. 水的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)分析 一、水的穩(wěn)定區(qū)對(duì)生產(chǎn)的意義 1.判斷參與過(guò)程的各種物質(zhì)與溶劑(水)發(fā)生相互作用的可 能性。 2.它是金屬-H2O系的-PH圖的一個(gè)組成部分 二、水在過(guò)程中有可能發(fā)生的反應(yīng)及-PH關(guān)系式 1.在給定條件下，溶液中有電極電位比氫更負(fù)的還原劑存 在，對(duì)于下二反應(yīng)，其都屬于有電子得失，也有H+參加 的氧化還原反應(yīng)。 2H+ + 2e = H2 (酸性) 2H2O + 2e = H2

7、 + 2OH- (堿性)褒蓬衛(wèi)轍閃誓捂軍賓遭松宵篆燥愉謠脫斧蝗鈞搓蠢薩穿豺棟嗓沃紛眼擴(kuò)削濕法冶金1濕法冶金1第7頁(yè)/共93頁(yè) 2. 在給定條件下，溶液中有電極電位比氫更正的氧化劑存 在。以下兩反應(yīng)亦屬于有電子得失，也有H+參加的氧化 還原反應(yīng)。 O2 + 4H+ + 4e = 2H2O (酸性) O2 + 2H2O + 4e = 4OH- (堿性)PHZFRTZFRTaAbBBA303. 2lg303. 20/22lg965002298314. 8303. 20HPH2lg0295. 00591. 0HPPH 22402/1lg303. 2OHOHOPZFRT2lglg303. 240298O

8、HPZFRTZFG泌史墓塑霹趨繼晶憋稀賠淚無(wú)糟擎脾安搖或請(qǐng)吩揉嘛瑰硅親奸娟符抿近膘濕法冶金1濕法冶金1第8頁(yè)/共93頁(yè) 三、水的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū) 區(qū)：位于區(qū)域 中，其電極 電位高于氧的電極電位的氧化 劑都會(huì)使水分解而析出氫氣。 區(qū)：水的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū) 區(qū)：位于區(qū)域中，其電極 電位低于氫的電極電位的還原 劑，在酸性溶液中能使氫離子 還原而析出氫氣。PHPO4lg965004298314. 8303. 29650044743822PHPO0591. 0lg0148. 0229. 12空原攘習(xí)湖選蟲(chóng)棍啦妙諜潭楔芯夸鏈捻貨垣刁灼嬌彰趟駝爐玫是裔家盤嫌濕法冶金1濕法冶金1第9頁(yè)/共93頁(yè) 因此水溶液中當(dāng)電勢(shì)低

9、于a線，則水將被分解析出H2，高于b線則析出O2，只有在a、b線之間H2O才是穩(wěn)定的。或者說(shuō)所有在水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，其氧化還原電勢(shì)應(yīng)在a線、b線之間，否則將導(dǎo)致水分解析出H2或O2。 思考題： 1、水的穩(wěn)定性受到破壞的標(biāo)志是什么？ 2、氫氣和氧氣的壓力對(duì)水的穩(wěn)定性有什么影響？ 3、濕法冶金過(guò)程適宜的區(qū)域應(yīng)該是哪區(qū)？欺霉呂綴糙唁逝凰柯秋夯碳扼狽腺窖呻慰沂捌票丑均翁莉擋御緩喲粗昏盟濕法冶金1濕法冶金1第10頁(yè)/共93頁(yè)3. 電位-PH圖的繪制方法與分析 一、概念及作用 在給定的溫度和組分活度(氣相分壓)下，描述反應(yīng)過(guò)程 電位與PH的關(guān)系圖。 -PH圖可以表明反應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行的條件，指出物質(zhì)在水溶液中

10、穩(wěn)定存在的的區(qū)域和范圍，為濕法冶金的浸出、凈化、電解等過(guò)程提供熱力學(xué)依據(jù)。 二、-PH圖的繪制方法和分析 1.確定體系中可能發(fā)生的各類反應(yīng)，并寫出其平衡方程式 2.根據(jù)有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)，求算 、 3.求算各反應(yīng)的電極電位及PH的計(jì)算公式；0TG0/ BA豪瞅鰓區(qū)講酣佛緣底養(yǎng)廬攝男賃繳挫溯趣音宜壞硯蝕償惑零罩賺四精鑷泅濕法冶金1濕法冶金1第11頁(yè)/共93頁(yè) 4.根據(jù)給定的組分活度或氣相分壓等條件，計(jì)算各反應(yīng)在一定溫度下的及PH值； 5.將的結(jié)果表示在以(V)為縱坐標(biāo)和以PH為橫坐標(biāo)的圖上，便得體系在給定條件下的-PH圖。三、-PH圖的繪制（以Zn-H2O系為例）查明在給定條件（如溫度等）下系統(tǒng)中穩(wěn)

11、定存在的物種及其標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能， 25時(shí)Zn-H2O系中穩(wěn)定存在的物種及其標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能見(jiàn)P202；列出系統(tǒng)中的有效平衡反應(yīng)，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能； 計(jì)算各反應(yīng)平衡時(shí)與PH關(guān)系式 ；.將各平衡反應(yīng)的-PH關(guān)系式作圖 在座標(biāo)系中。 餐澇劊痙湍煞踐奔濫咎啄熒晌轎逆漳薩瘸杏釁某籽甄需澗誰(shuí)怒臟羌早企烴濕法冶金1濕法冶金1第12頁(yè)/共93頁(yè) Zn-H2O系 -pH圖 （25，Zn2+的活度為1）涼讓斤皿泣針攬膚首鄧膘嚴(yán)謗刃搔逸摸催鄧列祁譜翻漢儲(chǔ)滁禿州鐮灸哈剮濕法冶金1濕法冶金1第13頁(yè)/共93頁(yè)四、-PH圖的分析 1.可以確定水的穩(wěn)定性。 2.圖中點(diǎn)、線、面的意義 點(diǎn)：-PH圖中往

12、往是三條線相交于一點(diǎn)，代表三個(gè)反應(yīng) 在該點(diǎn)平衡共存。 線：代表一個(gè)平衡反應(yīng)。 面：表示組分的穩(wěn)定區(qū)。 3.確定穩(wěn)定區(qū)的方法。 4.-PH圖在濕法冶金中的應(yīng)用。 對(duì)金屬氧化物而言，在pH較小或很大的條件下，可分別以陽(yáng)離子或含氧陰離子形態(tài)溶入溶液，因此可用酸或堿浸出，但堿浸法除對(duì)某些兩性金屬氧化物（如Al2O3）以及酸性較強(qiáng)的氧化物（如WO3）外，對(duì)大多數(shù)金屬氧化物而言，所需堿濃度過(guò)大（pH達(dá)15以上），不容易實(shí)現(xiàn)。唇忌感未遁喲垢儉死寇煮源碧埂償鶴千賣蓄壁呼些挎啦淹縮榮歐開(kāi)胯葷椽濕法冶金1濕法冶金1第14頁(yè)/共93頁(yè)4. 礦物浸出 一、浸出的實(shí)質(zhì)及溶劑 浸出的實(shí)質(zhì)是利用適當(dāng)?shù)娜軇谝欢l件下使礦

13、石中的一種或集中有價(jià)成分溶出，而與其中的脈石和雜質(zhì)分離 溶劑應(yīng)具有以下特性 能選擇性的迅速溶解原料中的有價(jià)成分； 價(jià)格低廉并能大量獲得； 不與原料中的雜質(zhì)或脈石發(fā)生作用； 沒(méi)有危險(xiǎn)，便于使用； 能夠再生使用。 工業(yè)中一般溶劑有：水、酸(硫酸、鹽酸等)、氨溶液和堿溶液、鹽溶液(金銀浸出時(shí)用氰化物)。炯券先豺婚鯨差屑堡囤灸筑哦匿粱叫武酞垂狼李蕊固氛嘩譚切威架日岳愧濕法冶金1濕法冶金1第15頁(yè)/共93頁(yè) 二、浸出的幾大類型 1. 簡(jiǎn)單溶解： 2.化學(xué)溶解： 3.電化學(xué)溶解： 三、浸出過(guò)程的熱力學(xué)分析 1、例： P163 圖7-3 Cu-H2O系電位-PH圖分析 a. CuO在PH4（T=298K）的

14、酸度下，即能被浸出； b. 對(duì)多價(jià)金屬的氧化物而言，其低價(jià)的易被浸出，而高價(jià)的則相對(duì)較難。 c. 對(duì)所有氧化物而言，溫度升高時(shí)，浸出所需的PH降低，說(shuō)明從熱力學(xué)角度來(lái)看，溫度升高對(duì)酸浸出過(guò)程不利。24233244242)(CueCuWONaSCaCOCONaCaWOZnSOOHZnSO溶液硫劑翠蛾設(shè)芬萎圍冰亮篇院皺舷紳貓鐳柯訛輪贈(zèng)軟嫉貢藝獰瑩呂柵灸鍺惦濕法冶金1濕法冶金1第16頁(yè)/共93頁(yè) 2、鈾的氧化物的浸出分析 根據(jù)UH2O系的電勢(shì)-pH圖，使UO2浸出可能有三種方案：a）簡(jiǎn)單的化學(xué)溶解：UO2+4H+=U4+2H2O當(dāng)溶液中U4+活度為1時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行的條件是：pH 1.45b）氧化溶解：

15、UO2= 其條件是應(yīng)有氧化劑存在，且氧化劑的氧化還原電勢(shì)應(yīng)高于0.22V，常用的氧化劑有Fe3+、O2等。 2eUO22U-H2O系的 -pH圖韓床推緣皿磊錨晝餒掃揭房處垃漏煞許瞥償撂山茫蜀佯槽依撥駱偵側(cè)祖聞濕法冶金1濕法冶金1第17頁(yè)/共93頁(yè) c）還原溶解，即有還原劑存在下被還原成U3+進(jìn)入溶液 UO2+e+4H+=U3+2H2O 這種方案在實(shí)踐中不能用。因從圖可知，欲使UO2還原成U3+所需還原劑的還原電勢(shì)應(yīng)低于a線，此時(shí)它將同時(shí)分解水析出H2。 對(duì)于U3O8而言，只能在控制一定pH值的條件下進(jìn)行氧化浸出，即： U3O8+4H+=3 +2H2O+2e 四、課堂練習(xí)： 根據(jù)P173 ZnS

16、-H2O系的電位-PH圖分析： 1、ZnS浸出途徑及反應(yīng)方程式 2、在圖示條件下，各浸出方案的條件 3、工業(yè)生產(chǎn)中可采用的浸出方案和理由22UO共嗅崎侍棟粒悲屎鋼詫訃風(fēng)卷杭卒買弄賢帛喚智遏繕剃惦律枉耳爪芥拿悶濕法冶金1濕法冶金1第18頁(yè)/共93頁(yè)五、影響浸出速度的因素 浸出反應(yīng)是溶液與固體物質(zhì)之間的多相反應(yīng)，它主要由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成： a)溶劑的外擴(kuò)散 b)溶劑的內(nèi)擴(kuò)散 c)溶劑在固體表面吸附 d)被吸附的溶劑與礦物之間的浸出反應(yīng) e)反應(yīng)產(chǎn)物的解吸 f)反應(yīng)產(chǎn)物的外擴(kuò)散 影響浸出速度的主要因素有：礦塊大小、過(guò)程的溫度、礦漿的攪拌速度和溶劑的濃度。酥明坎撫虹異唇戴懲凍護(hù)第診摸姓縣臻乏針礫橋餌裁

17、厭漲嗓富崔餾籽痰逛濕法冶金1濕法冶金1第19頁(yè)/共93頁(yè)作 業(yè) 1、用電位-PH圖分析ZnS直接浸出可能的方法（用方程式表示）2、右圖是Zn-H2O系的-PH圖： 1）寫出圖中線條a、b及 1、4上所發(fā)生的反應(yīng)； 2）圖示條件下分別用酸和堿浸出ZnO礦的適宜條件是什么？3）濕法煉鋅選擇用酸浸出ZnO而不用堿浸出，為什么？只伊處準(zhǔn)駁撒影普詛睬澡哭試搔旭孤凳伴奈求覽筑食喂忌碰額銑喲蘇勵(lì)拇濕法冶金1濕法冶金1第20頁(yè)/共93頁(yè)5. 溶液的凈化 一、凈化的目的及作用 工業(yè)上經(jīng)常使用的主要凈化方法有：離子沉淀法、置換沉淀法和共沉淀法。 二、離子沉淀凈化法 1.概念：溶液中某種離子在在沉淀劑的作用下，形成

18、溶解度很小的難溶化合物而沉淀的方法。一是使雜質(zhì)呈難溶化合物形態(tài)沉淀，有價(jià)金屬留在溶液中；二是使有價(jià)金屬呈難溶化合物形態(tài)沉淀，而雜質(zhì)留在溶液中。 2.中和水解法ZMennZZnRTGPHOnHMeHOHMeOHMeZOHMelg1303. 2)()(02追問(wèn)惦慚副自嚇資廈湍伎房深壹希攣諺扒量笛浚烴訓(xùn)姥溝夕番愚采暇澡捅濕法冶金1濕法冶金1第21頁(yè)/共93頁(yè) 若已知?dú)溲趸锶芙舛菿sp，水的離子積Kw 在實(shí)際生產(chǎn)中，純凈的氫氧化物只能從稀溶液中生成，而在一般溶液中常常是形成堿式鹽而沉淀析出，堿式鹽沉淀的PH值低于純氫氧化物。即當(dāng)溶液中PH增加時(shí)，先沉淀析出的是金屬堿式鹽。且高價(jià)金屬離子的沉淀PH低于

19、低價(jià)離子。 3.硫化物的沉淀法 以氣態(tài)的H2S作為沉淀劑，使水溶液中的金屬離子呈硫化物形態(tài)沉淀析出的方法。其原理是基于各種硫化物的溶度劑不同，凡溶度劑愈小的硫化物愈易形成硫化物沉淀而析出。 以二價(jià)金屬離子為例分析其熱力學(xué)計(jì)算ZMeZKwKspZPHlg1lglg1絳亭局八茍綴瘸蒙爛倉(cāng)呵箋頤健彭融家豢履締縛宣第彬彰哉睡站袱丁浮隕濕法冶金1濕法冶金1第22頁(yè)/共93頁(yè) 在298K的溶液中，H2S的飽和濃度為0.1mol/l。 即： 取 Ki = 10-22 則： (二價(jià))22222SHSHSMeMeS22222SHSHKiSMeKsp2121221010HKiSKiSHPHKspKspMeHMe2

20、)10lg(lg10232232223210lglglg21MeKspPH2lg2/1lg2/15 .11MeKsp饒磚園證蓋訣搶歉酵舶豫援軀瓷府臉濫界薩貞莉郊稀舔瞞淑甄拋嘛您幣穴濕法冶金1濕法冶金1第23頁(yè)/共93頁(yè) 推導(dǎo)一價(jià)、三價(jià)金屬離子的計(jì)算公式。 (一價(jià)) (三價(jià)) 若PH實(shí)PH平 則：硫化物沉淀是穩(wěn)定的。 PH實(shí)PH平 則：金屬離子是穩(wěn)定的。 4.硫化物沉淀的強(qiáng)化措施 提高H2S的分壓，有利于提高H2S溶解度，有利于沉淀 提高溫度，H2S離解度增大，沉淀反應(yīng)速度加快，但 H2S溶解度降低，硫化物溶度積增加，不利于沉淀。但 總的來(lái)說(shuō)溫度對(duì)沉淀有利。 故高溫、高壓有利于硫化沉淀的進(jìn)行。

21、作業(yè)： P200 3 6 MeKspPHlglg2/15 .113lg3/1lg6/15 .11MeKspPH直牡鉆汕嘔韋謄矩焊只冕罐諺魂俐汪憊假孟逸還高滋翌脈穗普腔振糠硼仔濕法冶金1濕法冶金1第24頁(yè)/共93頁(yè)6. 置換沉淀凈化 一、置換沉淀的應(yīng)用 用較負(fù)電性的金屬置換溶液中的較正電性金屬，以使正 電性金屬離子沉淀除去的方法。 例：用鋅粉置換硫酸鋅溶液中的銅離子 二、置換沉淀的熱力學(xué)分析 在有過(guò)量置換金屬存在的情況下，上述反應(yīng)將一直進(jìn)行到平衡為止。即一直進(jìn)行到兩種金屬的電極電位相等時(shí)。 44ZnSOCuZnCuSO1221211221MeZMeZMeZMeZZZ2211lnln2211ZZM

22、eMeFZRTFZRT膨八艱磋靠狀倫事猶佳基酵勝僳竄詞橫憚氯你軒藍(lán)頗辛發(fā)澗磐關(guān)龐匣澄社濕法冶金1濕法冶金1第25頁(yè)/共93頁(yè) 三、置換沉淀過(guò)程的熱力學(xué) 置換速度服從一級(jí)反應(yīng)速度方程 溫度、置換金屬用量、置換金屬比表面積、攪拌等。 四、例：一種廢水溶液中含Cd2+為0.05，含F(xiàn)e2+為1，298K時(shí) 向其中投入鐵屑，能否將鎘置換出來(lái)？該置換反應(yīng) 的置換常數(shù)為多少？已知： (k=17.82 不能置換)VCdVFeCdCdFeFe403.044.0/22岡株掠油召搪弄曰咐倆護(hù)造劣區(qū)煞煽賄埃粒愚凋殆誤菜尚茬艙鹵僧謹(jǐn)助毅濕法冶金1濕法冶金1第26頁(yè)/共93頁(yè)7. 加壓氫還原 一、反應(yīng)通式的分析 要使反

23、應(yīng)向右進(jìn)行 - = 即： 由此得： 即氫只能還原比其更正電性的金屬。ZHMeHMeZ222/1HzeZHMezeMeZ0G000GGG2/HHMeMeZFZFGZ)(/2eMMeHHZZF2/HHeMMeZ峙豺丑頁(yè)靈稚喳敝顱滑敷烘革炕她瞬叭置諧捐蜀薊牽橫磋令叔末蠢矢淖奶濕法冶金1濕法冶金1第27頁(yè)/共93頁(yè) 二、加壓氫還原的熱力學(xué)條件 由能斯特方程： 1.由上分析可知，增大加壓氫還原的途徑有： 1)增加溶液的PH值； 2)增加 的壓力； 3)增加溶液中 的活度。 2.還原程度的確定 即：22lg303. 2303. 2lg303. 2/0/HHHMeMeMeMeMePZFRTPHFRTZFRT

24、ZZZ2HPZMe22lg303. 2303. 2lg303. 20/HMeMeMeHHeMMePZFRTPHFRTZFRTZZZRTZFPZZPHMeMeHMeZZ303. 2lg2lg0/2查佬縱魏斡驢訖當(dāng)氫輻膨嘔澤刮奴酣攫割辱松氨搏撼沫肺熟孔源弓謙粱瓦濕法冶金1濕法冶金1第28頁(yè)/共93頁(yè) 3.加壓氫還原的結(jié)論 用氫從溶液中還原金屬的可能性，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電 位的比較加以確定。 正電性的金屬可以在溶液的任何酸度下用氫還原； 負(fù)電性的金屬還原，則需要較高的PH，如用氨溶液可 以滿足要求。 三、加壓氫還原的動(dòng)力學(xué)分析 在強(qiáng)烈攪拌溶液以充分消除擴(kuò)散因素的條件下，還原反 應(yīng)屬于零級(jí)反應(yīng)。因而吸附

25、和發(fā)生氫活化作用 ( )的固體表面愈大,還原反應(yīng)也就進(jìn)行愈迅速.因此工業(yè)條件下，往往在還原前把適當(dāng)?shù)墓腆w(通常為待還原金屬的粉末)加入溶液中。 隨著溫度和壓力的提高，還原反應(yīng)的速度將增加。H（H22慌咒暇祁扮彰腥般精滬潦歲鍘俏蹲頒療畜鴿倔擇修收款呆尉縱桂灘祥臺(tái)嗜濕法冶金1濕法冶金1第29頁(yè)/共93頁(yè) 作業(yè)： 1.在含Ni2+的溶液中沉淀鎳，已知溫度為298K、PH=5.5，溶液與壓力為1atm的H2接觸，平衡時(shí)溶液中Ni2+活度為多少？若維持氫壓不變。將PH值升高至PH=6.5，平衡時(shí)Ni2+活度為多少？若維持PH=5.5不變，使氫氣壓力升至10132.5KPa，平衡時(shí)溶液中Ni2+活度為多少

26、？計(jì)算結(jié)果說(shuō)明什么問(wèn)題？ 解： 反應(yīng)平衡時(shí)： 即： 當(dāng)PH=5.5 2HPVNiNi246.0/2HNiHNi22222/HHNiNi22lg296. 0246. 00.0296lgP-0.0592PH-HNiatmPH122lg296. 0246. 05.50.0592-Ni31005. 22Ni痛漲黔謎吻底桑得辱競(jìng)硯惕洱釘白娥紡允牲過(guò)啦咆泡羔采爾膛釬冒冠炙票濕法冶金1濕法冶金1第30頁(yè)/共93頁(yè) 當(dāng)PH=6.5 當(dāng)PH=5.5 (100 atm) atmPH122lg296. 0246. 06.50.0592-Ni51005. 22NiKPaPH5 .10132222lg296. 0246

27、. 00.0296lg-5.50.0592-NiNi51005. 22Ni夠抗瘁蛙排臆憚敢舷種臉奠向痔挖胞贍焦葫頗搜讕披悅咒淹漫違底酶禿曾濕法冶金1濕法冶金1第31頁(yè)/共93頁(yè)8. 結(jié)晶沉淀動(dòng)力學(xué)分析一、影響產(chǎn)物化學(xué)組成、粒度及形貌的因素 1、產(chǎn)物化學(xué)組成的影響因素 當(dāng)溶液中存在有多種離子時(shí)，加入反號(hào)離子沉淀劑，則溶度積小者優(yōu)先沉淀析出。 25時(shí) CuS 的溶度積 = 7.941037， NiS 的溶度積 = 3.981020。 向 NiSO4溶液中加入 S2離子，可以選擇性地將雜質(zhì)銅以硫化物沉淀形式除去。 當(dāng)溶液對(duì)各離子的過(guò)飽和度都極大或者溶液中不同離子沉淀的溶度積相差不大時(shí)，離子往往以共沉

28、淀的形式結(jié)晶析出。 稀土元素性質(zhì)極為相似，它們的氫氧化物、草酸鹽等的溶度積相差無(wú)幾，總是共同沉淀形式析出 。 覺(jué)伴銷猴再遇項(xiàng)侯重蘑顯密冉脆戮扇認(rèn)哲窄渠隆朋答壕嫁劃誤訛濫低沿舉濕法冶金1濕法冶金1第32頁(yè)/共93頁(yè) 2、產(chǎn)物粒度的影響因素 炙患榆宇把崎鬃年膘卷畢舒將鋼轉(zhuǎn)厄聲贓泣類咸搗寄鴦?lì)U瀝乖峭顯貞瀾氧濕法冶金1濕法冶金1第33頁(yè)/共93頁(yè) 加入晶種成為結(jié)晶核心 迅速降低過(guò)飽和度 抑制成核 有利于得到粗粒。 有些添加劑可以在晶體表面吸附 抑制晶體(某些晶面)的生長(zhǎng) 有利于得到粗粒。 結(jié)晶微環(huán)境的影響 如：在微乳液中的沉淀過(guò)程。 陳化的影響 小顆粒逐漸溶解，大顆粒自動(dòng)長(zhǎng)大。 鋸單恬撫酷敝餃利呵騰詩(shī)

29、嫂臼印陛和雀于龜楚得視摹得諜摹欠垢菠斯?fàn)畋鍧穹ㄒ苯?濕法冶金1第34頁(yè)/共93頁(yè) 3、產(chǎn)物形貌的影響因素 林知澎滔煎錄陋鍬佳謠蹈幽敗拼籌傍進(jìn)殆玻鋅孩筍硒消呂滯浸潛酥出剮課濕法冶金1濕法冶金1第35頁(yè)/共93頁(yè)過(guò)飽和率 (S) 和離子強(qiáng)度 (I ) 對(duì)ZnO結(jié)晶形貌的影響桃忠蹤換嗽檄疲權(quán)沿舞佑搶進(jìn)何征寵卻搗止組編響柑絨幀廁屋炔哲伐寬介濕法冶金1濕法冶金1第36頁(yè)/共93頁(yè)壟牧用醋薩檀塢大假涅胰包塞祭纏戀健醬棧腺游鱉云廉啪烷寂預(yù)霸枉碴尼濕法冶金1濕法冶金1第37頁(yè)/共93頁(yè)第八章 離 子 交 換 和 溶 劑 萃 取第一節(jié) 離子交換的基本概念 利用離子交換劑來(lái)分離和提純物質(zhì)的方法就稱為離子交換法。

30、離子交換法所使用的離子交換劑分為兩大類：無(wú)機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑。 無(wú)機(jī)離子交換劑，主要是一類鋁硅酸鹽晶體。如泡沸石之類的物質(zhì)。 有機(jī)離子交換劑包括磺化煤及合成離子交換樹(shù)脂，它是目前工業(yè)上主要的使用對(duì)象。孟益脈柵仰材勘貝寞戌憤扎臣放篷奴致餃賠僳褲張接署囊栗驟妙泅莎逃命濕法冶金1濕法冶金1第38頁(yè)/共93頁(yè)一、離子交換樹(shù)脂 1、離子交換樹(shù)脂：是一種不溶解于溶劑的帶有能夠離解的功能團(tuán)的高分子化合物，它由以下幾部分組成： 高分子部分：主干，常為聚苯乙烯或聚丙烯酸酯等 線狀高分子化合物，它起連接樹(shù)脂的 功能團(tuán)的作用。交聯(lián)劑部分：骨架，決定樹(shù)脂性能，通常為二乙烯 苯，它將高分子部分交聯(lián)起來(lái)，使之

31、具有三度空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 功能團(tuán)： 固定在樹(shù)脂上的活性離子基團(tuán)，決定樹(shù)脂 的性質(zhì)和交換能力。 均愧眼暑虜疚逃仍閃英凜蕩倚衍庇玉更捌弟最閻陵俊搐華哪賞配銑讀膝哮濕法冶金1濕法冶金1第39頁(yè)/共93頁(yè) 交聯(lián)度：樹(shù)脂中含有交聯(lián)劑的百分重量稱之為交聯(lián)度，用符號(hào)“”后的數(shù)字表示（如 4、 10，表示交聯(lián)度為4%和10%），交聯(lián)度大小可表示樹(shù)脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的緊密程度，它的大小決定了樹(shù)脂的機(jī)械強(qiáng)度和溶脹性等性質(zhì)，也影響到交換容量。 交換容量：以每克干樹(shù)脂或每毫升濕樹(shù)脂上的交換離子的摩爾數(shù)或克數(shù)表示，交換容量又可分為總交換容量、操作容量、漏穿容量和全容量。 操作容量：在一定的交換條件下所達(dá)到的實(shí)際交換容量，它隨工

32、藝條件和操作方式面異。 謊葷牡饋艦扼嘎序快靳把告兩薩棉躊閑敏吐膿搜臂晦氖考拯孫蚤加即任擬濕法冶金1濕法冶金1第40頁(yè)/共93頁(yè) 離子交換樹(shù)脂可分為以下二大類型： 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：樹(shù)脂的功能團(tuán)是酸性的，其上的氫離子可被溶液中的陽(yáng)離子交換。 如果將骨架表示為R（帶有固定離子），則陽(yáng)離子交換反應(yīng)以下式表示： 2RH + Ca2+ R2Ca + 2H+ 陰離子交換樹(shù)脂：樹(shù)脂的功能團(tuán)是堿性的，其上的陰離子可被溶液中的陰離子交換。 在陰離子交換的情況下則反應(yīng)表示為： 2RCl + R2SO4 + 2Cl_ 24SO悅熾吟丹漢盒米嶺習(xí)懦態(tài)代卿淺笨麓拙跳旗鋪餓倘喬誨逞朗湛阻涵瘡靳柞濕法冶金1濕法冶金1第41頁(yè)

33、/共93頁(yè)2、離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)合成的離子交換樹(shù)脂在結(jié)構(gòu)上與塑料相似，但由于其中含有離子化基團(tuán)而在電化學(xué)上又具有活性。離子交換樹(shù)脂的骨架由碳?xì)滏湹母呔酆峡臻g網(wǎng)絡(luò)組成，其中固定著電荷符號(hào)不同的固定離子(見(jiàn)書P230)。 樹(shù)脂進(jìn)行離子交換的能力，與活性基的離解程度有關(guān)，離解程度大的其交換能力大，且交換條件較寬。據(jù)此，可把陽(yáng)離子交換樹(shù)脂分成強(qiáng)酸性和弱酸性兩類；陰離子交換樹(shù)脂分為高堿性和低堿性兩類。笑寞有庚千彪淚砍禮騁英亨錦適巳創(chuàng)早紉援沿簧羊淮孔西臀煙察項(xiàng)懸殃槐濕法冶金1濕法冶金1第42頁(yè)/共93頁(yè) 離子交換樹(shù)脂的合成，類似生產(chǎn)塑料那樣，采用多聚或縮聚有機(jī)化合物單分子體的過(guò)程，使之形成分子碳?xì)滏湹目臻g

34、網(wǎng)絡(luò)。 例：RSO3H 國(guó)產(chǎn)強(qiáng)酸732樹(shù)脂 R：代表樹(shù)脂中的網(wǎng)狀高分子聚合物的骨架部分； SO3H：磺酸基，代表樹(shù)脂的活性基團(tuán)(SO3- )； R-SO3H又稱為H+型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可用符號(hào)H表示。如果活性基團(tuán)上的H+被其它陽(yáng)離子如Na+、NH4+等取代，就稱為Na+型、 NH4+型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，或稱鹽型?？捎梅?hào)Na 、NH4表示。診疫綢換把固鍍垃莫?dú)q溯舅遂通簡(jiǎn)托掂允藉孽墑美關(guān)善淚駱囪戮慮趾檔汁濕法冶金1濕法冶金1第43頁(yè)/共93頁(yè)練習(xí)1： RN(CH3)3Cl 國(guó)產(chǎn)強(qiáng)堿性711樹(shù)脂 R：代表_； N(CH3)3Cl ：季胺鹽基，代表_； 固定離子是_; R- N(CH3)3Cl又稱為_(kāi)

35、型陰離子交換樹(shù)脂，可用符號(hào)_表示。如果活性基團(tuán)上的Cl-被其它陰離子如OH-、SO4-等取代，就稱為_(kāi)型、 _型陰離子交換樹(shù)脂，可用符號(hào)_、_表示。 練習(xí)2： RCOOH 國(guó)產(chǎn)弱酸724樹(shù)脂 COOH：羧基 武嘉銘詳頃豆釘釜獨(dú)受愧儡崗左味吻昧蒲函蘊(yùn)葬稻鏡瞪夫措瓶頑堅(jiān)或醉泵濕法冶金1濕法冶金1第44頁(yè)/共93頁(yè) 3、基本性能 溶脹性：樹(shù)脂浸入水中后產(chǎn)生膨脹，稱為溶脹。 外形與顆粒大?。呵蛐?，用樹(shù)脂在水中膨脹后通 過(guò)篩孔的目數(shù)來(lái)表示，用于冶金生產(chǎn)的樹(shù)脂一般為60-150目。 密度：一般用樹(shù)脂的濕視密度及濕真密度表示，它們都是在樹(shù)脂充分溶脹后的密度值。濕視密度一般在0.6-0.9g/ml，為了使樹(shù)脂

36、在水中不上浮，樹(shù)脂的濕真密度必須大于1，一般在1.04-1.3g/ml ， 化學(xué)性能：離子交換樹(shù)脂具有酸或堿的化學(xué)反應(yīng)性能，它主要取決于樹(shù)脂上功能團(tuán)的性質(zhì)。版霧裸癬啦彎藥糊略腕袋詢軟缸謠盲書價(jià)晾治豹磕牽擁瀾郎彈氦于皋墓堵濕法冶金1濕法冶金1第45頁(yè)/共93頁(yè)二、淋洗劑 使吸附在樹(shù)脂上的離子重新解吸下來(lái)的溶液稱為淋洗劑，它分為無(wú)機(jī)淋洗劑和有機(jī)淋洗劑兩類。 無(wú)機(jī)淋洗劑大多是無(wú)機(jī)酸、堿、鹽的溶液。 有機(jī)淋洗劑大多是有機(jī)絡(luò)合劑，如EDTA等。 有色冶金生產(chǎn)利用離子交換樹(shù)脂可以解決： 貧溶液中的金屬富集或提??； 分離性質(zhì)相近的元素； 溶液的凈化除雜； 污水處理及高純水的制備；酸博限努槍癬峭譜正墩搔孕暮惋

37、唇珠?，嵵肓栉谎蚣?jí)寥曹鴕池謄握埔浙盎濕法冶金1濕法冶金1第46頁(yè)/共93頁(yè) 三、離子交換技術(shù)分類 1、簡(jiǎn)單離子交換分離法 將溶液流過(guò)離子交換柱，使溶液中能夠起交換作用的離子或交換能力強(qiáng)的離子吸附到樹(shù)脂上，而其它不起作用的離子或交換能力弱的離子則隨溶液流出，接著用水洗去交換柱中殘留的溶液后，再用適當(dāng)?shù)牧芟磩⒁盐皆跇?shù)脂上的離子淋洗下來(lái)。 2、離子交換色層分離法 根據(jù)所用淋洗劑的不同，該法分為置換色層分離法和淋洗色層分離法。 戶艙限犬破下弗芳芯銜鞘寺譏燈個(gè)學(xué)赫嵌遏繞柏走新厘凈騰砸甜夸圭畝蟄濕法冶金1濕法冶金1第47頁(yè)/共93頁(yè)三、離子交換平衡當(dāng)樹(shù)脂有電解溶液接觸時(shí)，便發(fā)生離子交換，直到達(dá)平衡。分

38、配比等于交換離子在樹(shù)脂中和溶液中的濃度之比值： DA=分離系數(shù)等于離子分配比之比值：分離系數(shù)是一個(gè)方便的定量特征值，可借以說(shuō)明樹(shù)脂分離反離子A和B的能力，也就是可說(shuō)明樹(shù)脂的選擇性能。)()(_BAABABABCCCCDDTAACC其尺曼跌四漫曼披汕兵傅墊彥焉審雨世膽烘浩墮沼蹭咳痘傳服晾橇繡碘豁濕法冶金1濕法冶金1第48頁(yè)/共93頁(yè)四、離子交換動(dòng)力學(xué) 樹(shù)脂和溶液中的離子交互反應(yīng),包括如下五個(gè)步驟： (1)溶液中的離子通過(guò)圍繞樹(shù)脂表面的液體薄膜交界層，達(dá)到樹(shù)脂表面； (2)到達(dá)樹(shù)脂表面的離子進(jìn)入樹(shù)脂的交聯(lián)網(wǎng)孔中,向樹(shù)脂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散； (3)擴(kuò)散進(jìn)入樹(shù)脂顆粒內(nèi)部的離子與樹(shù)脂中可交換離子發(fā)生化學(xué)交換反

39、應(yīng)）； (4)被交換下來(lái)的離子在樹(shù)脂交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)向樹(shù)脂表面擴(kuò)散； 擬江煙唆弟仙毀誰(shuí)角郝舞寢禹鑷砸核矛泵扛傾嵌種涪秉梳垮柳茬脆耿珠舟濕法冶金1濕法冶金1第49頁(yè)/共93頁(yè)(5)被交換下來(lái)的離子從樹(shù)脂表面向溶液中擴(kuò)散。 上述五個(gè)步驟中的(1)、(2)、 (4)、(5)均為擴(kuò)散過(guò)程，(3)是離子交換過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)離子交換反應(yīng)是較快的，因此總的離子交換過(guò)程受擴(kuò)散過(guò)程控制。 影響交換過(guò)程速度的因素： 樹(shù)脂顆粒大小、樹(shù)脂的性質(zhì)、溫度、交換離子的性質(zhì)、溶液濃度及攪拌等。究氈瓶惟姓我息硫我悍滌罷布衡白皖郝孵瞅覽占澤兌知鼓故膩蔑寄春播扯濕法冶金1濕法冶金1第50頁(yè)/共93頁(yè)五、離子交換法凈化鎢酸鈉溶液 采用

40、離子交換法凈化鎢酸鈉溶液，可同時(shí)完成凈化除砷、磷、硅、錫等雜質(zhì)并將Na2WO4轉(zhuǎn)型成(NH4)2WO4，除雜主要基于溶液中各種陰離子對(duì)強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的親和力不同。 各種陰離子對(duì)強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的相對(duì)親和力順序如下：FCOOCHOHCISCNBrCrONOICOSO3432424續(xù)菏杏硝帶揀犬吭蔣論澆加頤氫葦后羔捕貉匯搶階淋腐滓征翹友孺撲詐迭濕法冶金1濕法冶金1第51頁(yè)/共93頁(yè) 和 對(duì)樹(shù)脂的親和力基本相同，大體上大于 和 及 ，而小于 。 在堿性的Na2WO4溶液中，鎢、鉬分別以 和 形態(tài)存在，利用上述性質(zhì)上的差別可優(yōu)先吸附在樹(shù)脂上，而與 、 等離子分離，同時(shí)通過(guò)淋洗過(guò)程還可進(jìn)一步除

41、去部分被同時(shí)吸附的雜質(zhì)，達(dá)到凈化提純的目的。 以上離子交換凈化過(guò)程主要經(jīng)吸附、淋洗、解吸三步驟： 24WO24OMO34AsO23SiOOHCI24WO24OMO34AsO23SiO嗜聲嘲豁溢薄足捶凳檀妨葷嫌妊誅渦妨浴昂差含詫荔膨煽枷盔峽刁翟砰遙濕法冶金1濕法冶金1第52頁(yè)/共93頁(yè) 1、吸附 含磷、砷、硅、錫等雜質(zhì)的粗鎢酸鈉溶液用CI-型陰離子交換樹(shù)脂進(jìn)行吸附，由于樹(shù)脂和溶液存在著CI-和 離子濃度的差別，因而發(fā)生以下吸附反應(yīng)： 2R NCI+Na2WO4=(R N)2WO4+2NaCI使 被樹(shù)脂吸附，而 、 等陰離子難被吸附而大部分隨交后液排放。 2、淋洗 由于CI-或OH-對(duì)樹(shù)脂的親和力

42、比 、 等雜質(zhì)大，利用CI-或OH-的溶液可將樹(shù)脂上與 一道吸附24WO24WO34AsO34PO34AsO23SiO24WO仔熊血貴爵乍凰謹(jǐn)扮榆藕垂曝椰笛幌海音饞幣成聰頒編諾抨傭你澇卜斧婉濕法冶金1濕法冶金1第53頁(yè)/共93頁(yè)的上述雜質(zhì)置換下來(lái)，其反應(yīng)為： (R N)3AsO4+3CI-=3R NCI+AsO43- 3、解吸 當(dāng)吸附有 的樹(shù)脂與濃的含CI-溶液接觸，則CI-將被吸附的 置換，使之進(jìn)入溶液，同時(shí)樹(shù)脂重新轉(zhuǎn)型成CI-型，解吸反應(yīng)為： (R N)2WO4+2CI-=2R NCI+WO42- 工業(yè)生產(chǎn)中一般用5mol/L的NH4Cl-NH4OH溶液作解吸劑。24WO24WO巧泄鞘藥搪

43、弄盾厚瞥趨窒趣女醚央箭斯又躁倡舅慘似臍淮耍蓬營(yíng)需退至棍濕法冶金1濕法冶金1第54頁(yè)/共93頁(yè)第二節(jié) 溶劑萃取一、概述 利用有機(jī)溶劑從與其不相溶的液相中把某種物質(zhì)提取出來(lái)的方法稱之為溶劑萃取法。在濕法冶金中，溶劑萃取是一種分離、富集或純化金屬的方法，其實(shí)質(zhì)是把一種物質(zhì)從一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)液相的過(guò)程。 在濕法冶金中，溶劑萃取用于處理從礦石原料浸出或分解等過(guò)程得來(lái)的含雜質(zhì)溶液。根據(jù)原液的組成及性質(zhì)，合理選擇使用萃取劑和稀釋劑是萃取成敗的關(guān)鍵。艙吏外臻賜蒲聯(lián)經(jīng)氫館春買快童曹怠府盧綜藏忽馭好輸蕾夜促噓叢鎳針濤濕法冶金1濕法冶金1第55頁(yè)/共93頁(yè)二、萃取過(guò)程的基本參數(shù)1、分配比 分配比是當(dāng)萃取體系平衡

44、時(shí)，被萃物在有機(jī)相中的總濃度與其在水相中的總濃度之比值，以符號(hào)D表示 D表示在一定條件下萃取劑萃取金屬離子的能力，分配比越大，金屬離子越易被萃入有機(jī)相。水水水有有有321321ccccccccD頰患啥而奢看九取擔(dān)退誤盂結(jié)吧憚賞飛外材潮柳韌綱冷招削埠淌樞柱鎬弦濕法冶金1濕法冶金1第56頁(yè)/共93頁(yè) 2、萃取率 萃取率是被萃物（溶質(zhì)）進(jìn)入有機(jī)相的量占被萃物原始總量的百分率，以符號(hào)E（q）表示： 100100100SSSVVDDCVVCVCE量總始原的物萃被被萃物在有機(jī)相中的量蚌兵慎砧罩幫喝梨航冪煎麗探逼喇皺旦戮葡并皮滋后犯壞述鞏負(fù)毛噶佑誡濕法冶金1濕法冶金1第57頁(yè)/共93頁(yè) 式中：Vs有機(jī)相體積

45、 V料液的體積 令 R稱為相比 上式說(shuō)明，分配比越大，萃取率越高；R越小，萃取率越高。萃取率越高，萃取劑萃取金屬離子的能力越強(qiáng)。3、萃取比（E）：又稱萃取系數(shù)，等于有機(jī)相中被萃物的量與平衡水相中被萃物的量之比。 1001RDDERVVSDRCVVCES嗆吮詐蛾刮不網(wǎng)娠搓創(chuàng)樓摹映興諱搐灘譽(yù)貳疾濱綏廚耪履宮拉莢吳葷轟瞇濕法冶金1濕法冶金1第58頁(yè)/共93頁(yè)4、分離系數(shù) 分離系數(shù) ：表示物質(zhì)間可分離的難易程度，它等于溶質(zhì)1和溶質(zhì)2的分配比D1和D2的比值，即： 值反應(yīng)了兩種溶質(zhì)自水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相難易程度的差別， 越大，說(shuō)明兩物質(zhì)越易分離，萃取的選擇性越好； 值愈接近1，則分離效果愈差；若 =1，則表

46、明兩種溶質(zhì)不能萃取分離。在實(shí)際應(yīng)用中，要求萃取體系的 2。21DDBABABABABABABA荊侵陛詩(shī)饅蹲捐怔屎遵謾茸伊刮陶岳勘駿鈞念太晌宙發(fā)瘟病唾奧饋蹄臘厲濕法冶金1濕法冶金1第59頁(yè)/共93頁(yè)三、萃取體系及表示法 1、萃取劑及其性質(zhì) 萃取劑是一種有機(jī)試劑，它能夠與被萃取物發(fā)生作用，生成一種不溶于水而易溶于有機(jī)相的化合物，從而合被萃取物由水相轉(zhuǎn)入有機(jī)相。萃取劑有室溫時(shí)可以是液體，也可以是固體。 理想的萃取劑應(yīng)滿足以 下要求： （1）有選擇性，即被分離的元素有較高的分離系數(shù)。 （2）有高的萃取容量，即一定體積的萃取劑能容納較多的金屬離子。幫凡倔卿委紡經(jīng)痊兜棠閩慶釘閃紅澇體顱訖嬸兔棺壘墜控糯攏聯(lián)

47、鼓崩垢蔓濕法冶金1濕法冶金1第60頁(yè)/共93頁(yè) （3）在萃合液反萃后易于再生。 （4）易于與水相分離，即兩相的密度要有較大差別，粘度要小，表面張力要大。 （5）操作安全，無(wú)毒、不易燃、不揮發(fā)。 （6）穩(wěn)定，便于儲(chǔ)存。 （7）價(jià)廉，來(lái)源充足。 有色冶金生產(chǎn)中常用的萃取劑有胺鹽、醇類、酮類、羧酸類、磷酸類等。蛙受飾票祁澀盛墾泵謅捍翅幻硬紙氏曰殃琢撒泵邵烤戀孜或渾擻劈郊悄腹?jié)穹ㄒ苯?濕法冶金1第61頁(yè)/共93頁(yè)2、稀釋劑及其性質(zhì) 稀釋劑是指在萃取過(guò)程中不與被萃取物發(fā)生化學(xué)作用，只改變有機(jī)相的物理化學(xué)性質(zhì)如比重、粘度等的溶劑。稀釋劑僅起溶劑作用，不改變有機(jī)相的化學(xué)性質(zhì)，故又稱為惰性溶劑。 稀釋劑在萃取

48、過(guò)程中主要有以下三種作用： （1）改變萃取劑的濃度，以便調(diào)節(jié)與控制萃取能力，使之有利于元素的分離。 （2）改變萃取劑的萃取性能。（3）改變萃合物在有機(jī)相的溶解度。 常用的稀釋劑有烴及取代烴，工業(yè)生產(chǎn)中最常用的稀釋劑是煤油。懂概焚培庭甚仆積鍺匪瓣釜羌耿崩殲得賂償逼眾捶鵝枝寺訣瘋號(hào)齋蕭揭是濕法冶金1濕法冶金1第62頁(yè)/共93頁(yè)3、萃合物 萃取劑與被萃取物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的不易溶于水相而易溶于有機(jī)相的化合物，通常是一種絡(luò)合物。4、鹽析劑及其對(duì)萃取的影響 鹽析劑是溶于水相不被萃取、又不與金屬離子絡(luò)合，但能促使萃合物的生成，從而有利于萃合物轉(zhuǎn)入有機(jī)相的無(wú)機(jī)鹽類。由鹽析劑而提高被萃取物萃取率的現(xiàn)象稱為鹽析

49、效應(yīng)。5、萃取體系表示法 被萃取物(起始濃度)/水相組成/有機(jī)相組成萃合物的分子式忘未挨芋申悶墅針匠潔啄屢揣鍵函彩帚某辯避巒磺火廳貳漂俘量妹鋤迢賞濕法冶金1濕法冶金1第63頁(yè)/共93頁(yè)例： 表示被萃物是五價(jià)的Ta、Nb離子，萃取前它們的濃度為100克/升，水相的組成為4M濃度的硫酸和8M的氫氟酸。有機(jī)相的組成為80%的TBP作萃取劑，20%的煤油作稀釋劑，萃合物的分子式為H2TaF63TBP及H2MbF63TBP。練習(xí)：濕法煉鎢時(shí)用萃取法除鉬 1、 體系 2、 體系TBPFNbTaHTBPMHF、SOMHNbTa3%8084100,624255煤油升克TBPOHWMo2266,EHPADEDT

50、AWMo266,亭龍伶妥垛感處垂攪戲囚糊翰銻獅栽秧朔籬攀糊滋硒甘猴饒茨繹咸爍抱淵濕法冶金1濕法冶金1第64頁(yè)/共93頁(yè)四、萃取過(guò)程及方式1、萃取過(guò)程 萃取過(guò)程一般可分為三個(gè)主要階段： 萃?。簩⒑斜惠腿∥锏乃芤号c有機(jī)相充分接觸，合萃取劑與被萃取物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)結(jié)合生成萃合物而進(jìn)入有機(jī)相。兩相充分接觸前的溶液稱為萃取原液或料液，兩相充分接觸后的水溶液稱為萃余液或殘相、殘液；含有萃合物的有機(jī)相叫萃取液或負(fù)載有機(jī)相。 洗滌：用一種水溶液（通常為空白水相）與萃取液充分接觸，使機(jī)械夾帶的和某些同時(shí)進(jìn)入有機(jī)相的雜質(zhì)被洗回到水相中去的過(guò)程。線始狂易新舟予咐贅李掠撂診滿郴來(lái)饞太擊財(cái)駐歧欄眨豪婚瑟雀共駒麗靡濕法

51、冶金1濕法冶金1第65頁(yè)/共93頁(yè) 反萃?。河靡环N水溶液與經(jīng)過(guò)洗雜后的萃取液充分接觸，使被萃取物重新自有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相，這個(gè)與萃取相反的過(guò)程稱為反萃取。所使用的水溶液稱不反萃取劑。經(jīng)過(guò)反萃后的有機(jī)相可以返回再使用。2、萃取方式 含有被萃取組分的水溶液與有機(jī)相充分接觸，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后被萃取組分在兩液相間的分配達(dá)到平衡，兩相分層后，把有機(jī)相與水相分開(kāi)，此過(guò)程稱之為一級(jí)萃取。生產(chǎn)實(shí)踐中，一級(jí)萃取常不能達(dá)到分離、提純、富集的目的而需要多級(jí)萃取。將經(jīng)過(guò)一級(jí)萃以后的水相與另一份新有機(jī)相充分接觸，平衡后分相稱之為二級(jí)萃取，多級(jí)洗滌和多級(jí)反萃的含義類同。珠訖勃撥涪焉軸冊(cè)由綏敗汽凰螢菩哀皮憲他之淮棲翰輝顛墅稿趴肛

52、速更你濕法冶金1濕法冶金1第66頁(yè)/共93頁(yè) 上述使有機(jī)相和水相多次接觸，從而大大提高分離效果的萃取工藝叫做串級(jí)萃取。串級(jí)萃取按有機(jī)相與水相流動(dòng)的方式不同分為錯(cuò)流萃取、逆流萃取、分餾萃取、半逆流萃取及回流萃取。生產(chǎn)上采用較多的是分餾萃取，其次是逆流萃取與回流萃取。 多級(jí)連續(xù)逆流萃?。喊延袡C(jī)相和料液從萃取器的兩端加入，兩相逆流而行。料液萃余液萃取液有機(jī)相伴喻尤佐略秒讒酞獨(dú)拄窯翌奶闊好越恬認(rèn)寄輸雖眠烘杭迂留擺腰馭廊罪濕濕法冶金1濕法冶金1第67頁(yè)/共93頁(yè) 分餾萃?。悍逐s萃取就是加上洗滌段的逆流萃取。 回流萃?。夯亓鬏腿?shí)際上是分餾萃取的一種改進(jìn)，用以分離性質(zhì)極相近的兩元素，可以提高產(chǎn)品純度，增強(qiáng)

53、分離效果。（A、B兩元素，A易被萃取，B難被萃取，在進(jìn)行分餾萃取時(shí)， A、B分別以純態(tài)進(jìn)入萃取液和萃余液中。為了提高A與B的純度，使分餾萃取中的萃取有機(jī)相含有一定量的B ，料液萃取液有機(jī)相萃余相洗滌段萃取段勸炒壞詳朔府懦臍脯羔預(yù)嘩拜歉址天財(cái)暴師斑限擱楞零蜜蛤庶墳引份稍猩濕法冶金1濕法冶金1第68頁(yè)/共93頁(yè)或使洗滌劑中含有一定量的A，則萃取段水相中殘存的少量A會(huì)與有機(jī)相中的B純發(fā)生交換，進(jìn)而提高了水相B的純度；而在洗滌段，有機(jī)相中含的少量雜質(zhì)B會(huì)與洗滌劑中的純A進(jìn)行交換，進(jìn)而提高有機(jī)相A的純度。）五、萃取劑的分類和萃取機(jī)理 1、萃取劑的分類 工業(yè)用萃取劑可分為兩類： 中性萃取劑：萃取劑分子能與

54、被萃取的溶質(zhì)形成牢固的配位鍵。 液體離子交換萃取劑：萃取劑分子中的無(wú)機(jī)陰離子或陽(yáng)離子能與水溶液中的同名離子之間發(fā)生離子的交換反應(yīng)，它分為陰離子交換和陽(yáng)離子交換兩種類型的萃取劑。 徘抄鍛誕湊庸幸司隔衛(wèi)別撣桿高衣備殃哈冉濘魔酮櫥瘟儉羚銜類孩糟禾洪濕法冶金1濕法冶金1第69頁(yè)/共93頁(yè) 按照采用的萃取劑不同，可把萃取分為以下三類：用中性萃取劑進(jìn)行的萃取、用陰離子交換劑進(jìn)行的萃取、用陽(yáng)離子交換劑進(jìn)行的萃取。2、中性萃取劑進(jìn)行萃取 該法的機(jī)理是用中性的有機(jī)萃取劑與被萃取物的中性化合物結(jié)合成中性絡(luò)合物而被萃取進(jìn)入有機(jī)相。 溶劑化：當(dāng)金屬離子與萃取劑分子直接以配位鍵結(jié)合時(shí)，稱為一次溶劑化；萃取劑分子與金屬離

55、子通過(guò)氫鍵與第一配位層的分子相結(jié)合，稱為二次溶劑化。 中性萃取劑進(jìn)行萃取又可稱為中性溶劑絡(luò)合物萃取或溶劑化萃取，該法在稀有金屬工業(yè)中應(yīng)用較廣，如鈾、釷、稀土分離工藝 妮瀝會(huì)縮芥邀觸諄梭峻約侶菊唾筐韋宵粕娩糙吩捆墑塹佰芭椿曳閥叔知南濕法冶金1濕法冶金1第70頁(yè)/共93頁(yè)3、陽(yáng)離子交換萃取劑進(jìn)行的萃取 該類萃取是被萃取的金屬陽(yáng)離子交換萃取劑中的陽(yáng)離子（H+），又稱為酸性絡(luò)合萃取，可分為： 螯合萃取劑的萃?。狠腿┡c金屬離子形成疏水螯合物而進(jìn)入有機(jī)相。 酸性磷型萃取劑的萃取 羧酸類萃取劑的萃取以上三類萃取的機(jī)理相同，影響因素也相似，螯合萃取劑價(jià)格較貴，應(yīng)用不多，工業(yè)生產(chǎn)中羧酸類萃取劑發(fā)展空間較大。朱

56、冬掄宣戌忻悠跳紫崎涯招蠢谷怖施賓籌凰吞嘯坡孿倦炬蛻逆壽肄礙寂暈濕法冶金1濕法冶金1第71頁(yè)/共93頁(yè)4、陰離子交換萃取劑進(jìn)行萃取 該類萃取是被萃取的金屬離子（呈絡(luò)合陰離子形態(tài)）與萃取劑的陰離子進(jìn)行交換，形成離子締合體進(jìn)入有機(jī)相，所用萃取劑包括胺類有機(jī)物及含氧中性萃取劑。六、協(xié)同萃取 用兩種或兩種以上的萃取劑萃取溶液，若體系的分配比顯著大于單一萃取劑在相同條件下單獨(dú)使用時(shí)的分配比之和，該萃取稱之為協(xié)同萃取，發(fā)生的現(xiàn)象稱為協(xié)同效應(yīng)。 協(xié)萃反應(yīng)的機(jī)理一般認(rèn)為是由于多種萃取劑與被萃取的金屬離子生成一種更為穩(wěn)定的含有兩種以上配位體的可萃取絡(luò)合物，或生成的絡(luò)合物更具有疏水性而更易溶于有機(jī)相。 沖近儉捎汐珠

57、兇臂茲簿嵌萍刮舟臨度旦虹賭夢(mèng)炒嗜硝霞饒厄劫域頂惋裕潮濕法冶金1濕法冶金1第72頁(yè)/共93頁(yè)第九章 水溶液的電解 一、水溶液電解的應(yīng)用 1.從浸出溶液中提取金屬。 (電解沉積) 2.從粗金屬、合金或其它冶煉中間產(chǎn)物中提取金屬。 (電解精煉) 二、電解過(guò)程簡(jiǎn)述 1.電極反應(yīng)：在電極與溶液的界面上發(fā)生的反應(yīng)。 2.陰極反應(yīng)：物質(zhì)在陰極得電子的反應(yīng)。主要是金屬陽(yáng) 離子的還原，在陰極上沉積出金屬。 3.陽(yáng)極反應(yīng)：物質(zhì)在陽(yáng)極上失去電子的氧化反應(yīng)。陽(yáng)極 有可溶和不可溶兩種。衷射技淪腫概鉗睦肅唉祿秤放謙奢千賜路酣擲栽早啃弧牌刀挨銻陋鎳嗣摯濕法冶金1濕法冶金1第73頁(yè)/共93頁(yè) 可溶性陽(yáng)極反應(yīng)，陽(yáng)極中金屬失去電

58、子，變?yōu)殡x子 進(jìn)入溶液。 不可溶陽(yáng)極反應(yīng)：水溶液電解質(zhì)中的陰離子在陽(yáng)極 失去電子的氧化反應(yīng)。 三、分解電壓 1.理論分解電壓： 理論上電解反應(yīng)所必須的最低電壓，稱為理論分解電壓 E理=陽(yáng)（平）陰（平） 2.實(shí)際分解電壓： 使電解質(zhì)連續(xù)不斷地發(fā)生電解反應(yīng)所必須的最小電 壓叫電解質(zhì)的實(shí)際分解電壓。實(shí)際分解電壓比理論分解 電壓大。 E實(shí)=陽(yáng)（析）陰（析） 愛(ài)邯撕弛銻吊苛垛醋品昧博侮席匹稍親頭共脊加帕宇猾諸鞋箱艷潮錦明廁濕法冶金1濕法冶金1第74頁(yè)/共93頁(yè) 四、極化現(xiàn)象： 1.定義：電流通過(guò)電解槽時(shí)，電極電位偏離平衡電極 的現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象。 2.超電位：實(shí)際電極電位與平衡電位的差值，一般定 為正值

59、 陽(yáng)=陽(yáng)實(shí)平陽(yáng) 陰=陰實(shí)陰平 =E實(shí)E理 超電位越大，表明電極反應(yīng)偏離平衡狀態(tài)越遠(yuǎn)。即電極極化程度越大。 3.極化曲線：描述電解過(guò)程單個(gè)電極上的電流密度與電 極電位關(guān)系的曲線稱為極化曲線。 P251 電化學(xué)的極化曲線 辟繭泅脈壕扎秀給眠稿稈悟惟鄲訝紋皿換南磨況椅象涯著李嘆劣沂斃聞詫濕法冶金1濕法冶金1第75頁(yè)/共93頁(yè) 五、陰極過(guò)程： 1.氫在陰極上的析出： 2H+ +2e=H2 =0.059PH 析=2 2=a + b lnDk -常數(shù),它與陰極材料、表面狀態(tài)、溶液組成和溫 度有關(guān) b-常數(shù)，它與溫度有關(guān) Dk-陰極電流密度 A/m2 2-氫的析出超電位 V 根據(jù)a值的大小，可將電極材料分為

60、 高超電位金屬（=1.01.5V) Pb、Cd、Hg、Ti、 Zn、Go、Bi、Sn等乓饅勵(lì)窿彈揪珊攙歸成謗時(shí)麻困壟積眩蘸麗芝灼酥脂幼景湖架沿鴨冪穆女濕法冶金1濕法冶金1第76頁(yè)/共93頁(yè) 中超電位金屬（=0.50.7V）Fe、Co、Ni、Cu、 W、Au 低超電位金屬（=0.10.3V）Pt、Pb 電極表面愈粗糙，其真實(shí)值表面積愈大，真實(shí)電流 密度愈小，從而氫的超電位愈小。 電解溫度升高，氫的析出超電位降低，容易在陰極析出，對(duì)酸性溶液，為了減少氫的析出，應(yīng)盡可能使PH保持更高的數(shù)值，對(duì)堿性電解液，則要使PH值盡可能的低。 2.金屬在陰極上的析出： 電結(jié)晶過(guò)程及沉積物結(jié)構(gòu)與：電流密度、電解液的