锌焙砂酸浸出热力学.ppt

第十三章矿物浸出目录13.1概述
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：

13.2浸出反应的热力学锌焙砂中性浸出原理：
由图可以看出：当锌离子浓度为1.988mol·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。
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。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。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。此时，沉淀析出Zn(OH)2的pH值为5.9。

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。
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
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。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H2SSS2O32-SO32-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。
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。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：
①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；
②求出pH与pCN的关系；
③将电位-pCN关系式中的pCN用相应的pH代替，并绘出电位-pH图。（1）电位-pCN图（3）Ag-CN－-H2O系电位-pH图13.3浸出反应的动力学简单溶解机理的示意图

化学溶解动力学方程的推导

假设浸出决定于两个阶段——溶剂向反应区的迁移和相界面上的化学相互作用。根据菲克定律溶剂由溶液本体向矿物单位表面扩散的速度可表示如下：
比值KD·KR/(KR＋KD)起着宏观变化速度常数K的作用，因而式（13-5）可以具有下列形式：3电化学溶解反应程的动力学方程
3.1金、银氰化配合浸出动力学
银的氰化配合浸出主要反应：
2Ag＋4NaCN＋O2＋2H2O＝2NaAg(CN)2＋2NaOH＋H2O2
这一反应分成如下两个半电池反应：
阳极反应2Ag＋4CN－－2e2Ag(CN)2－
阴极反应O2＋2H2O＋2eH2O2＋2OH－
图13-7为银的氰化配合溶解示意图。
由于银的氰化溶解时的化学反应非常迅速，故决定过程速度的控制因素是扩散，即银的氰化溶解处于扩散区域。图13-7银的氰化配合溶解示意图银的溶解速度方程：3.2硫化物浸出动力学

ZnS在373K下氧化酸浸出时的动力学曲线如图13-8所示。
13.4影响浸出速度的因素