化学选矿中广泛应用金属置换法从浸液中回收有用组分,进行组分分离和除去某些杂质以进行净化。金属置换是一种金属从溶液中将另一种金属离子置换出来的氧化还原过程,此时,作为置换剂的金属氧化呈离子形态进入溶液中,被置换的金属离子被还原呈金属态析出。
影响金属置换过程的主要因素有以下几个。
(1)溶液中氧的影响,氧是一种强氧化剂,可将许多金属氧化成离子,如:
因此,溶液中含氧消耗锌,金银氰化液采用锌置换法时,置换前溶液应脱氧。
(2)溶液pH值的影响;例如铁屑沉铜宜在pH=1.5~2.0的条件下进行,酸度太高会增加耗量。但酸度也不宜太低,否则会引起铁盐水解以致降低铜泥品位;置换终了pH≤4.5.置换速度随酸度增加而增大;pH<1.5时生成多孔性沉淀物,黏附力弱;ph>1.5时对反应速度影响较小。
(3)被置换金属离子浓度的影响,它主要影响沉积物的物理性能和反应速度。浓度高时会在置换剂表面生成致密的黏附沉淀物,不易剥落;浓度低时易形成多孔沉淀物,较易剥落。
(4)温度影响,温度可以促进置换反应的进行,生产中一般在常温下进行。
(5)置换剂与被置换金属的电位差相差越大,置换越完全。
(6)溶液中其他组分的影响,如铁置换铜时,溶液中的铁的含量高时将增加铁耗,此时可将其返回进行还原浸出或用而氧化硫将其还原以降低溶液中高价铁离子含量;若溶液中含砷时,会生成铜砷合金和剧毒的氢化砷气体:
从上述反应式可知,铁屑中切忌混入Fe(As)和铝屑。
(7)溶液流速或搅拌强度的增加可以减小扩散层的厚度和有利于置换剂表面的更新,可加速置换反应的进行。
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