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还原铁粉从胆矾溶液中置换铜的原理

更新时间:2017-09-04     来源:http://www.myjsyj.com/    浏览:         分享:
摘要:还原铁粉从胆矾溶液中置换铜的原理: 还原铁粉置换化学 还原铁粉置换过程发生的三个主要反应为: 在PH为2-2.5时,搅动的情况下式(1-1)为主要反应,而在静止的情况下式(1-2)则变得重要,当…

    还原铁粉从胆矾溶液中置换铜的原理:

    还原铁粉置换化学

    还原铁粉置换过程发生的三个主要反应为:

    在PH为2-2.5时,搅动的情况下式(1-1)为主要反应,而在静止的情况下式(1-2)则变得重要,当PH<2时则铁的溶解速度加快。已沉淀的金属铜在置换过程中还会反溶,在充气酸液中按式(1-4)缓慢溶解,但在硫酸铁溶液中能够较快溶解式(1-5)

    Fe2+的氧化和Fe3+的水解:在浸出过程中含铁矿物中铁的溶解以及硫化矿和某些其他矿物氧化时,Fe3+的还原产生了相当数量的Fe2+,而Fe2+极易被氧化成Fe3+

    当Fe2+氧化所形成的Fe3+超过了溶解度,或PH值有所增长时,三价铁就按式(1-7)水解而达到新的平衡。

    控制溶液PH值防止Fe(OH)3沉淀析出  三价铁在浸出过程是不可避免要产生的,而对沉淀置换又是非常有害的,因此,防止Fe(OH)3沉淀析出,对硫酸铜溶液提铜作业的成败关系甚密。Fe(OH)3沉淀的PH值与Fe3+离子浓度有关,当溶液PH超过3.7时,溶液当中虽然Fe3+离子浓度很低(10-5M)也要被水解沉淀析出,析出的Fe(OH)3固体进入沉淀铜中则降低沉淀铜品味,阻碍铜离子被铁还原和降低置换速度。因此,当用铁还原铜时,溶液的PH值最佳控制范围开始为±2,终止为±3。

    胆水(注明:硫酸铜溶液)铁粉(注明:还原铁粉)提铜动力学

    铁粉置换的反应发生在固—液界面,化学作用使界面和溶液内部的浓度发生差异,引起扩散作用。但这种浓差只存在于紧贴固体表面的一层相对不动的液膜(扩散层)内,而溶液内部是均匀的。在扩散层内发生着溶液浓度的连续变化,反应物通过扩散层向界面扩散,产物则通过扩散层离开界面。

    这样,在铁粉置换的反应中包含着扩散和界面化学反应这两个环节。实验证明,相界面上的化学反应进行得很快,扩散速度慢,成了阻碍反应的环节,因此,过程的总速度就取决于扩散速度。

    胆水铁粉提铜整个反应速度V0等于:

    式中V为溶液体积,∆C表示扩散层两边浓度的增量。式(1-8)表明,固—液反应速度取决于扩散系数D,相界面面积A和扩散层厚度δ,凡能改变这些因素的措施,都能改变反应速度。

    在铁粉置换操作中要注意以下几个问题:

    (1)还原铁粉的粒度

    (2)温度

    (3)搅拌

    (4)溶液酸度

    (5)胆水浓度

    通过对理想溶液和实际用水溶液的试验,以及对胆水铁粉提铜机理的讨论,说明,只要采用合理的工艺和对过程影响因素能够及时地检测和调整,就能以接近理论值的低铁耗,获得高交换率和高品位沉淀铜。

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