湿法冶金
" s, \ ]; K, `! r/ W2 w% ]! Vhydrometallurgy
9 a9 q& z8 M# U. {. [6 x
" ~; m( P8 _9 j% W* B5 m 利用某种溶剂,借助化学反应(包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称水法冶金。湿法冶金包括4个主要步骤:①用溶剂将原料中有用成分转入溶液,即浸取。②浸取溶液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③浸取溶液的净化和富集,常用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法。④从净化液中提取金属或化合物。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位,世界上全部的氧化铝、氧化铀,大部分锌和部分铜都是用湿法生产的。湿法冶金的优点在于对非常低品位矿石(金、铀)的适用性,对相似金属(铪与锆)难分离情况的适用性;以及和火法冶金相比,材料的周转比较简单,原料中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实现连续化和自动化。# c/ y( N) r+ T2 ~( p' b, e
湿法冶金/ F5 w& I! i, F
利用溶剂,借助于氧化、还原、中和、水解、络合等化学作用,对原料中金属进行提取和分离,得到金属或其化合物的过程,称为湿法冶金。由于大部分溶剂是水溶液,因而也叫水法冶金。水法冶金的优点是环境污染少,并且能提炼低品位的矿石,但成本较高。主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。 : ?! E I- ?4 Q- F! `
湿法冶金在机理上属分析化学的内容,其生产步骤主要包括:浸取、分离、富集和提取。
& y: _- }6 d0 {- k/ H7 }5 X0 h: m) t
" ^% @) g/ Z: C5 ] 浸 取- ~5 Z% k" `7 {3 j% C/ z
选择适当的溶剂(如酸、碱、氨、氰化物、氯化物、有机溶剂等)把经处理过的
* @6 a L' ^5 p& n9 i 矿石中的常以化合物形式存在的金属选择性地溶解,以便使其与其它不溶的物质分离的
8 p4 F4 j7 N, J! ~! ^ 过程。浸取过程常涉及到置换和氧化还原反应,为得到所需要的产物,对浸取剂的酸碱8 @3 Q- [9 s0 Q, f; z3 Q
度要加以控制。此外,凡影响化学反应的因素都对浸取过程产生影响,一般加温和加压
& G; c8 V8 \' X! ^ 可都加速浸取过程。还可以利用细菌把一些不溶性的矿物变成可溶性盐,称为微生物冶: k U5 `) h6 @$ D D1 c
金或细菌采矿。
2 [4 |- k; w' U) x i 分 离
- O7 s: w& o+ c; i4 w4 N+ J' r 将浸取溶液与不溶的残渣分离的过滤过程。同时还要考虑将残渣中的溶剂和金属! l9 d. P3 w7 |3 F8 P. `9 h3 C8 S
离子洗涤回收。 % p- e( r- G3 n. J# l
# d7 o) \3 W: I 富 集:
2 n. {: Q, p" p& ?& v# _+ N; I 把分离得到的浸取液净化和富集的过程。包括:化学沉淀、离子交换、溶剂萃取等1 F# K, b( g/ {, `- V5 J8 U
方法。 1 g3 Y9 g' m! L& F S( _4 \* [: }
化学沉淀又可分为置换沉淀(如用铁置换硫酸铜中的铜)、水解沉淀(如铍的盐类
5 l, g- W; G& m! k 化合物水解成氢氧化物)、分布结晶(如铷和钾的草酸盐)等种类。
; o: i! r/ e8 @/ ?- F& \( o 离子交换过程是以固相的树脂作为离子交换剂,与液相中的离子发生可逆的离子交
1 D% @! G; t1 s2 S+ t( B: o8 f8 O7 j 换过程,已用于铀、镧系和锕系金属等的富集。 - D% b( O2 h, q6 T. A4 `; |% ~
溶剂萃取:让水溶液与不溶于水的有机溶液互相接触,把水溶液中的溶质择优地转) u3 |3 c5 q w7 A* S1 l
入有机相的过程。已用于铀、稀土、铜、镍和钴等的富集。
5 T1 J6 {3 t+ P 提 取:从富集后的净化液中获得纯金属的过程。一般采用下面要讲到的电解法。 |