Лекция 4. Очистка растворов.
В растворах рудного выщелачивания тоже содержатся компоненты, от-рицательно влияющие на электролиз. Кроме того, нередко присутствуют ценные компоненты, выделение и использование которых экономически выгодно. После фильтрации и длительного отстоя в растворе могут оказать-ся не только примеси ионов других металлов, но и коллоидные взвеси нейт-ральных частиц, различные анионы, с которыми в катодный осадок могут попасть сера, углерод, фосфор и другие неметаллические примеси.
Нередко в электролит попадают и нежелательные поверхностно-актив-ные вещества, поэтому в ряде случаев в отделении подготовки электролита должна быть предусмотрена возможность очистки раствора от этих приме-сей.
В гидроэлектрометаллургии нашли применение различные методы раз-деления компонентов раствора, например, осаждение малорастворимых соединений, вытеснение (цементация), экстракция, адсорбция, ионный обмен и электрохимический метод.
Метод осаждения малорастворимых соединений – один из наиболее распространенных. Он основан на введении в очищаемый раствор веществ, селективно образующих с ионами той или иной примеси соединения с воз-можно малым произведением растворимости. При этом не следует вводить вещества, которые могут затем оказать на электролиз отрицательное влия-ние. С этой точки зрения наиболее приемлемым является метод гидролиза
МSO4 + 2H2O = H2SO4 +M(OH)2
Гидроксиды и основные соли металлов образуются при различных зна-чениях рН и обладают разными произведениями растворимости. Это поз-воляет путем подбора соответствующей кислотности среды отделить в виде гидроксида или малорастворимой основной соли какую-либо примесь, не затрагивая ионы, рН гидратообразования которых выше. От значения про-изведения растворимости Пр гидроксида зависит глубина очистки от данного иона:
Пр =аМz+ аzОН- аМz+ = Пр/ аzОН- аzОН- = КW/аН+ аМz+ = Пр/ аzН+ /КZW
Произведение растворимости гидроксидов уменьшается с увеличением валентности иона металла, например , для Fe(OH)2 значение Пр ≈ 10 -15 , а для Fe(OH)3 – 3,2 . 10 -38 . Поэтому нередко гидролизной очистке предшес-твует окисление удаляемого иона до более высокой валентности при усло-вии, что последний образует гидроксид при более низком значении рН, чем основной ион. В качестве окислителей применяют кислород, воздух, диок-сид марганца, газообразный хлор и др. Например
2Fe SO4 + МпО2 + H2SO4 = Fe2 (SO4)3 + МпSО4 + 2H2O
Fe2 (SO4)3 + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 3H2SO4
При гидролитическом методе очистки нейтрализацию до нужного рН желательно проводить рудой, чтобы не вводить посторонние соединения. Процессы окисления до ионов высшей валентности и гидролиз сочетают с выщелачиванием, проводя их, по возможности, в одном реакторе.
Распространены и другие способы осаждения примесей в виде сульфи-дов, ксантогенатов, реже – карбонатов или специфических органических ве-ществ. Как и при гидролизе, ионы примесей иногда осаждают после предва-рительного их окисления до ионов высшей валентности, если последние об-ладают меньшим Пр. Так, осаждение кобальта в виде этилксантогената про-водится после предварительного окисления Со2+ до Со3+. В качестве окислителей применяют СиSO4 , КМпО4, NаNO3 и др.:
2С2Н5ОСS2К + СоSO4 = (С2Н5ОСS2)2Со + К2SO4
(С2Н5ОСS2)2Со+СиSO4+2С2Н5ОСS2К =(С2Н5ОСS)2Со+С2Н5ОСS2Си+К2SO4
Do'stlaringiz bilan baham: |