Тошкент кимё –технология институти силикат материаллари ва нодир, камёб металлар технологияси кафедраси

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 =а_М^z+ а^z_ОН^- а_М^z+ = Пр/ а^z_ОН^- а^z_ОН^- = К_W/а_Н⁺ а_М^z+ = Пр/ а^z_Н⁺ /К^Z_W
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 СиSO_{4 ,} КМпО_4, NаNO₃ и др.:
2С₂Н₅ОСS₂К + СоSO₄ = (С₂Н₅ОСS₂)₂Со + К₂SO₄
(С₂Н₅ОСS₂)₂Со+СиSO₄+2С₂Н₅ОСS₂К =(С₂Н₅ОСS)₂Со+С₂Н₅ОСS₂Си+К₂SO₄