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还原铁粉在硫酸铜溶液中置换铜的因素

直接从溶液中沉淀铜的方法有很多(例如电解法,用铁、铝或锌代替;用co、h2、h2s或so2沉淀;用ca(oh)2或ca co 3沉淀)。实践证明,对于低浓度、多杂质溶液,只有置换铁是经济可行的。

ph值与置换速度的关系

随着溶液ph值的降低(游离酸的增加),交换速率加快,溶液中没有游离酸,交换困难;随着溶液中cu2+含量的降低,交换速率减慢。最终达到溶解和沉淀的平衡,汇率不再上升,直到还原铁粉耗尽为止;明矾和金属铁交换的适宜ph值为2-2.5。

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置换时间与汇率的关系

随着置换时间的增加,交换率增加,但速率减慢(由于cu2+浓度降低和ph值升高)。当正负反应平衡时,汇率达到最高值,直到金属铁耗尽为止。金属铁完全溶解后,溶液中过量的游离酸使析出的铜再次缓慢溶解,导致出水中铜含量增加,汇率下降。因此,正确把握化学平衡是非常重要的。

铁粉消耗与更换速度的关系

在同一交换时间内,还原铁粉用量越多,交换速度越快;当溶液ph值超过4时,交换速度不会增加。当溶液中存在过量的金属铁时,可以防止溶液中cu2+的回收,但铁粉的过量会降低沉淀铜的口感,增加酸的消耗。

溶液中铜含量对交换的影响

溶液中cu2+浓度越高,汇率越高。因此,在实际应用中,应尽量提高进料液的浓度,采取措施提高cu2+与fe的碰撞频率,提高feso4的扩散速率,以加快汇率,获得更高的汇率。

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逆流交换试验

逆流交换法可以在理论铁耗量附近获得高品位的析出铜和高汇率。

试验条件为:每升液体含铜5g,ph值2,还原铁粉理论耗铁量的110%,交换时间15min。试验结果计算见下表。

溶液中氢离子浓度降低,交换速率减慢,导致出水中铜含量增加,交换速率降低,析出铜味变差。因此,在交换过程中应严格监测氢离子浓度的变化和交换液中游离酸的及时加入。第一批理论耗铁量为还原铁粉的5.5倍,根据化学反应原理,其交换率应为最高。相反,其出水铜含量高达0.19g/L,这种“异常”现象极为重要,这是逆流交换试验的重要启示。

fe3+对置换的影响

铜矿石硫酸浸出液中或多或少含有三价铁离子。用铁粉代替铜时,溶液中的大部分三价铁按反应式fe2(so4)3+fe-3feso4还原为亚铁,从而增加了铁的消耗。增加的铁消耗是通过完全反应计算的,即溶液中三价铁离子的一半。实验数据表明,用铁粉代替铜时,溶液中的fe3+几乎全部还原为fe2+。因此,在交换过程中应防止fe2+的氧化。fe2+的氧化会增加铁耗,加速fe3+的水解,给置换操作带来危害。用铁粉置换法处理高fe3+浓度溶液是不合适的。在这种情况下,有必要事先考虑降低fe3+。


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