Выделение металлов и их соединений из растворов

Выделение металлов и их соединений из растворов

Одной из важнейших операций гидрометаллургии считается выделение металлов и их соединений из растворов. Для выделения металлов обычно применяется электролиз или цементация (реакции замещения).

Для выделения соединений металлов из растворов используют гидролиз, кристаллизацию, разложение нагреванием раствора, адсорбцию, химическое осаждение (например, в виде сульфидов). Среди эффективных новых способов выделения металлов можно назвать окислительно-восстановитель-ные процессы с использованием в качестве восстановителей гидраксиламина и гидразина.

При электролитическом выделении металлов обращается внимание на такие понятия, как выход металла по току, концентрационная поляризация, напряжение разложения, перенапряжение, коэффициент расхода электроэнергии.

Помимо электролитического выделения металлов применяется операция рафинирования черновых металлов. Анодом в этом процессе выступает черновой металл.

И электролиз, и рафинирование характеризуются большими затратами электроэнергии. Например, расход электроэнергии на 1 т катодной меди при рафинировании составляет 300 квт·ч., а при электроосаждении – 2000-3500 квт·ч.

Цементация нашла использование для выделения из цианистых растворов золота и серебра, а также меди, свинца и др. металлов.

Выделение золота из цианистого раствора проводят с помощью цинка:

2Na2[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au.

Медь из раствора соли меди можно вытеснить более активным металлом – цинком:

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu.

Цементирующий металл (металл-восстановитель) должен с новым анионом образовывать растворимое соединение и находиться в избытке. В процессе восстановления цементирующий металл может покрыться восстанавливаемым металлом. Поэтому следует организовать энергичное перемешивание раствора, а для удаления рыхлого осадка восстановленного металла с поверхности металла-восстановителя производить встряхивание или другие эффективные действия.

При проведении процесса цементации необходимо учитывать pH раствора, поскольку в кислых растворах протекают побочные реакции между металлом-восстановителем и кислотой, например:

H2SO4 +Zn = ZnSO4 +H2↑.

В этом случае неоправданно увеличивается расход металла-восстанови-теля.

В некоторых случаях подкисление раствора необходимо в целях подавления гидролиза соли. Например, при цементации меди железом слабокислая среда подавляет гидролиз сульфата железа (II).

Для процесса цементации необходимо исключить наличие в растворе иона-окислителя, например Fe3+, поскольку может произойти растворение ранее выделенного из раствора металла:

Cu + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4.

Одновременно может растворяться металл-восстановитель, поскольку Fe3+ является окислителем:

Fe + Fe2(SO4)3 = 3 FeSO4.

Гидролиз нашел широкое использование в гидрометаллургических процессах, в частности, для осаждения гидроксидов металлов. Изменяя значение водородного показателя, удается производить селективное осаждение гидроксидов металлов из водных растворов. В табл. 24 приведены значения pH, при которых происходит осаждение гидроксидов из растворов.

Строго говоря, величина pH осаждения зависит от концентрации металла в растворе и анионов, присутствующих в растворе. Регулируя pH и концентрацию раствора, можно добиться оптимальных условий осаждения гидроксида металла, подлежащего выделению.

  • Читать все новости