湿式冶金法(三)（纯化）.PPT

第 八 章 濕式冶金法(三) 　　　　（純化） * 緒言 ■對目的金屬進行溶解必會將礦石中所含之其他成分也一起溶出 ■對目的金屬之回收會產生不良影響之雜質成分必須要在回收之前 去除，由溶液中去除雜質成分之操作在濕法冶金稱為純化或淨液 (Purification) 濕式鋅冶煉流程圖 雜質去除法依純化原理分類 ■加水分解使生成氫氧化合物 ■共沉法 ■ 添加沉澱劑使生成化合物 ■置換法 ■特殊沉澱去除法 ■離子交換法 ■溶媒淬取法 加水分解使生成氫氧化合物 在水溶液加入如NaOH等鹼類藥劑，使溶液pH升高， 讓部分溶存之金屬離子形成氫氧化物沉澱，而與仍然 還是以金屬離子狀態存在的金屬分開。 M(OH)n ＝Mn+ + n(OH-) ----------------11-3 其平衡常數 Ksp (溶解度積) 一般以此Ksp值（氫氧化物之溶解度積常數）之大小作為沉澱難易 之判斷，其值越小，表示該金屬離子越容易形成沉澱物。 共沉 ■在生成沉澱時，該溶液中所共存之其他未達沉澱條件之離子也 同時沉澱之現象稱為共沉(copreipitation)。此現象有助於純化操 作中去除有害成份，同時也有可能會使目的金屬之回收受損。 ■前述鋅焙燒礦浸漬液中，Fe(OH)3會共沉As、Sb、Ge等有害元素， 其中As(Ⅲ)之共沉去除被認為以吸附作用為主，而As(Ⅴ)則以生成 FeAsO4之化合物為主。 添加沉澱劑 ■硫化劑 ■無機藥劑 ■有機藥劑 一般使用硫化氫或硫化鈉，使金屬離子形成硫化物沉澱。 MN+ + n/2 H2S(g) ＝MSn/2 + nH+ -------------11-6 由11-6式沉澱平衡可知，受pH之影嚮很大，其生成沉澱之pH如圖11-4所示， 主要金屬離子依Cu2+、Cd2+、Pb2+、Sn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Fe2+、 Mn2+之順序產生硫化物沉澱，越前面的金屬越容易生成硫化物沉澱。 ☆ 以無機藥劑解離之離子對特定之金屬離子會產生沉澱之去除方法。 ■添加SO42-使Pb2+生成硫酸鉛沉澱 ■或以Cl-使BiO+產生沉澱。 ■銅浸出液中含有Cl-，在電解銅回收時會引起不溶性陽極之腐蝕問題， 添加沉澱銅攪拌使生成CuCl之沉澱而去除Cl-。 ■添加焦磷酸鹽去除Ca2+、Mg2+等。 ☆ 添加特殊有機藥劑生成沉澱之去除法 ■去除鋅電解液中有害的鈷成分鈷，單以添加鋅粉之純化無法達成， 若加入亞硝基荼酚(Nitroso-β-Naphthol,C10H5OH．NO)，則可產生 不溶性之Cobalti-nitroso-β-naphthol沉澱而達純化之目的。 ■鎳之去除可添加二甲基乙二醛污[Dimethyl-Glyoxime,(CH3)2·C2·(NOH)2]。 ■鍺(Ge)之去除可利用添加鞣酸(Tannic acid,C14H10O9)形成沉澱之方法。 ☆ 置換法 利用離子化傾向之差異，投入電位較卑之金屬使溶液中 電位較貴之金屬離子還原成金屬之沉澱法稱為置換法(Cementation)。 最常被使用之卑金屬為鋅金屬粉，其次為鐵粉或鎳粉。其反應如下: M2+ + Zn ＝Zn2+ + M -----------------11-7 ■置換環境應在酸性領域進行，以免銅、鐵離子形成氫氧化物不利置換反應 ■鐵溶解之陽極與銅析出之陰極反應，構成之電化學反應 ■添加之置換劑要選擇所生成之離子不會妨害下游工程為原則，如鋅提鍊液 使用鋅粉置換Cu2+、Cd2+等、鎳提鍊液用鎳粉純化去除Cu2+ ■特殊還原劑者，如草酸[Oxalicacid,C2H2O4]，蟻酸或甲酸 (Formic acid,HCOOH)可分離析出貴金屬如下: Pt4+ + 2HCOOH- ＝Pt + 2H+ +2CO2 溶媒淬取法(Solvent extraction) ■溶媒淬取法或稱液－液淬取法（Liguid-Liguid Extraction）是利用 各種溶質（soulte，或稱被淬物）在互不相溶的兩種溶媒 （指有機溶媒與水溶液）中分配的不同所進行的分離方法。 ■採用與水不互溶之有機溶媒當淬取劑，將此兩溶媒充分攪拌， 讓目的溶質在兩溶媒之間產生重新分配，而經攪拌混合後予於 靜置，則由於水溶液與有機溶媒的密度差而自行分層，再分別 採取有機溶媒與水溶液，即可達成分離目的。 溶媒淬取法步驟： ■淬取－將含被淬物的水溶液與有機溶媒攪拌混合，使被淬物從水相移至 有機相進行重新分配的操作。淬取分層後的有機相稱為淬取液，水相 稱為淬餘液。 ■清洗－在淬取過程中除目的溶質被淬取之外，有可能挾帶其化溶質 （雜質），而影響下一步驟操作，因此