湿法冶金-浸出技术 湿法冶金-浸出技术 电位-pH图的应用.docVIP

2.4.2 电位-pH图的应用 1．Fe-H2O系电位-pH图 电位-pH图中的点、线和区域意义 1）在图2-3中有三线相交于一点的情况，如线①、⑤、⑦相交于一点，这个相交点表示三个反应达到平衡时的电位、pH相同，是一个（Fe2+、Fe3+、Fe（OH）3）三相平衡共存点。 2）图中每一条线代表一个平衡方程式，而线的位置与组分的活度有关，如线⑥： ＝—0.44+0.029551 3）图2-3中，由线条围合起来的空白区域表示某种组分的稳定区。比如Ⅰ区是Fe的稳定区，Ⅱ区是Fe2+的稳定区，Ⅲ区是Fe3+的稳定区，Ⅳ区是Fe(OH)3的稳定区，Ⅴ区是Fe(OH)2的稳定区，线a、b之间则是水的稳定区。因此，Ⅰ区是Fe的沉积区,Ⅱ、Ⅲ区是Fe以Fe2+或Fe3+稳定存在的浸出区。Ⅳ、Ⅴ区是Fe分别以Fe(OH)3和Fe(OH)2沉淀析出的沉积区，在湿法炼锌过程中应保证Zn2+稳定存在于溶液中，而尽量使Fe处于Ⅳ、Ⅴ区，从而使Fe与Zn分离。 4）对于Fe－H2O系电位－pH图来说，当变化时，线的位置也会改变，因此，同一种物质在不同下的电位－PH图是不一样的，见图2－4。 图2－4 Fe-H2O系电位-pH图（298K，Fe3+、Fe3+活度为1、10-6） 2．硫化矿酸浸溶液ZnS-H2O系电位－pH图 ZnS-H2O系各有关反应在298K下的和pH的计算式，见表2－2所示。 表2－2 ZnS-H2O系的反应及其在298K下的ε和PH的计算式 编号、反应式 和pH的计算式 1 Zn2++S+2е=ZnS =0.265+0.0295logaZn2+ 2 ZnS+2H+=Zn2++H2S pH=-2.084-0.5logaZn2+-0.5log 3 S+2H++2е=H2S =0.142-0.0591pH-0.0295loga 4 HSO4-+7H++6е=S+4H2O =0.338-0.0689pH+0.00985log 5 SO42-+H+=HSO4－ pH=1.91-log+log 6 SO42－+8H++6е=S+4H2O =0.357-0.0788pH+0.00985log 7 Zn2++HSO4－+7H++8е=ZnS+4H2O =0.320-0.0517pH+0.0074logaZn2+· 8 Zn2++SO42－+8H++8е=ZnS+4H2O =0.334-0.0591pH+0.00741logaZn2+· 9 2Zn2++SO42-+2H2O=ZnSO4·Zn(OH)2+2H+ pH=3.77-0.5log-logaZn2+ 10 ZnSO4·Zn(OH)2+SO42-+18H++16е=2ZnS+10H2O =0.364-0.0665pH+0.00371log 11 ZnSO4·Zn(OH)2+2H2O=2Zn(OH)2+2H++SO42- pH=8.44+0.5log 12 Zn(OH)2+10H++SO42-+8е=ZnS+6H2O =0.425-0.0739pH+0.0074log 13 ZnO22-+2H+=Zn(OH)2 pH=14.25+0.5log 14 ZnO22-+SO42-+12H++8е=ZnS+6H2O =0.635-0.0887pH+0.0074log· 15 ZnO22-+SO42-+12H++10е=Zn+S2-+6H2O =0.216-0.0709pH-0.00591log+0.00591log· 16 ZnS+2е=Zn+S2- =-1.461-0.0295log 17 S2-+H+=HS- pH=12.43+log-log 18 ZnS+H++2е=Zn+HS- =-1.093-0.0295pH-0.0295log 19 HS-+H+=H2S pH=7.0+log-log 20 ZnS+2H++2е=Zn+H2S =-0.886-0.0591pH-0.02995log 21 Zn2++2е=Zn =-0.763+0.0295logaZn2+ O O2+4H++4е=2H2O =1.229-0.0591pH+0.0148logpO2/pO H 2H++2е=H2 =-0.0591pH-0.0295logpH2/pO 根据表2－2中各反应和pH的计算式，在假设298K时锌离子和各种含硫离子的活度为0.1，Po2和PH2为1.01325×105Pa的条件下，作出ZnS-H2O系298K时的电位-pH图，如图2－5所示。 pH 图2－5 ZnS-H2O系的电位-pH图（298K） 从图2－5可以看出： 1、298K时，Ⅰ区为ZnS的稳定区，反应②的平衡pH值很小（约－1.6），其反应要求的溶剂酸度很高，在工业中不易实现。但是，如果控制pH大约在－1.6～1.061，给予