幾種常用的鐵-h

幾種常用的鐵-h

錳礦和耀鐵通常與鐵化合物共存。當(dāng)提取物中有價(jià)金屬進(jìn)入溶液時(shí)，鐵也會(huì)像各種程序進(jìn)入溶液。為了獲得高質(zhì)量的金屬電積產(chǎn)品以及高的電流效率,必須首先將溶液中的鐵除盡。目前水溶液中常用的幾種主要除鐵方法如下:1中和法1.1-ph圖對(duì)于電極反應(yīng):Fe2++2e=Fe(Ⅰ)φ0Fe2+/Fe=?203002×23060=?0.44VφFe02+/Fe=-203002×23060=-0.44V對(duì)于離子之間的電極反應(yīng):Fe3++e=Fe2+(Ⅰa)φFe3+/Fe2+=0.7706+0.0591logaFe3+aFe2+φFe3+/Fe2+=0.7706+0.0591logaFe3+aFe2+對(duì)于下列反應(yīng):Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O(Ⅱ)pH°=?181102×1364=6.64pH=6.64?12logaFe2+pΗ°=-181102×1364=6.64pΗ=6.64-12logaFe2+類似可求出下列反應(yīng)的pHo和pH為:Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O(Ⅱa)pH°=1.617?pH=1.617?13logaFe3+pΗ°=1.617?pΗ=1.617-13logaFe3+反應(yīng):Fe(OH)2+2H++2e=Fe+2H2O(Ⅲ)φ=-0.047-0.0591pH反應(yīng):Fe(OH)3+3H++e=Fe2++3H2O(Ⅲa)φ=1.057-0.1773pH-0.0591logaFe2+反應(yīng):Fe(OH)3+H++e=Fe(OH)2+H2O(Ⅳ)φ=0.271-0.0591pH根據(jù)上述(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)反應(yīng)的φ0110、φ0330、pH0220與(Ⅰa)(Ⅱa)(Ⅲa)及(Ⅳ)反應(yīng)的φ0和pHo值,我們就可以作出一個(gè)完整的Fe-H2O系φ-pH圖(注意:這里均假定:除H+外,其他物質(zhì)活度都等于1),見圖1。φ-pH圖中一般都繪有標(biāo)志著水穩(wěn)定性的(a)(O2)線和(b)(H2)線。從圖1看出,圖中(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)線將整個(gè)Me-H2O系劃分為Men+,Me(OH)2和Me3個(gè)區(qū)域。而這3個(gè)區(qū)域也就構(gòu)成了濕法冶金的浸出、凈化和電積過程所需要的穩(wěn)定區(qū)域。除鐵采用的中和水解法,就是調(diào)節(jié)溶液中的pH,使主體金屬離子不水解,而Fe離子因?yàn)閜H超過了(Ⅱ)線而呈Fe(OH)n沉淀析出。由圖1可知,Fe3+水解pH0值為1.617,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Fe2+水解pH0值6.64,故一般均將Fe2+氧化為Fe3+再進(jìn)行水解除Fe。在濕法冶金中廣泛使用的氧化劑是MnO2與空氣。1.2氧化后清除鐵m2例如在錳的濕法冶金中,浸出液含有鐵與重金屬雜質(zhì),Fe2+的氧化在浸出槽中進(jìn)行,加入MnO2礦粉,使Fe2+氧化為Fe3+,氧化時(shí)間0.5～1h,氧化后液[Fe2+]<1mg/L,在原槽中加入中和劑氨水使礦漿pH達(dá)6.5～7.0,此時(shí)Fe3+全部水解沉淀,達(dá)到除鐵目的。同時(shí)重金屬離子大部分也水解沉淀,雜質(zhì)SiO2大部分隨同F(xiàn)e(OH)3沉淀進(jìn)入到浸出渣中。Mn2+也有少量水解沉淀,這就要求必須很好地控制水解除鐵pH值,減少M(fèi)n的損失。該法主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,因此,應(yīng)用廣泛。2黃鉀鐵礦法2.1黃鉀鐵項(xiàng)目的性質(zhì)KFe3(SO4)2(OH)6+8H+=K++3Fe3++2HSO4-+6H2O反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)pH0:當(dāng)25℃時(shí)為-1.738,當(dāng)100℃時(shí)為-2.052。即溫度升高,有利于鐵的沉出。理論上黃鉀鐵礬中的K+可以用Na+、NH+4、Pb2+、Ag+等代用,但實(shí)際工業(yè)上認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)的是Na+和NH4+。黃鉀鐵礬除鐵的φ-pH圖見圖2。從圖2可知,黃鉀鐵礬是一種很穩(wěn)定的復(fù)雜的難溶電解質(zhì),它的穩(wěn)定區(qū)最大,Fe2O3,ZnO·Fe2O,FeAsO4,In2O3,In(OH)3等物質(zhì)都包括在它的穩(wěn)定區(qū)之內(nèi),也就是說,在K+和HSO4-存在的條件下,可以進(jìn)行下列固態(tài)鐵化物之間的相變反應(yīng),生成穩(wěn)定的黃鉀鐵礬。3Fe2O3+2K++4HSO4-+2H++3H2O=2KFe3(SO4)2(OH)63ZnO·Fe2O3+2K++4HSO4-+8H+=2KFe3(SO4)2(OH)6+3Zn2+2.2銅螯法鐵螯法黃鉀鐵礬法只能除去Fe3+而不能除去Fe2+,故首先要加入氧化劑使Fe2+氧化為Fe3+。其主要應(yīng)用于濕法煉Zn中的鐵鋅分離,同時(shí)也可以在Cu、Mn、Ni、Co濕法冶金除Fe中應(yīng)用。鐵礬法的除鐵條件是:90～95℃,pH值為1～2.0,添加晶種,4～5h。鐵礬法的優(yōu)點(diǎn)是:無需還原可直接沉鐵,帶走了SO2?442-,有利于濕法冶金系統(tǒng)的酸平衡。3針法和礦漿法3.1fe2so335fe2o327h2o草黃鐵的鐵化物FeOOH+3H+=Fe3++2H2O反應(yīng)的平衡pH0:當(dāng)25℃時(shí)為-0.3154,當(dāng)80℃時(shí)為-0.8704。針鐵礦沉鐵的原理見圖3。從圖3看出,當(dāng)100℃時(shí),與Fe2(SO4)3濃度相適應(yīng)所形成的鐵化合物是:在非常稀的溶液中析出α-FeOOH(針鐵礦),在濃溶液中析出Fe2(SO4)3·5Fe2O3·15H2O(堿式硫酸鐵),在很濃液中析出4Fe2(SO4)3·5Fe2O3·27H2O(草黃鐵礬)相當(dāng)于6個(gè)[(H3O)Fe3(SO4)2(OH)6]即從高濃度Fe3+溶液中直接析出的鐵化物是膠體的草黃鐵礬,而從很低濃度Fe3+溶液中卻能沉淀析出結(jié)晶狀的針鐵礦α-FeOOH。3.2e.z.法主要借鑒fe3+和v.m.法針鐵礦法除鐵的條件為:Fe3+<1g/L,90～95℃,pH:3～3.5添加晶種,3～4h。E.Z.法與V.M.法都是針鐵礦法,其沉鐵原理是一樣的,都是形成FeOOH,都要求[Fe3+p]<1g/L,但采用的方法不一樣。E.Z.法采用稀釋法,使高含量的Fe3+溶液加入到不含F(xiàn)e3+的溶液中,使[Fe3+]稀釋達(dá)到小于1g/L而生成FeOOH沉淀。V.M.法把Fe3+還原為Fe2+,然后再使Fe2+氧化為Fe3+的同時(shí)生成FeOOH沉淀。因此,E.Z.法比V.M.法省去了Fe3+的還原