湿法冶金简介

5、浸出效果的计算
有价金属的浸出率： 在给定的浸出条件下，脱离矿石物料的金属量与原料 中金属总量的比值。一般用百分数表示。即进入浸出液中 的金属量占原料总金属量的百分数。
浸出率的计算方法有两种：液计浸出率和渣计浸出率。 实际过程中液计浸出率的误差较大。
表3-1 常见金属矿物的名称及组成（续表）
二、矿物浸出特性和浸出剂的选择
1、矿物浸出特性 1）酸性浸出的矿物特性 ◆大部分金属的氧化物和含氧酸盐都能溶于酸中; ◆大部分金属硫化物都不易与酸作用，只有少数硫化物 （如FeS、NiS、CoS、MnS等），但是在有氧化剂存在
时，几乎所有硫化物在酸中都不稳定。
炼后的残渣、阳极泥、废合金等。
一、浸出物料
矿石和精矿通常都是由一系列的矿物组成，成分十分复杂，有价矿物常呈氧化物、硫化
物、碳酸盐、硫酸盐．砷化物、磷酸盐等化合物存在，也有以金属形态存在的金、银、天
然铜等。必须根据原料的特点选用适当的溶剂和浸出方法。表3-1是常见矿物的名称及其组
成。
表3-1 常见金属矿物的名称及组成
此法主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。
现在世界上有75％的锌和镉是采用焙烧-浸取-水溶液电解法制成的。这种方法已大部分代替了过去的火 法炼锌。其他难于分离的金属如镍-钴，锆-铪，钽-铌及稀土金属都采用湿法冶金的技术如溶剂萃取或离子
交换等新方法进行分离，取得显著的效果。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位，世界上全
化合物。
3） 所有金属单质最有效的浸出方法是络合浸出法。在浸出过程 中一般用空气作氧化剂。如氨水浸出铜、镍、钴，氰化物浸出金银 等。
2、浸出剂的选 分复杂，需同时使用多种浸出剂。
主要考虑以下因素：
1）被浸出物料的物理性质和化学性质。
（4）与阴离子氧化有关的溶解：
硫化精矿的加压氧浸出时硫离子氧化成元素硫或SO42+
MeS + H2SO4 + O2 → MeSO4(eq) + H2O+S MeS + Me﹡Clx → MeCl2(eq) + Me﹡Clx-1 +S
(如
MeS + FeCl3 → MeCl2(eq) + FeCl2 +S)
湿法冶金与火法冶金的异同点
共同点：
1)
大部分反应都在多相系统中进行；2）质量迁移和相分离是主要参考的因素。
不同点：
湿法——低温——更受溶液化学反应动力学影响；火法——高温——主要受热力学条件的支配
湿法冶金与火法冶金比较，优点有：
（1）适应范围更广。湿法冶金适合高、中、低品位的原 料，而火法冶金要求用高品位的原料。 （2）能耗低。湿法冶金一般在较低温度下进行，能耗低， 而火法冶金都是在高温下进行的。 （3）工艺过程绿色环保。湿法冶金在提取有价组分的过 程中，原料中的某些有毒有害的组分大都以沉淀物的 形式留在渣中，容易处理，对环境的危害小。 （4）成本低。 （5）综合利用能力强。能同时提取原料中的各种有价组分。 （6）湿法冶金更容易制备出高纯甚至超高纯的产品。 （7）湿法冶金获得的产品的种类多样化。
仰韶文化彩陶 公元前5000年至前3000年
铜器时代 公元前4000年至公元初年
湿法冶金
CHAPTER 2
冶金分类
电冶金
电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。 1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。 在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只是冶炼 时热能来源不同。 2、电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液 电解，如锕的电解精炼和锌的电积，可列入湿法冶金一类；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学效应， 而且也利用电能转变为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，故也可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中 提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，比如，硫 化锅精矿的火法冶炼，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化 焙烧对原料进行炼前处理。

②冶炼。此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍（有色重金属硫
化物与铁的硫化物的共熔体）或含有少量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造 锍熔炼3种冶炼方式.

③精炼。进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。
湿法冶金
湿法冶金这种冶金过程是用酸、碱、盐类的水溶液，以化学方法从矿石中提取所需金属组分，然后用 水溶液电解等各种方法制取金属。
湿法冶金
CHAPTER 2
冶金历史
冶金，从古代陶术中发展而来。首先是冶铜。铜的熔点相对较低（1083℃），青铜是红铜 (纯铜)与锡或铅的合金，因为颜色青灰，故名青铜，熔点在700～900℃之间，随着陶术的发 展，陶术需要的工作温度越来越高，达到铜的熔点温度。而在陶术制作过程中，在一些有铜 矿的地方制作陶术，铜自然成了附生物质而被发现。随着经验慢慢的积累，古人也逐渐掌握 了铜的冶炼方法。
表3-3 根据浸出剂的浸出方法分类
4、浸出反应的分类
按照有价成分转入溶液中的溶解反应（主要反应）的特点 分为三类反应： 1）简单溶解反应
MeSO4(s) + eq → MeSO4(eq)
2)溶质价态不发生变化的化学溶解反应
（1）金属氧化物与酸反应，生成溶于水的盐
MeO(s) + H2SO4 → MeSO4(eq) + H2O （2）某些难溶于水的化合物与酸作用，化合物的阴离子按
提取冶金简图
湿法冶金
CHAPTER 3
浸出过程
湿法冶金浸出过程
1.浸出物料及浸出剂 2. 浸出方法
3. 浸出种类
第一节
浸出物料及浸出剂
浸出是湿法冶金中最重要的单元过程。浸出的目的是选择适当的溶剂使矿
石、精矿或冶炼中间产品中的有价成分或有害杂质选择性溶解，使其转入溶
液中，达到有价成分与有害杂质或与脉石分离之目的。浸出物料也可能是冶
3）单质金属矿物的浸出特性
自然金属以及在冶金过程中产生的金属，如阳极泥副产品或还
原氧化矿得到的铜、镍等金属单质。它们的浸出特点是必须氧化成
一定价态后才能溶于水溶液中。（见表5-2） 1） 一般无络合剂存在下，非氧化性酸不能溶解；
2） 一般都能被氧化性酸溶解。铜和镍易溶于硝酸；钯溶于浓硫
酸；钯、银和铜溶于热浓硫酸；钯、铂和金溶解于王水；钌、银、 铑和铱在氧化剂（HNO3)存在下与碱(NaOH)一起熔融，转变成可溶性
3)溶质价态发生变化的氧化-还原反应
（1）金属的氧化靠酸中的H+还原而发生：
Me + H2SO4 → MeSO4(eq) + H2↑
（2）金属的氧化靠空气中的氧而发生： Me + H2SO4 + O2→ MeSO4(eq) + H2O （3）金属的氧化靠加入溶液中的氧化剂而发生： Me + Fe2(SO4)3 → MeSO4(eq) + FeSO4(eq) 或 H2O2→ MeSO4(eq) + H2O Me + H2SO4 +
火法冶金
火法冶金又称为干式冶金，把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化 为液体，生成所需的化学反应，从而分离出粗金属，然后再将粗金属精炼。 矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种 形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属 与脉石及其它杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧 来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就 无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。 火法冶金包括：干燥、焙解、 焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。
2）浸出剂的价格 3）没有危险，便于使用 4）对设备的腐蚀性小 5）能再生循环使用
最重要的因素是成本！
表3-2
常用浸出剂及其应用
有的矿物很难溶解，需 要加氧化剂。如空气中的 氧是一种优良的氧化剂。 金属硫化物在无氧参加反 应时．达到水的临界温度 也不溶于水。但只要有氧 参加时，在150℃就可以 溶解。
湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。
1、浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子或络阴离子）形态进入溶
液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的过程叫浸出。浸出后经沉清和过滤，得到含金属（离子）的浸出液
和由脉石矿物绢成的不溶残渣（浸出渣）。对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，
◆ 不同浓度的NaOH能直接用于浸出方铅矿、闪锌
矿、铝土矿、菱锰铁矿、白钨矿和独居石等。特别
是高品位矿石，比硫酸溶液浸出更能获得较纯净的
浸出液。
◆ Cu、Co、Ni等由于能与氨形成稳定配合物而易
于溶解在氨液中，使常压氨浸出法成为处理金属铜
和氧化铜的有效方法。As、Sb、Sn、Hg的硫化物能
与NaS 作用生成可溶解性的硫代酸盐形式而被溶解。
钠和碳酸氢钠。磷、钒化合物可被Na2CO3溶液分解；呈氧化 态的Cu、As等也能Na2CO3与反应。 ◆矿石中的硅酸盐和碳酸盐不与碱性溶液作用。氧化硅、氧 化铁、氧化铝在碳酸钠溶液中一般很稳定，但在较高温度和
压力下也可能发生反应。因此，对于低品位氧化矿，当含有
较多碱性脉石矿物时，用酸浸出很不经济，应用碱浸。
◆脉石矿物中，碳酸盐、钙镁氧化物等在低酸和室温下 都容易与酸反应，游离态的二氧化硅则在酸中不溶解， 铁、铝氧化物在酸中也较稳定，但水和黏土和其它酸溶 性硅酸盐则能部分溶于酸，溶解度随酸度和温度提高而
增大。
2）碱性浸出的矿物特性 ◆ 矿石中的某些氧化物、硫化物、和硫酸盐能够与碳酸盐溶