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1、在碳铵氨体系中沉淀分离铜和锌的理论分析蜷4蜘南方冶金学院Vol?134II)1)2年l2月,OURNAIOFSOUTHERNINSTITUTEOFMETALLURGYDoc.,1992一在碳铵一氨体系中沉淀分离铜和锌的理论分析皇憋-rFJ0?(毗)(呆)摘要在各Cu,Zn分剐为!I.11mollL,!I.49tool/1的2mol/碹铵一2mol/L氨的黄铜熔炼渣的浸出液中.加lmollLNnOH,可使Cu以Cu(OH)形态优先沉淀下来.Zn以Zn(OH)彤态留在溶液P.加II1HSO.可使滤漶中的zn吼Zn(OH)彤志沉淀下来.从而达到分步分离铜和锌的目的.关键词:亘.塾塾垡!t分-,沌录川
2、碱钹一缸溶液IlI姑11l4士i=硝.锏,钟l叮较地I铁.锵,.垮造求分离.旧肯以金”馥络离J形怎进入溶.J1以化物J怎进八戏.锏,锌半lln9I1.Il以l.似址IlIJ:制,f钮杵离f-的热稳圮|ll近.敞扶坎f:f液li)l=淀分离铜.f比较难,试验光探索J溶J.钟粉换f触讣C淀法分离制,钟.山:川1城淀法进行r验.J较的设.分离试验分I【ii步进行.步JJI】lmol/lNaOH碱液(液一液l七为1,【l,1.2).4【I,5Il技搅拌什刊能也的Cu(OH)C淀.:7I卜Il景什.IqCu(OH)腓分失水l甜刮株的Cu0淀.班将li滤液川I【1HSO.IfIf过l碱.ftiZn(OH)
3、淀.淀分离J的刊液禽Cu.Zn均为破:l!.蜕IilC谜址完的.此溶液Ir返I11I配删帝】循?耶使川.脱就化物淀分离眨分析I:1沉淀反应?2mol/INH.HCO一2mo1/LNH的赞锏熔炼油的浸m液巾.Cu.Zn璎以氯扁r仃在.此外.溶液?1r尚*fHCO.COBIOHl;JJ离.,向浸小液加入通的碱后,讳4铽出会成Cu(OH)f淀.而馘杵离则会转变成Zn(OH)离两:溶液ItI,从而他CuqlZn丛到蜘分高.此外.CuCOs.znCO在试验条frl:F1会玑淀析m.丽Cu(0H)=fC0J,l少.脱戟溶液II予町能的i)亡淀I互应歧发条什分述:!弩I盛的i)C淀f互Jr(I)一(5).C
4、u(NH):.+2OH=Cu(OH)+mNH(1】一14收舶!I;1q2I)71II第13卷第4期李东林等:在碳铵一氨体系中沉淀分离铜和锌的理论分析299根据同时平衡原理其平衡常数,可由相应的络合物不稳定常数(下标为相应的络离子),和沉淀的溶度积(下标为相应的沉淀物)计算得到.K:【旦!:!旦!ICu(NH,)L+】OHJ圮-Cu(OH)Zn(NHs)+2OH=Zn(oH)2l+mNH3,;f旦!一兰!苎!旦!.【Zn(NH】OH】K-Zn(OH)Cu(NH3)+CO;=CuCO3i+mNH9K3=旦!:竺!竺!兰!【Cu(NH】【COl-】KCuCOZn(NH3)+CO=ZnCO3l+mNH
5、K=【NH.】IZn(NH)】col】0-Zn(NHs)2Cu(NHs)+2OH+C0-=Cu2(OH)2COal+2mNHs(5)K5=【NH】2|n【Cu(NHs)】【OH一】【COr】除K.pCf0H)CO,外.式中的不稳的方法计算得到.计算结果如下:Cu(NH.)_;.ap均可查表【2得,KCOH),CO,则可用资料【3】Cu2(OH)2C03(8);2Cu+2OH7,+c0乳(6)G?一890.3465.46一l57.14一S27.29式中A(讯KJ-tool)为标准自由焓,下标S,ag分别表示固相和水溶液.自由培变G.=(AG)#(G?)娜,.?故G(265.46-157.1452
6、7.39)一(一890.34)=l79.59KJmol又G._Rlnsp;InKP一1.47cm1.CO.=3.3510在考虑沉淀反应时,只应当考虑最稳定的络离子的沉淀反应.这是因为那些较不稳定的络离子形成的沉淀,会由于形成稳定的络合离子而溶解.基于这考虑.只须要考虑络离子Cu(NH):Zn(NH开始生成氢氧化物及沉淀完全时的pH值.在计算开始沉淀的pH值时.金属络离子浓度按浸出液实际离子浓度计算,【Cu(NH):=0.11mol/L.【Zn(NH;】=0.49mol/L,NH的平衡浓度考虑如下:因碳铵的HcOi水解反应产生的OH会按(7)式与NH形成NHs-H0NH+OH;NHs-H20(7
7、).3lIll南方墙套学院i992年I2月其衡常数为NH的高解常数K.NH的倒数.为s.56111.由于溶液的pH伉实测为111.可以推断溶液巾的NH;伞部转化为NHH0,闽而溶液巾的NH的总浓度应为4mol/L.开始沉淀时.NH,的r-衡嫩度应从总浓瞍中扣除络离于中氧的浓度.fNH=4-(4X0.11+4X0.49)-_1,6mol/L帆淀完辛H,溶液巾Cu”离了的浓度实洲为610mol/L.NHs的衡浓度应取4mol/L.IZn”】也没为6X10mol/L.川沉淀反应的r衔常数便可汁算开始和沉淀完全的pH值.结果表】,现举例说明.表1钢,锌氢氯化物碳酸盐沉淀条件注1:设【CO:1=lmo1
8、L.计算Cu(OH)zCO开始沉淀的pH值.若要使90的Cu(NH)以Cu2(OH)CO沉淀.则【OH应为16mol/L.计算Cu(OH)开始沉淀的pH筑.由(1)得到OH1_【N!:K,【Cu(NH)?将.=8.5510.【NH】1.6及Cu(NHs)】=0.1lmol/L代入卜式.得【OH】=8.3510mol/L.得pHl1.9由袁1的结果可知.在本试验条件下,碳酸铜.碳酸锌不会沉淀.而碱式碳酸钢沉淀很少.Cu(OH)和Zn(OH)却会同时沉淀,似乎能分离Cu和Zn.但由于Zn能形成Zn(OH),所以尚要考虑锌羟基络离于生成反应.2羟基络离子反应Zn(NH):Zn(OH)会分别按反应(8
9、)和(9)形成Zn(OH):Zn(NH);+4OH=Zn(OH)一+4NH,(8)第13卷第4期李东林等:在碳铵一氨体系中沉淀分离铜和辞的理论分析381Zn(OH)(s)+2OH=Zn(OH弦(9)K.=!Q:K艳zoH):,K叩H11OHr按照反应(8),(9)的反应平衡常数,可计算pH值为10.9,13.2和13.8时zn(OH)的浓度.这些pH值相应于Zn(OH):开始沉淀,完全沉淀和Cu(OH)z沉淀完全的pH值.结果见表2.袁2不同pH值Zn(OH)i一的浓度注;溶液中Zn.+的总浓度为0.49mo1.L从表2的计算结果可知,因为反应(8)的平衡常数要比反应(9)的平衡常数大许多,可
10、以推断,在假定的Zn(OH)沉淀完全的pH值时,Zn(NHX已按反应(8)99,7的转化成了Zn(OH).当Cu(OH)沉淀完全时,溶液中的Zn(NH4)或Zn(OH).已按(8)或(9)全部转化成了Zn(OH)一.因此,用氢氧化物沉淀方法,完全可以分离溶液中的Cu”和in”.试验结果证实了这个结论.分离试验结果见表3.裹g铜,锌分离试验结果由表3可知,分离得到的沉铜渣以Cu为主.其中的少量in是由TCu(OH)2沉淀时,机械包含溶液所致.而沉锌渣含少量Cu,则是由部分Cu(OH)穿滤而进入滤液所致.参考文献1蒋镜宇.李东林,胡彩王句.有色金属.1992,(3):3133302南方冶金学院19
11、92q-12月2朱元保,洗子琛,张传福.电化学数据手册,长沙:湖南科技出版社.1988.1333RobertC,weastCRCHandbookofChemistryandPhysicsCRCPress,Inc.BocaRaton,Florida1985.66thD67PrecipirationSeparationofCu2andZn2FromAnmniumCarbonate-aniaSystemLiDonglin(DepartmentofBacCourses)JiangJingyuDepartmentofMetallurgy)AbstractByadding1mol?LNa0Hsolutio
12、ntoleachedsolutionofbrasssmeltresidueswhichcontain0.11mol?LofCU”,0.49mol?L一ofZ2,0tool?LofRlmoniumCarbonateand2,0tool?Lofammonia.theCu.inthesolutionismadetoprecipitateintheformofCu(OH)2buttheZnremainsintheformofZ(0H)Andthenadd10%(v/v)H2SO.solutionintothefiltrateandtheprecipitationofZn2intheformofZn(OH)2results.Thus,CandZn2inleachedsolutioncanbenearlycompletelyseparated.Keywords:copper,zinc,hydroxide,precipitationseparation
