湿法冶金总结1、当电解液电解时,电极上必然有电流通过,此时电极上进行的 过程为不可逆过程,电极电势偏离了平衡值,这种现象称为电极极化电极极 化与电极材料、电极表面状态、温度、压力、介质等,还与通过电极 密度大小有关电流密度大小与电极上的反应速率紧密相关2、加入动物胶后,在电解液中形成一种胶状薄膜,带正电荷,飘 到阴极附着在阴极表面电力线集中凸起的粒子上,增加尖端处电阻,减少了铜 离子在粒子上放电的机会,待阴极表面平整后,胶膜随着电解液循环 又飘到别的凸起处,因此获得表面平整的阴极铜用量每吨铜 25— 50g3、镍电解方法:电解精炼法,羰基法、高压浸出萃取法4、 镍电解精炼特点:A电解液需要高度净化B阴极与阳极严格 隔开,采用隔膜电解C低酸电解,电解液PH值在2—5.5之间5、 氢在锌电极上有很高的过电位,改变了氢的析出电位,使其变 得比锌的电位更负,也就使锌优先于氢在阴极析出氢的过电位才能够使用电 沉积法从锌电解液中提取出纯度高的电锌来措施: A 提高电流密度, 低温电解,适当增加添加剂的用量 B 严格净液,保持电解液洁净不 使中性盐杂志如铜、铁、镉等在电解液中超标,因为这些杂质都会使 氢的过电位降低。
6、 水解沉淀法:金属盐类和水发生分解反应,生成氢氧化物(或 碱式盐)沉淀是湿法冶金的分离方法之一,在有色金属生产过程中常用于提取有价金属和除去杂质元素A制备纳米SiO2 B制备纳米a-Fe2O3粉 体7、湿法冶金:金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有 机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程现代的湿 法冶金几乎涵盖了除钢铁以外的所有金属提炼 ,有的金属其全部冶炼工 艺属于湿法冶金,但大多数是矿物分解、提取和除杂采用湿法工艺,最后 还原成金属采用火法冶炼或粉末冶金完成湿法冶金的优点:是原料 中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实 现连续化和自动化现代:三废处理传统:先污染、后治理8湿法冶金优点:a适合于处理低品位矿物原料b能处理复杂矿 物原料 c 容易满足矿物原料综合利用的要求 d 劳动条件好,容易解决环境污 染问题9沉淀转化法制取Ni(OH)2反应方程式,其条件控制:a转 化剂浓度b表面活性剂添加量c转化温度其优点具有试验参数易于控制10、 超电势是电极实际电极电势与平衡电极电势偏离程度的一种 度量,与浓茶极化、电化学极化、电阻极化等造成。
11、 还原与沉淀是湿法冶金过程的两个重要环节,还原过程包括 电化学还原和化学还原化学还原包括铜、铅、锌、镍、钴、金银等重金属、 贵金属的电解精炼和电沉积过程电化学还原法用于制备各种金属粉 体、非晶材料、纳米材料和合金材料化学还原主要论述气体还原、 有机物还原、金属置换还原用于湿法冶金过程中的净化、提纯产品 回收12、 沉淀过程用于湿法冶金的分离过程,同时也用于材料制备, 其特点:工艺简单、成本低、操作方便通过控制条件分为:均相沉淀、络 合沉淀、非水溶液沉淀、电解沉淀13、 电阻率的倒数为电导率,用希腊字母k表示,K=1/p单位:在国际单位制中,电导率的单位称为西门子/米(S/m )电导率的物理意义: 表示物质导电的性能电导率越大则导电性能越强,反之越小摩尔电导率 Am( molar conductivity)是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为 单位距离的电导池的两个平行电极之间,这时所具有的电导 Am = = k/c,摩尔电导率用处:比较电解质溶液的导电能力14、 电极电势的影响因素:离子的浓度、溶液的酸碱性、沉淀剂、 络合剂15、 离子行为:阳极过程、阴极过程、液相传质过程(电迁移、 对流和扩散)16、 在电解冶金和电解精炼中,如果金属阳极出现钝化现象,会 使槽电压增高,电耗增大,严重时将影响正常的生产。
但是有利面是在制作 不溶阳极时,有时还需要利用钝化形成不溶性氧化膜钝化作用机理: 成相膜理论和吸附理论P5117、 电沉积制备金属材料包括泡沫材料、粉体材料、膜材料18、 化学还原种类:置换还原、气体还原、有机物还原19、 还原:得到电子的过程,通常由化合物转变为金属的过程, 还原包括电化学还原和化学还原20、 沉淀:采取适当措施使溶液中的某组分达到过饱和并以固体 形态析出后进行分离的方法21、 通常把产生在金属和电解质溶液双电层间的电势差称为金属 的电极电势,并以此来衡量电极得失电子能力的性对强弱其大小主要取 决于电极的本性,并受温度、介质、离子浓度等影响22、 当电流在电解池中流动,在 I>0 时,电极电势向比可逆电极 电势正的方向移动,移动后的电极电势与可逆电极电势的电势差n称为极化 过电位,也称超电势23、 钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态,而延缓金属的 腐蚀速度的方法另外,一种活性金属或合金,其中化学活性大大降低,而 成为贵金属状态的现象,也叫钝化24、 在一定温度下难溶饱和溶液中的各溶解组分以化学计量系数 为幂次的浓度乘积是一个常数,这个常数位溶度积,用 Ksp 表示。
它是反映 难溶化合物的溶解性能,计算难溶化合物溶解度和判断在水中沉淀条 件的重要参数25、在沉淀反应中有与难溶物质具有共同离子的电解 质存在,使难溶物质的溶解度降低的现象就称为沉淀反应的同离子效应26、 在难溶电解质的饱和溶液中,加入其他某种强电解质,使难 溶电解质的溶解度比同温度时在纯水中的溶解度增大的现象,称为盐效应27、 若溶液中存在络合剂,它能与生成沉淀的离子形成络合物 一般络合物是不直接发生沉淀反应的,因此会使沉淀物的溶解度增大,甚至 不产生沉淀,这种现象称为络合效应28、 微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下 形成一个均匀的乳液,从乳液中析出固相,这样可使成核、生长、聚结和团 聚等过程局限在一个微小的球形液滴内,从而可保证形成球形颗粒, 还可以避免颗粒之间的团聚29、 电极电势产生的原因可以有双电层理论解释当金属放入电 解质溶液中,一种情况是金属晶体中的金属在极化作用下,离开金属表面以金 属离子状态进入溶液,将电子留在金属表面,金属性质越活波,这种 趋势越大;另一种情况就是溶液中的金属离子,受到金属表面电子吸 引在金属表面沉积,溶液中金属离子的浓度越大,金属离子与金属组 成的电对的电极电势越正,这种趋势也越大。
达到平衡后,在金属和溶液界面上形成了一个带相 反电荷的双电层,这样在金属和溶液之间就产生了电势差界面双电 层结构有很多模型,目前有 GCS 模型,其双电层由紧密层和扩散层构 成30、沉淀是冶金行业生产中必不可少的分离净化方法,实际上, 几乎所有湿法冶金流程中都有沉淀工序,它具有操作简单、成本低、投资少 等优点沉淀是采取适当措施使溶液中的溶质达到过饱和并以固体形 态析出后进行分离的方法主要有两种分离方式:1从溶液中除去杂质, 将杂质与溶液分离,主要金属保留在溶液中;2从溶液中析出主要金属 的纯化合物,使杂质保留在溶液中31、影响溶液电导率的因素:( 1)电解液中电解质的浓度; (2) 电解液中电解质的性质:电离度、离子体积、电荷数、水化程度等对溶液的电 导率有不同程度的影响; (3)电解液的温度(压力的影响不大)、溶剂 的介电常数和离子的强度等对溶液的电导率影响也较大32、金属电沉积过程:金属离子向电极表面移动;金属离子在电 极表面去水化、吸附等;金属离子在电极表面得电子还原成金属;金属原子 结晶形成金属晶体;金属原子向金属体内扩散;复杂的反应产物在电 极表面还可能进行分解、复合、歧化、脱附等后续转化过程。
33、金属的水溶液电沉积的主要应用:(1)电解冶炼:从浸出并 经净化的溶液中提取金属;(2)电解精炼:从粗金属、合金或其他冶炼中间 产物提取高纯度金属;(3)合金制备:利用电沉积的方法制备特殊合 金或功能合金34、电结晶过程:(1)还原的金属原子在电极表面扩 散到有缺陷、扭曲或错位的地方;(2)还原的金属原子在缺陷、扭曲或错位的地方聚集并形成新相的核;(3)还原的金属原子结合到晶格中生长;(4)结晶的进 一步成长和金属沉积层的成长35、加入动物胶后在电解液中形成一种胶状薄膜,带正电荷,飘 到阴极附着在阴极表面电力线集中凸起的粒子上,增加了尖端处电阻,减少 了铜离子在粒子上放电的机会,待阴极表面平整后,胶膜随电解液循 环又飘到别的凸起处,因此获得表面平整的阴极铜胶的用量是每吨 铜 25~50g.36、硫脲是一种表面活性物质,常常与动物胶配合使用,单独使 用效果不明显硫脲能促进电铜表面结晶致密平整、光滑,表面无非边毛刺 每吨铜 20~50g.37、下进液上出液的优点是有利于电解液充分搅拌、减轻浓差极 化效果,但不利于阳极泥下沉;上进液下出液有利于阳极泥下沉,但电解液 在槽中分布不均匀,槽上下浓度变化大。
38、置换反应的影响因素:搅拌速度;置换剂的粒度;置换产物 的形貌;溶液中其他离子的影响;温度和反应时间39、正离子在阴极的放电步骤:(1)反应物离子向电极表面传递, 即液相中的传递步骤;(2)反应物离子在界面层进行反应前的转化步骤, 即前置表面转化步骤,例如反应物在电极表面的吸附;(3)在电极表 面上进行氧化或还原反应,生成反应产物,即电化学步骤;(4)反应 产物在界面层进行反应后的转化步骤,即表面转化步骤,例如自表面 上脱附,反应产物的复合等; (5)反应的产物生成新相或反应的产物向 溶液中传递,即液相中的传质步骤40、计算 P136 页例题41、自我总结,仅供参考,请自行添补。