工业上常用的碱浸试剂有氨、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等,现分述如下。
(一)氨浸
NH3-CO2-H2O系是金属铜、钴、镍的有效浸出剂。其浸出速度取决于氧的分压和氨的浓度(图1)。cu-NH3-H2O系、Ni-NH3-H2O系、CO-NH3-H2O系和Fe-NHs-H2O系的ε-pH图分别如图2、图3、至图4所示。从图中曲线可知,当有空气存在时,Fe(NH3)n2+的稳定区相当小,极易被氧氧化为高价铁,在pH-10的碱液中呈氢氧化物析出。因此,氨液可选择性地浸出铜、钴、镍。
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常压氨浸法是浸出金属铜和氧化铜矿物原料的有效方法。矿石中结合铜含量高时应预先进行还原焙烧使其转变为金属铜和游离氧化铜。
氨浸矿浆经固液分离,浸液送去蒸氨,浸液加热至沸点(113~120℃)时,碳酸铵和氨络离子分解,铜呈氧化铜析出,钴、镍分别呈氢氧化钴和碱式碳酸镍析出。含氨、二氧化碳的蒸气经冷凝器回收后返至浸出或洗涤作业。
常压氨浸时,硫化铜矿物溶解不完全,镍、钴硫化矿物和贵金属留在浸渣中,可从渣中浮选铜、钴、镍硫化矿物及贵金属,浮选精矿送冶炼或用热压氨浸法处理。
氨浸的特点是可选择性地浸出金属铜、钴、镍及其氧化矿,浸液纯净,常压浸出速度高,制取化选产品和试剂再生工艺简单,因此,铁质含量高且以碳酸盐脉石为主的铜镍矿物原料宜用氨浸法处理,但蒸氨时蒸馏塔易结疤,影响生产的正常进行。[next]
(二)碳酸钠溶液浸出
碳酸钠溶液的分解能力较硫酸弱,价格较高,但其浸出选择性高,浸液较纯净。目前,广泛用作碳酸盐型铀矿的浸出剂,也可浸出钨矿物原料。
从上可知,浸出时会生成氢氧化钠,使浸液pH值上升。碳酸钠浸铀需在pH=9~10.5, 的条件下进行,pH>10.5时,会沉淀析出重铀酸盐。因此,生产中常用碳酸钠和碳酸氢钠的混合液作浸出剂,碳酸氢钠用量常为总量的10~30%碳酸钠溶液浸铀常在加压(约1013.25千帕)下进行,矿浆温度为100~150℃,碳酸钠浓度25~60克/升,碳酸氢钠为5~25克/升。
此外,碳酸钠溶液可浸出钨矿物原料,使钨呈可溶性钨酸钠形态转入浸液中。
(三)苛性钠溶液浸出
浓度约40~45%的苛性钠溶液可直接浸出方铅矿、闪锌矿、铝土矿、钨锰铁矿、钨酸钙矿和独居石等,使相应的目的组分转入溶液(或沉淀)中.在400℃条件下热压浸出铜镍硫化矿,可使其中的黄铁矿分解而得铜镍硫化矿精矿。
目前,苛性钠溶液浸出除大规模用于生产氧化铝外,还常用于处理硅含量高的钨细泥及钨锡中矿等含钨矿物原料,采用单一的苛性钠溶液在常压加温(约110℃)或加压条件下可得到满意的浸出结果。处理白钨精矿时,宜采用苛性钠与硅酸钠的混合试剂作浸出剂。当白钨原料中含一定量的氧化硅时,可用单一的苛性钠溶液作浸出剂,其反应为:
CaWO4+SiO2+2NaOH=Na2WO4+CaSiO3+H2O
(四)硫化钠溶液浸出
硫化钠溶液可分解砷、锑、锡、汞的硫化矿物,使其生成相应的可溶性硫代酸盐:
AS2S3+3Na2S=2Na3AsS3
AS2S5+3Na2S=2Na3AsS4
Sb2S3+3Na2S=2Na3SbS3
Sbs5+3Na2S=2Na3SbS4
SnS2+Na2S=Na2SnS3
HgS+Na2S=Na2HgS2
Bi2O3、SnS不溶于硫化钠溶液中。为了防止硫化钠水解,常用硫化钠与苛性钠的混合液作浸出试剂。可用此法进行精矿除杂或从原料中提取有关组分,如从钴镍精矿中除砷,从锡中矿和辰砂中提取锡、汞等。