湿法炼锌中浸出过程的基础理论（二）

    前一种反应（a)可以看成是后一种反应(b)的特例，即m=n,表明M^（m-n）+不是离子而是金属状态，因而方程式最后一项为零。

    可得                      E = E^ө - 0. 0591pH

其平衡条件是
                                 E^{ө ₌} +0.0591pH                         （3）

    众所周知，水仅仅是在一定电位和pH条件下才是稳定的，水稳定的上限是析出氧，其稳定程度由下式确定：

                               O₂＋4H^＋＋4e ==== 2H₂0

                      E（O₂/H₂0）＝1.229-0.0591 pH（P_o2＝lO1kPa）

    水稳定的下限是析出氢，其稳定程度由下式确定。

                                   2H＋＋2e HZ

                          E（H⁺/H₂）＝-0.0591pH（P_H2＝lO1kPa）

    由下表所列有关反应的E₃^ө 、E₁^ө 、pH ₂^ө值，并假定金属离子活度等于1，令温度等于298K,根据(a)、（b)、（c）类反应的化学方程式便可作出Me-H₂0系的E-pH图。按上述理论分析所作出的Zn-H₂0系的E-pH图，见下图。[next]

    从图可以看出整个Zn-H₂0系划分为Zn^2＋和Zn（OH）₂及Zn三个区域，这三个区域也就构成了湿法炼锌的浸出、水解、净化和电积过程所要求的稳定区域。
    浸出过程就是要创造条件使原料中的锌及其他有价金属越过（I）线而进入Zn²⁺区。水解、净化即是创造条件使Zn²⁺停留在Zn²⁺区域，同时使杂质进入Me(OH）_x区。电积即是创造条件在阴极上施加电位，使Zn²⁺进入Zn区。湿法炼锌的浸出过程，就是利用各种金属离子在浸出液中的稳定性，使锌、锅等有价金属溶解进入溶液，与原料中的脉石分开。在中性浸出终了再调整pH值破坏铁、铝、锡等杂质的稳定性，使铁等杂质转为固相进人沉淀而与Zn溶液分离。

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    这说明系统在达到平衡状态后，H⁺和Zn²⁺两种离子浓度可相差很远，在H⁺离子浓度很小的情况下，可以允许很高的锌离子浓度，即在中性浸出终了，及时将溶液的酸度降到很低，为除去铁、砷等杂质创造了条件。
    由上式可知，锌离子的水解pH值大致为：当25℃锌离子活度按1 mol/L计时，则a²_H+ = 10^-11.6，即pH=5.8。
    下表列出了有关金属的Me-H₂0系E₃^ө 、E₁^ө 、pH ₂^ө数值。

    根据表所列的E₃^ө 、E₁^ө 、pH ₂^ө数值和前述的原理可绘制出有关金属的Me-H₂0系E-pH图，见下图。

    由图可以看出，在锌中性浸出终了时，控制浸出终点pH =5.2,一些金属可以呈氢氧化物沉淀被除去。
    B  金属氧化物、铁酸盐、砷酸盐、硅酸盐在酸浸过程中的稳定性
    在炼锌的主要原料焙砂及氧化矿中，一般均存在金属的氧化物、铁酸盐、砷酸盐和硅酸盐等锌的多种化合物，它们在酸浸过程中溶解的难易程度，或在酸性溶液中的稳定性，可用pH^ө 大小来衡量，pH^ө 小的较难浸出,pH^ө 大的较易浸出。上述有关化合物的溶解反应，在25℃，100℃, 200℃下的pH^ө 见下表。