湿法炼锌-中性浸出过程的水解除杂质（二）

    水解除铁
    铁在浸出液中以二价铁盐FeS0₄和三价铁盐Fe₂ ( S0₄）₃的形式存在，当浸出终点控制在pH值为5.2~5.4的条件下，二价铁Fe²⁺不能水解，必须使其氧化成三价铁Fe³⁺。工业上通常用自然界的软锰矿和阳极泥（含二氧化锰）作氧化剂，在酸性介质中使硫酸亚铁氧化，其反应为

    由以上反应方程式可以看出，欲使Fe²⁺氧化反应向右进行，必须有H⁺存在，即在酸性溶液中进行，从反应平衡常数K_a可知二价铁离子和氢离子活度的指数较高，对反应平衡的影响极大，故使用Mn0₂作氧化剂时总是在酸性较强的溶液中进行。
    高铁水解反应按下式进行。

                      Fe₂（S0₄）₃＋6H₂0 ==== 2Fe（OH）₃＋3H₂S0₄

    由上述反应可知高铁水解有酸产生，且随着水解进行酸度增加，要使反应不断进行必须不断中和除酸，方能使溶液保持高铁水解应有的pH值。由于目前工业上浸出液中和水解除铁是在中性浸出终了阶段进行，高铁水解产生的酸被矿浆中氧化锌及其他金属氧化物溶解时所消耗，一般不额外加中和剂即可满足终点pH值控制的需要。
    水解除砷、锑
    如前所述在中性浸出阶段，工业浸出液中砷主要是以高价的配阴离子形式存在，很少有简单的阳离子；锑主要以H₃Sb0₄,H₃Sb0₃胶体和Sb0₄^3-存在。当浸出终点pH值控制在5.2~5.4时仅靠其自身在浸出液中的不稳定性尚不能除掉，必须借助三价铁的帮助才能使砷、锑很好地除去，三价铁对除砷、锑的作用有两点：即有化学作用，使砷、锑成为难溶的砷酸铁及锑酸铁的复盐；同时氢氧化铁胶体将它们吸附凝聚沉降析出。锑主要是以锑酸的胶体存在，故主要被Fe（OH）₃胶体吸附沉降。氢氧化铁是一种胶体，因其胶体微粒带有电性相同的电荷，互相排斥而不易沉降，Fe（OH)₃在不同的酸度下因吸附的离子不同，带的电荷亦不相同，在溶液pH值 <5.2时吸附Fe³⁺离子而带正电，在pH值>5.2时带负电，定位离子为OH^-，其等电点在pH = 5.2附近。[next]
由于在pH值<5.2时，Fe(OH)₃胶粒带正电,As0₄^3-,Sb0₄^3-将成为其反离子。一般说溶液中各种负离子都可以成为“反离子”被胶核所吸引，其中一部分可以进人胶团内和胶团一起运动。在工业浸出液中，可成为反离子的物质很多，如SO₄^2-，OH^-,As0₄^3-,Sb0₄^3-，GeO₃^2-等，但它们进入胶团吸附层的数量将取决于这些离子的浓度和电荷的大小，浓度大、电荷高的更易进人吸附层。浓度和电荷相比电荷作用更大，因此进入氢氧化铁胶粒吸附层的负离子将主要是As0₄^3-,Sb0₄^3-，SO₄^2-，也会有少量的SiO₃^2-和OH^-等。
    砷、锑只有在溶液酸度很高的情况下方能以阳离子As⁵⁺，Sb⁵⁺的形式存在，对于中性浸出，终点pH值控制在5以上的溶液，砷、锑将主要以配离子As0₄^3-,Sb0₄^3-形式存在，金属砷、锑离子将是极少的。尽管As0₄^3-,Sb0₄^3-在浓度上较SO₄^2-低得多，但在电荷方面却占极大优势，故可以被氢氧化铁胶核吸附在表面层中。
    进入胶粒吸附层中的砷、锑与溶液中的砷、锑浓度成正比，砷、锑的数量也和氢氧化铁的数量成正比，氢氧化铁的量愈多，吸附的砷、锑量也愈多，因而残留在溶液中的砷、锑量就愈少。生产实践中为了能从溶液中彻底除去砷和锑，一般要求溶液中的含铁量为含砷量的10~15倍，含锑量的20~40倍。为此当溶液中铁量不足时，还需向溶液中加铁，但加人的铁量也不宜太多，否则将产生大量氢氧化铁沉淀，对澄清过滤以及浸出渣量太大等均是不利的。
    水解除硅
    众所周知，硅在浸出矿浆中基本上是以胶体而不是以离子状态存在。硅胶过多会使矿浆澄清、沉降性能恶化。胶体溶液中的胶粒是带电的，硅胶的等电点在pH = 2附近,pH >2时，硅胶微粒带负电,pH <2时硅胶微粒带正电，当浸出终点控制在pH=5.2时，氢氧化铁和硅酸胶体带有相反的电荷，两者在静电引力作用下，将会聚结在一起，使其从溶液中共同析出。锌焙烧矿中性浸出时，硅胶在pH值为4.8~5.0时大量聚集析出，而不是在其等电点处大量析出。实践证明，两种胶体凝结作用是相辅相成的。
    显然共同凝结作用除与过程的技术条件有关外，还与两种胶体数量有关。如果一种胶体多、一种胶体少，或胶粒子电荷相差较大，则可能产生部分凝结沉降。为了使浸出矿浆易于沉降或过滤，凝结析出的胶团应当是体积较大，且有牢固的结构并有较大的沉降速度。如析出的颗粒很细，结构又疏松，将给澄清浓缩造成困难，为此工业生产通常向溶液中加人聚丙烯酞胺（三号凝聚剂）来改善和加速沉降过程。
    聚丙烯酞胺是一种高分子化合物，属亲水性胶体，通常不带电荷，胶体的稳定性不是靠同性电荷的相互排斥力，而是靠溶剂化来实现。加入聚丙烯酞胺，在浸出矿浆中疏水性的氢氧化铁和亲水性的聚丙烯酞胺胶体共同存在，两种胶体在相遇碰撞后，聚丙烯酞胺的烃基将被吸附在氢氧化铁胶体表面。由于聚丙烯酞胺分子主链很长，在其数量很少的情况下，每个高分子便可能粘住多个氢氧化铁胶粒，使它们结合在一起促使其凝聚。从聚丙烯酸胺在矿浆沉降中所起的作用中可知，聚丙烯酞胺不能加入过多，否则会产生相反的现象。即氢氧化铁的胶粒表面将全部被其包围形成一层膜，有碍各胶粒的互相凝聚。