分步沉淀

冶金工程学术语

分步沉淀是指在一定条件下，使一种离子先沉淀，而其他离子在另一条件下沉淀的现象。浸铜后渣硫酸盐分离沉淀过程是按银、铜、镍的先后顺序进行析出的。因此要实现其分离，简单可行的方法是将这些金属离子转化成钠盐或碳酸盐的沉淀。

次序

1.对于同种类型的沉淀（如MA型)，KSP（溶度积）小的先沉淀。溶解积差别越大，后沉淀的离子浓度就越小，分离效果也就越好。

2.当一种试剂能沉淀溶液中多种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离的目的。

3.分步沉淀的次序还与被沉淀的各离子在溶液中的浓度有关。如果将生成沉淀物的离子浓度加以适当改变，也可能改变沉淀顺序。

金属氢氧化物的分步沉淀

锌Zn2+离子

原始浓度[Zn2+]=16-374mg/L，PH=9-10，效果至 [Zn2+]=1.6-3mg/L

镉Cd2+离子

PH=9.5-12.5，效果至 [Cd2+]=0.1-0.00075mg/L；

PH=8，效果至 [Cd2+]=1mg/L

铬Cr3+离子

PH=8.5-9.5，效果至 [Cr3+]=0.02/L；

铜Cu2+离子

原始浓度[Cu2+]=1-1000mg/L，PH=9-10.3，效果至 [Cu2+]=0.15-0.17mg/L

镍Ni2+离子

原始浓度[Ni2+]=1000mg/L，PH=9.9-10，效果至 [Ni2+]=1.5mg/L

分步沉淀法工艺

浸铜后渣经过硫酸化焙烧后，将酸化渣浆化后cu、Ni、Fe、Ag均以硫酸盐的形式存在于溶液中，要将这些硫酸盐分离比较困难。

浸铜后渣硫酸盐分离沉淀过程是按银、铜、镍的先后顺序进行析出的。因此要实现其分离，简单可行的方法是将这些金属离子转化成钠盐或碳酸盐的沉淀。因此本体系中所选择的药剂是碳酸钠。而经酸化焙烧后的酸化渣中的铁，基本上是以三价铁的形式存在，三价铁在有钠离子浓度为5g/L以上的溶液中，只要pH在1.7-1.9，温度在70-90℃时，可快速以黄钠铁矾的形式沉淀，因此，在分步沉淀法的实施过程中，又按银铁铜镍的先后顺序进行沉淀分离，完全能够满足生产需要。

溶解沉银

先将渣用水和稀释后的母液进行浆化、搅拌，可溶性的金属这时可溶解成一系列的硫酸盐溶液。在此之前，冶炼厂对银的回收几乎未找到较为合适的办法，致使大部分的银流失到铁渣中，大大降低了银的回收率。经过摸索，在原有设备的基础上，将碱液接到浆化浸出槽的上方，在边搅拌边浸出的同时，再加入碱液，直到pH值到一定值时，停止加碱，继续搅拌。在未加碱的浆化前液中，银的含量较高。

将溶液中剩余的银以碳酸银的形式沉淀到渣中，且后液中的银含量可降到0.01 g/L以下，因此决定在浆化槽中加入一定量的碱液，对银进行沉淀操作。为了在沉银过程中不将Cu、Ni、Fe等贱金属沉到贵金属渣中，通过多次分析和实验，将浆化液终点pH值定为1.0以上、温度为85℃，搅拌时间为2.5h最为合适。

除铁

铁无论在镍系统还是在铜系统都是一种不易除去的杂质，铁量越高，则电效越低，还影响镍和铜的化学品级率，因此将金属回收工段作为铜和镍系统的主要排杂工序。然而要想用中和承解法将含铁30g/L的浆化浸出液中的铁除去，不但不好过滤，且镍、铜损失较大。因此冶炼厂采用的除铁工艺是黄钠铁矾除铁法工艺。

(1)温度：从黄钠铁矾除铁法的原理可以看出：这种化学反应是吸热反应，温度越高，反应越迅速，一般应控制在90℃；但从现场状况来看，原浸出液中含镍70～80 g/L，，含铜40 g/L，，含钠在50～70 g/L，含铁30 g/L，总金属浓度较高，粘度较大，若较长时间将温度控制在90℃以上，很快就有镍和铜等金属的硫酸盐结晶产生，从而降低镍、铜的回收率。

(2)pH值：黄钠铁矾的成矾pH值在1.7～1.9就可进行，但是在矾的生成过程中不停地有硫酸产生，致使pH值下降，因此为了保证成矾的连续性和除铁的彻底性，必须不停地加入碱溶液。因此pH值最好稳定地控制在2.0～2．2，直到pH值不再下降时方可停止加碱。

(3)风量：由于在原溶液中，铁的存在形式有Fe2+和Fe3+，Fe3+在除铁过程中较易除去，而Fe产生水解的pH值为6.0以上，在除铁过程中无法提前除去，因此在除铁之前通人富氧或低压风，利用其中的氧将Fe2+氧化成Fe3+，即经济又便于操作。经过现场论证，通风量应控制在60～80 N·m3/h·槽，经过5～6 h后，即可将含铁降到1.0 g/L以下，便可进行压滤，完全能满足生产需要。

铜和镍的分离

除铁后液中还含有大量的铜和镍，根据镍和铜溶度积的不同，可先对铜进行分离．但在实践过程中，要想完全分离两种金属离子却很难。若将铜完全沉淀，则有大量的镍也沉淀出来，将会大大地降低碳酸铜的纯度；而要想将镍尽量少地沉淀到碳酸铜中，溶液中的铜又不能完全沉下来．通过多年的实践，根据现场实际灵活调整操作。

沉铜

采用碳酸钠溶液对除铁后液进行中和，pH值控制在一定值时，则有大量的绿色的碱式碳酸铜生成，在中和的过程中，采用多点加碱的方式加碱，且碱液尽量以细小的液珠与溶液接触，这样可避免因局部过碱产生共沉的现象发生。

沉镍

沉铜后浆液经板框过滤后，滤液进入沉镍槽，继续用碱液中和，为了确保镍的充分回收，必须将终点pH值控制在8．2以上。检测pH值达到要求且保持不再下降，便可上板框进行过滤。

总结

(1)通过现场实践，分步沉淀法能处理有价金属品种较多的溶液，具有操作方便，设备简单，工艺易控制，投资少，回收率高等特点，完全适合现场生产。

(2)不足之处是每道工序中分离的终极产品不是很纯净，如铁渣中的镍含量还有2%左右，铜含量2%～2．5%，银含量100 g/t左右，有待于通过工艺控制或设备改造，进一步提高各种金属的分离效果。

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