| 设计其被转化为氢氧化铁和单质硫：
4FeS+3O+6HO=4Fe(OH)+4S(2-3)
为了解决问题，我们根据Hess定律，设计了下面循环，将反应(2-3)分为4步完成：
反应(1)：硫化亚铁在水溶液中溶解与电离。
FeS=Fe+S(2-4)
K=K(FeS)=6×10
在标准状态下，298.15K时，反应(1)为非自发过程。这对总反应极为不利。
反应(2)：反应(1)电离出的硫离子被氧气氧化为硫单质：
2S+O+2HO=4OH+4S(2-5)
K=1.53×10
在标准状态下，298.15K时，反应(2)为自发反应，这是总反应的有利因素。
反应(3)：反应(1)电离出的亚铁离子与反应(2)生成的氢氧根离子结合，生成氢氧化亚铁沉淀。
Fe+2OH=Fe(OH)(2-6)
K=1/K(Fe(OH))=2.05×10
在标准状态下，298.15K时，反应(3)也为自发反应，这也是总反应的有利因素。
反应(4)：反应(3)生成的氢氧化亚铁被氧化为更难溶解的氢氧化铁
4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)(2-7)
K=8.39×10
在标准状态下，298.15K时，反应(4)也为自发反应，这也是总反应的有利因素。
反应(5)：反应(1)×4+反应(2)×2+反应(3)×4+反应(4)即得反应(5)
4FeS+3O+6HO=4Fe(OH)+4S(2-8)
K=K×K×K×K=1.26×10
可以看出，从热力学角度看，在标准状态下，298.15K时，反应(5)的平衡常数是一个天文数值，会进行得非常彻底。即从理论上讲，铁会完全转化为难溶物留在残渣中，不会进入到浸取液之中。
反应(1)属于总反应的不利因素，但反应(2)、(3)、(4)属于总反应的有利因素，而反应(1)与反应(2)、(3)、(4)耦合后，总反应仍有非常大的正推动力。
由于反应(5)反应趋势非常大，即使加入的碳酸铵需要消耗一部分氢氧根，该反应也会进行得非常彻底，实际上，盐效应和氢氧根的消耗影响可以忽略不计。
(NH)CO+2OH=2NH+2HO+CO(2-9)
结论：在高氧、高氨、碳酸铵、催化剂存在下，铁能除尽。
2.2.2铜的行为
硫化铜的溶解：硫化铜在高氧、高氨、碳酸铵、催化剂存在下，形成铜氨配离子进入溶液与矿渣分离，而同时得到的硫单质仍留在废渣中。反应如(2-8)示：
2CuS+8NH+O+2HO=2S+4OH+2[Cu(NH)](2-10)
可以仿照2.2.1将该反应设计为3步完成：
K=K(CuS)=6×10
K=1.53×10
K=K([Cu(NH)])=2.1×10
K=K×K×K=2.43×10
反应(4)平衡常数也不错，为自发反应。即非自发的反应(1)与自发的反应(2)和(3)发生耦合，使硫化铜得以溶解。
另外，反应(4)生成的氢氧根会部分被碳酸铵消耗：
(NH)CO+2OH=2NH+2HO+CO(2-11)
该反应消耗了氢氧根对反应(2-10)是有利因素，同时该反应生成的氨分子对反应(2-10)也是有利因素，实际上，反应(2-10)与(2-11)的耦合，使得硫化铜的溶解趋势比反应（2-10）显示的要大很多。
假设硫化亚铜按(2-12)方式溶解。
2CuS+16NH+2O+4HO=2S+8OH+4[Cu(NH)](2-12)
同理可以计算出K=3.38×10
以上分析可以看出，无论铜是以难溶的硫化铜存在还是以难溶的硫化亚铜形式存在，在高氧、高氨、碳酸铵、催化剂存在下，它们都能以铜氨配离子的形式进入浸取液之中，达到与矿渣分离的目的。
2.2.3硫化镉、硫化锌、硫化镍、硫化钴的溶解
按照与前面相同的方法可以计算出硫化锌、硫化镉、硫化镍的溶解反应的平衡常数，解决反应的自发性问题。
2ZnS+8NH+O+2HO=2S+4OH+2[Zn(NH)](2-13)
K=(K)(K)(K)
=(2×10)(1.53×10)(2.9×10)
=5.15×10
2CdS+12NH+O+2HO=2S+4OH+2[Cd(NH)](2-14)
K=(K)(K)(K)
=(8×10)(1.53×10)(1.3×10)
=1.65×10
2NiS+12NH+O+2HO=2S+4OH+2[Ni(NH)](2-15)
K=(K)(K)(K)
=(1.07×10)(1.53×10)(9.1×10)
=1.45×10
钴以二价硫化物形式存在于硫化锌闪锌矿精矿之中。首先钴转化为二价钴氨配离子。
2CoS+12NH+O+2HO=2S+4OH+2[Co(NH)](2-16)
K=(K)(K)(K)
=(2×10)(1.53×10)(1.3×10)
=1.03×10
二价钴氨配离子不稳定，被氧化为三价钴
4[Co(NH)]+O+2HO=4[Co(NH)]+4OH(2-17)
K=2.39×10
合并反应（2-13）、（2-14）得到其总反应（2-12）
4CoS+24NH+3O+6HO=4S+12OH+4[Co(NH)](2-18)
K=KK=2.54×10
2.2.5热力学结论
通过耦合反应，高铁闪锌矿精矿中的铁、钴、镍、铜、锌、镉可以达到预期的分离目的，即在高氧、高氨、碳酸铵、催化剂存在下，铁可以全部留在废渣中，而钴、镍、铜、锌、镉可以完全进入浸取液中。 2/3 首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页 |
