第三篇 湿法冶金原理
第十三章 矿物浸出
? 【 教学内容 】 浸出反应热力学；影响浸出速度的因素
分析 。
? 【 教学要求 】 了解浸出反应的基本类型及其应用；了
解氧化物和硫化物浸出的基本反应；能利用电位 — pH
图分析浸出的原理及其过程控制 。
? 【 教学重点和难点 】 浸出反应的基本类型, 反应式及
反应控制
第十三章 矿物浸出
? 13.1 概述
? 13.2 浸出反应的热力学
? 13.3 浸出反应的动力学
? 13.4 影响浸出速度的因素
13.1 概述
1,浸出的概念
? 矿物浸出就是利用适当的溶剂, 在一定的条件下使矿石或精矿
或焙烧矿中的一种或几种有价成分溶出, 而与其中的脉石和杂
质分离 。
? 浸出所用的溶剂, 应具备以下一些性质,
（ 1） 能选择性地迅速溶解原料中的有价成分；
（ 2） 不与原料中的脉石和杂质发生作用；
（ 3） 价格低廉并能大量获得；
（ 4） 没有危险, 便于使用；
（ 5） 能够再生使用 。
13.1 概述
2,浸出的分类
从冶金原理的观点来看, 浸出的分类应按浸出过程主要反应
（ 即有价成分转入溶液的反应 ） 的特点划分为当, 如此, 可
将浸出分为三大类,
? 简单溶解
? 溶质价不发生变化的化学溶解
? 溶质价发生变化的电化学溶解 。
13.2 浸出反应的热力学
1 锌焙砂酸浸出热力学
? 硫化锌精矿经焙烧后, 所得产品称为锌焙砂, 其主要成分是氧化锌,
还有少量的氧化铜, 氧化镍, 氧化钻, 氧化银, 氧化砷, 氧化锑和
氧化铁等 。 锌焙砂用硫酸水溶液 （ 或废电解液 ） 进行浸出, 其主要
反应为,
ZnO＋ H2SO4＝ ZnSO4＋ H2O
? 浸出的目的是使锌焙砂中的锌尽可能迅速和完全地溶解于溶液中,
而有害杂质, 如铁, 砷, 锑等尽可能少的进入溶液 。 浸出时, 以氧
化锌型态的锌是很容易进入溶液的, 问题在于锌浸出的同时, 有相
当数量的杂质也进入溶液中, 其反应通式为,
MezOy十 yH2SO4＝ Mez(SO4)y十 yH2O
? 为达到浸出目的，浸出过程一般要有中性浸出与酸性浸出两段以上
工序。中性浸出的任务，除把锌浸出外，还要保证浸出液的质量，
即承担着中和水解除去有害杂质铁、砷、锑等。
13.2 浸出反应的热力学
图 13-1 锌焙砂中性浸出原理
13.2 浸出反应的热力学
锌焙砂中性浸出原理,
? 由图 13-1可以看出：当锌离子浓度为 1.988 mol·L-1时, 开始从溶液中沉淀析
出锌的 pH值为 6.321；沉淀析出的 pH值比锌离子小的溶液中只有三价铁离子；
铜离子的析出 pH值与锌离子相近 。 其余杂质, 如镍离子, 钴离子, 镉离子和
二价铁离子的析出 pH值比锌离子要大 。 因此, 当中性浸出终点溶液的 pH值控
制在 5.2～ 5.1之间时, 三价铁离子就以氢氧化铁沉淀析出, 与溶液中的锌分
离 。 溶液中的铜在活度较大的情况下, 会有一部分水解沉淀, 其余仍留在溶
液中, 比锌离子水解沉淀 pH值要大的镍离子, 钴离子, 镉离子和二价铁离子
等则与锌离子共存于溶液中 。
? 在生产实践中, 锌离子含量并非固定不变, 随着锌离子活度的升高或降低,
沉淀析出锌的 pH值将会降低或升高 。 当 时, 沉淀析出 Zn(OH)2
的 pH值为 5.9。
? 在图 l中绘制有两组杂质铁的 Fe-H2O系电位 -pH关系线, 分别表示 Fe3+的活度为
100和 10-6,中性浸出液中铁的含量介于两组活度之间 。 同时, 从图中可以看
出, 在中性浸出控制终点溶液的 pH值的条件下, Fe2+是不能水解除去的 。 为
了净化除铁, 必须把 Fe2+氧化成 Fe3+,Fe3+能水解沉淀而与 Zn2+分离 。 生产实
践中常用软锰矿作为 Fe2+的氧化剂 。
12 ??Zn?
13.2 浸出反应的热力学
2硫化矿酸浸出
? 用硫酸浸出硫化矿的溶出反应可用下列通式表示,
MeS（ s） ＋ 2H+=Me2+＋ H2S （ l）
? 在溶液中, 溶解了的 H2S可按下式发生分解,
H2S＝ HS-＋ H+
HS-=S2-＋ H+
? 所有这些变化以及与之有关的其它各种变化发生的条件和规
律性, 可以通过 MeS-H2O系在 298K下的电位 -pH图 （ 图 13-2）
所了解 。
13.2 浸出反应的热力学
图 13-2 ZnS-H2O系在 298K下的电位 -pH图
13.2 浸出反应的热力学
利用电位 -pH图, 可全面而简便地表述包括 ZnS在
内的各种硫化物在湿法冶金过程中的热力学规律和必
要的条件 。
? 溶解于溶液中的 H2S,在有氧化剂存在的情况下, 按 H2S?S?S2O32-
?SO32-?HSO4-或 SO42-顺序氧化；
? ZnS的酸溶反应要求溶剂酸度很高, 放实际上它是在加压和高温的条
件下用硫酸浸出 。
? 当有氧存在时, ZnS及许多其它金属硫化物在任何 pH值的水溶液中都
是不稳定的相, 即从热力学观点来说, 硫化锌在整个 pH的范围内都能
被氧氧化, 并在不同的 pH值下分别得到如上列四种反应所示的不同的
氧化产物 。 被氧氧化的趋势, 决定于氧电极与硫化物电极之间的电位差 。
? ZnS在任何 pH值的水溶液中都不能被氢还原成金属锌 。
13.2 浸出反应的热力学
3 金银配合浸出
金银的配合浸出通常用 NaCN或 Ca(CN)2作配合剂 。
当金属与配合剂 L生成配合物时 。 绘制电位 -pH图的基本步骤是,
?根据体系的基本反应求出电位与 pCN的关系式, 绘出电位 -pCN
图；
?求出 pH与 pCN的关系；
?将电位 -pCN关系式中的 pCN用相应的 pH代替, 并绘出电位 -pH
图 。
13.2 浸出反应的热力学
? （ 1） 电位 -pCN图
图 13-3 Ag-CN－ -H2O系电位 pCN图
13.2 浸出反应的热力学
（ 2） pH与 pCN的关系
pH＋ pCN＝ 9.4－ logB＋ log（ l＋ 10pH-9.4）
上式中 B表示浸出溶液中总氰的活度
13.2 浸出反应的热力学
?（ 3） Ag-CN－ -H2O系电位 -pH图
图 13-4氰化法提取金银的原理图
?在生产实践中, 溶液的 pH值控制在 8～
10之间, 通入空气将金或银氧化配合溶解 。
溶解得到的金或银的配合物溶液, 通常用
锌粉还原, 其反应,
2Ag(CN)2－ ＋ Zn＝ 2Ag↓ ＋ Zn(CN)42-
2Au(CN)2－ ＋ Zn＝ 2Au↓ ＋ Zn(CN)42-
?从图 13-4可以看出, 纯 Ag(CN)2 － 或
Au(CN)2－ 与 Zn(CN)42-的电位差值不大,
所以在置换前必须将溶液中的空气除尽,
以免析出的金银反溶 。
13.3 浸出反应的动力学
1 简单溶解反应的动力学
? 简单溶解反应动力学方程
简单溶解由扩散过程决定, 溶解速度遵循如下方程,
)( ?? CCKddC sD ?? （ 13-1）
在 τ=0,Cτ=0的起始条件下积分式（ 13-l），便可导出,
?
? DS
S KCC C ??lg3 0 3.2 （ 13-2）
式 （ 13-2） 就是简单溶解反应的动力学方程 。 从式 （ 13-2） 可以看出, 将
lgCs/(Cs－ Cτ)对 T作图, 便得一条直线, 由直线的斜率可求出 KD。
13.3 浸出反应的动力学
? 简单溶解机理的示意图
图 13-5为简单溶解机理的示
意图 。 由此图可见, 在简单
溶解过程中, 有一饱和层迅
速在紧靠相界面处形成, 从
而观测到的速度简单地说就
是溶剂化了的分子由饱和层
扩散到溶液本体中的速度 。
显然, 在此情况下, 溶解速
度与温度和搅拌速度都有关
系 。
图 13-5 简单溶解机理的示意图
13.3 浸出反应的动力学
2 化学溶解反应的动力学方程
? 化学溶解过程示意图
固体氧化锌在硫酸溶液中的浸出, 可以作为这类反应的典型实例,
其反应为,
ZnO十 H2SO4＝ ZnSO4＋ H2O
溶解反应如图 13-6所示。
图 13-6 H2SO4化学溶解 ZnO的示意图
C－溶剂在液流中心的浓度；
ξ－溶剂在矿物表面的浓度；
δ－扩散层厚度
13.3 浸出反应的动力学
?化学溶解动力学方程的推导
假设浸出决定于两个阶段 —— 溶剂向反应区的迁移和相界面上的化学相
互作用 。 根据菲克定律溶剂由溶液本体向矿物单位表面扩散的速度可表
示如下,
)( iLDiLD CCKCCDddCV ?????? ?? （ 13-3）
在矿物表面上，发生浸出过程的化学反应，其速度根据质量
作用定律可表示如下,
niRR CKddCV ??? ?
（ 13-4）
根据浸出过程两类的各自速度方程, 可以求得稳定状态下的宏观速度方程,
L
DR
DR C
KK
KK
d
dCV
?
????
? （ 13-5）
13.3 浸出反应的动力学
比值 KD·KR/(KR＋ KD)起着宏观变化速度常数 K的作用, 因而式 （ 13-
5） 可以具有下列形式,
LKCd
dC ??
?
（ 13-6）
在 τ=0,CL=C0的起始条件下积分式（ 13-6），可导出,
?KCC
L
?0ln
（ 13-7）
式中 C0— 溶剂的起始浓度 。
式 （ 13-7） 就是化学溶解一级反应的动力学方程 。 将 lnC0/CL对 τ作图, 得
到一条直线, 根据其斜率可以求出 K值 。
实验证实, 有许多类似氧化锌酸浸出的化学溶解反应遵循式 （ 13-7） 所
示的规律 。
13.3 浸出反应的动力学
3 电化学溶解反应程的动力学方程
3.1 金, 银氰化配合浸出动力学
银的氰化配合浸出主要反应,
2Ag＋ 4NaCN＋ O2＋ 2H2O＝ 2NaAg(CN)2＋ 2NaOH＋ H2O2
这一反应分成如下两个半电池反应,
阳极反应 2Ag＋ 4CN－ － 2e?2Ag(CN)2－
阴极反应 O2＋ 2H2O＋ 2e?H2O2＋ 2OH－
图 13-7为银的氰化配合溶解示意图 。
由于银的氰化溶解时的化学反应非常迅速, 故决定过程速度的控
制因素是扩散, 即银的氰化溶解处于扩散区域 。
13.3 浸出反应的动力学
图 13-7 银的氰化配合溶解示意图
A1－阴极区面积； A2－阳极区面积； A=A1＋ A2
13.3 浸出反应的动力学
? 银的溶解速度方程,
AODCND OCNDDV
OCN
OCN
][4][
][][2
2
2
2
2
????
????
?
?
?
?
??
（ 1） 当 [CN－ ]很低而 [O2]很高时, ACNDV
CN ???
?
? ][2
1
?
表明银的溶解速度只与 [CN－ ]有关。
（ 2）当 [CN－ ]很高而 [O2]很低时,AODV
O ??? ][
2
22?
表示银的溶解速度随 [O2]而变。
（ 3）如果 A1=A2,δ相等，即当
?
??
CN
ODDOCN 24][ ][
2溶解速度相等, 即达到极限值 。
以上分析表明：在氰化过程中，控制 [CN－ ]/[O2]=6为最有利。实践证
明，对金、银和铜的氢化配合浸出,[CN－ ]/[O2]控制在 4.69～ 7.4比较适当。
13.3 浸出反应的动力学
3.2 硫化物浸出动力学
ZnS在 373K下氧化酸浸出时的动力学曲线如图 13-8所示 。
图 13-8 ZnS在 373K时氧化酸溶的动力学曲线
?ZnS氧化酸浸出属于电化学溶解
过程。
? 大多数情况下，硫化物氧化酸
浸时，金属和硫均以溶液形态回
收。在低酸浓度时浸出速度仅与
酸度有关，而与氧浓度无关。在
高酸浓度时则相反，浸出速度决
定于氧浓度,
? 属于电化学溶解的浸出过程，
如果增大阴极去极化速度，就能
加快阳极的溶解速度。
13.4 影响浸出速度的因素
? 影响浸出速度的主要因素有：矿块的大小, 过程的温度, 矿
浆的搅拌速度和溶剂的浓度 。
? 浸出过程的速度随着矿块的减小而增大 。 故矿块在浸出之前
应进行破磨 。
? 温度对反应速度的影响是, 温度升高 283K,反应速度约增加
2～ 4倍, 也就是说反应速度的温度系数等于 2～ 4；扩散速度
的温度系数一般在 1.5以下 。
? 适当速度的搅拌可以提高浸出速度 。
? 溶剂浓度对于反应速度和溶解程度影响很大 。 溶解速度和溶
解程度均随溶剂浓度的增大而增加 。
? 加压也可以使浸出过程加速进 行 。
12.3 电位 -pH图的绘制方法与分析
3,Fe－ H2O系电位－ pH图在冶金过程中的应用
对湿法冶金而言, I区是 Fe的沉积区 。 II,III区是 Fe的浸出
区, 即 Fe以 Fe2+或 Fe3+稳定于溶液中 。 IV,V区是 Fe分别呈
Fe(OH)3和 Fe(OH)2沉淀析出区, 而与稳定于溶液中的其他金
属分离, 所以一般又将 IV,V两区称为净化区 （ 除铁 ） 。
12.4 高温水溶液热力学和电位 -pH图
1 高温水溶液热力学性质
? 近年来，对高温水溶液的物理化学的研究十分活跃，原因是现代科学技术发
展的需要。例如核电站的兴建，地热能的利用，地球化学过程以及高温高压
冶金都与高温水溶液有关。在高温水溶液化学方面，曾经进行过溶解度、络
合物、相平衡的研究，进而探讨高温水溶液中反应动力学和电极过程等非平
衡态的问题。由于高温能加速化学反应达到平衡，故热压冶金已成为一门冶
金新技术 。
? 离子熵对应原理
? 电子的热力学性质
? 高温水溶液的电解质活度系数和 pH值
2 高温电位 -pH图绘制
? 高温电位 -pH图的绘制方法与常温电位 -pH图完全一样。只是必须确定所研究
条件下各反应物质的热力学数据。这项计算目前只能应用一些经验公式进行，
最终要用实验方法检验后才能证实。实验方法有热容法，溶解度法，平衡法，
电动势法等。
第十三章 矿物浸出
? 【 教学内容 】 浸出反应热力学；影响浸出速度的因素
分析 。
? 【 教学要求 】 了解浸出反应的基本类型及其应用；了
解氧化物和硫化物浸出的基本反应；能利用电位 — pH
图分析浸出的原理及其过程控制 。
? 【 教学重点和难点 】 浸出反应的基本类型, 反应式及
反应控制
第十三章 矿物浸出
? 13.1 概述
? 13.2 浸出反应的热力学
? 13.3 浸出反应的动力学
? 13.4 影响浸出速度的因素
13.1 概述
1,浸出的概念
? 矿物浸出就是利用适当的溶剂, 在一定的条件下使矿石或精矿
或焙烧矿中的一种或几种有价成分溶出, 而与其中的脉石和杂
质分离 。
? 浸出所用的溶剂, 应具备以下一些性质,
（ 1） 能选择性地迅速溶解原料中的有价成分；
（ 2） 不与原料中的脉石和杂质发生作用；
（ 3） 价格低廉并能大量获得；
（ 4） 没有危险, 便于使用；
（ 5） 能够再生使用 。
13.1 概述
2,浸出的分类
从冶金原理的观点来看, 浸出的分类应按浸出过程主要反应
（ 即有价成分转入溶液的反应 ） 的特点划分为当, 如此, 可
将浸出分为三大类,
? 简单溶解
? 溶质价不发生变化的化学溶解
? 溶质价发生变化的电化学溶解 。
13.2 浸出反应的热力学
1 锌焙砂酸浸出热力学
? 硫化锌精矿经焙烧后, 所得产品称为锌焙砂, 其主要成分是氧化锌,
还有少量的氧化铜, 氧化镍, 氧化钻, 氧化银, 氧化砷, 氧化锑和
氧化铁等 。 锌焙砂用硫酸水溶液 （ 或废电解液 ） 进行浸出, 其主要
反应为,
ZnO＋ H2SO4＝ ZnSO4＋ H2O
? 浸出的目的是使锌焙砂中的锌尽可能迅速和完全地溶解于溶液中,
而有害杂质, 如铁, 砷, 锑等尽可能少的进入溶液 。 浸出时, 以氧
化锌型态的锌是很容易进入溶液的, 问题在于锌浸出的同时, 有相
当数量的杂质也进入溶液中, 其反应通式为,
MezOy十 yH2SO4＝ Mez(SO4)y十 yH2O
? 为达到浸出目的，浸出过程一般要有中性浸出与酸性浸出两段以上
工序。中性浸出的任务，除把锌浸出外，还要保证浸出液的质量，
即承担着中和水解除去有害杂质铁、砷、锑等。
13.2 浸出反应的热力学
图 13-1 锌焙砂中性浸出原理
13.2 浸出反应的热力学
锌焙砂中性浸出原理,
? 由图 13-1可以看出：当锌离子浓度为 1.988 mol·L-1时, 开始从溶液中沉淀析
出锌的 pH值为 6.321；沉淀析出的 pH值比锌离子小的溶液中只有三价铁离子；
铜离子的析出 pH值与锌离子相近 。 其余杂质, 如镍离子, 钴离子, 镉离子和
二价铁离子的析出 pH值比锌离子要大 。 因此, 当中性浸出终点溶液的 pH值控
制在 5.2～ 5.1之间时, 三价铁离子就以氢氧化铁沉淀析出, 与溶液中的锌分
离 。 溶液中的铜在活度较大的情况下, 会有一部分水解沉淀, 其余仍留在溶
液中, 比锌离子水解沉淀 pH值要大的镍离子, 钴离子, 镉离子和二价铁离子
等则与锌离子共存于溶液中 。
? 在生产实践中, 锌离子含量并非固定不变, 随着锌离子活度的升高或降低,
沉淀析出锌的 pH值将会降低或升高 。 当 时, 沉淀析出 Zn(OH)2
的 pH值为 5.9。
? 在图 l中绘制有两组杂质铁的 Fe-H2O系电位 -pH关系线, 分别表示 Fe3+的活度为
100和 10-6,中性浸出液中铁的含量介于两组活度之间 。 同时, 从图中可以看
出, 在中性浸出控制终点溶液的 pH值的条件下, Fe2+是不能水解除去的 。 为
了净化除铁, 必须把 Fe2+氧化成 Fe3+,Fe3+能水解沉淀而与 Zn2+分离 。 生产实
践中常用软锰矿作为 Fe2+的氧化剂 。
12 ??Zn?
13.2 浸出反应的热力学
2硫化矿酸浸出
? 用硫酸浸出硫化矿的溶出反应可用下列通式表示,
MeS（ s） ＋ 2H+=Me2+＋ H2S （ l）
? 在溶液中, 溶解了的 H2S可按下式发生分解,
H2S＝ HS-＋ H+
HS-=S2-＋ H+
? 所有这些变化以及与之有关的其它各种变化发生的条件和规
律性, 可以通过 MeS-H2O系在 298K下的电位 -pH图 （ 图 13-2）
所了解 。
13.2 浸出反应的热力学
图 13-2 ZnS-H2O系在 298K下的电位 -pH图
13.2 浸出反应的热力学
利用电位 -pH图, 可全面而简便地表述包括 ZnS在
内的各种硫化物在湿法冶金过程中的热力学规律和必
要的条件 。
? 溶解于溶液中的 H2S,在有氧化剂存在的情况下, 按 H2S?S?S2O32-
?SO32-?HSO4-或 SO42-顺序氧化；
? ZnS的酸溶反应要求溶剂酸度很高, 放实际上它是在加压和高温的条
件下用硫酸浸出 。
? 当有氧存在时, ZnS及许多其它金属硫化物在任何 pH值的水溶液中都
是不稳定的相, 即从热力学观点来说, 硫化锌在整个 pH的范围内都能
被氧氧化, 并在不同的 pH值下分别得到如上列四种反应所示的不同的
氧化产物 。 被氧氧化的趋势, 决定于氧电极与硫化物电极之间的电位差 。
? ZnS在任何 pH值的水溶液中都不能被氢还原成金属锌 。
13.2 浸出反应的热力学
3 金银配合浸出
金银的配合浸出通常用 NaCN或 Ca(CN)2作配合剂 。
当金属与配合剂 L生成配合物时 。 绘制电位 -pH图的基本步骤是,
?根据体系的基本反应求出电位与 pCN的关系式, 绘出电位 -pCN
图；
?求出 pH与 pCN的关系；
?将电位 -pCN关系式中的 pCN用相应的 pH代替, 并绘出电位 -pH
图 。
13.2 浸出反应的热力学
? （ 1） 电位 -pCN图
图 13-3 Ag-CN－ -H2O系电位 pCN图
13.2 浸出反应的热力学
（ 2） pH与 pCN的关系
pH＋ pCN＝ 9.4－ logB＋ log（ l＋ 10pH-9.4）
上式中 B表示浸出溶液中总氰的活度
13.2 浸出反应的热力学
?（ 3） Ag-CN－ -H2O系电位 -pH图
图 13-4氰化法提取金银的原理图
?在生产实践中, 溶液的 pH值控制在 8～
10之间, 通入空气将金或银氧化配合溶解 。
溶解得到的金或银的配合物溶液, 通常用
锌粉还原, 其反应,
2Ag(CN)2－ ＋ Zn＝ 2Ag↓ ＋ Zn(CN)42-
2Au(CN)2－ ＋ Zn＝ 2Au↓ ＋ Zn(CN)42-
?从图 13-4可以看出, 纯 Ag(CN)2 － 或
Au(CN)2－ 与 Zn(CN)42-的电位差值不大,
所以在置换前必须将溶液中的空气除尽,
以免析出的金银反溶 。
13.3 浸出反应的动力学
1 简单溶解反应的动力学
? 简单溶解反应动力学方程
简单溶解由扩散过程决定, 溶解速度遵循如下方程,
)( ?? CCKddC sD ?? （ 13-1）
在 τ=0,Cτ=0的起始条件下积分式（ 13-l），便可导出,
?
? DS
S KCC C ??lg3 0 3.2 （ 13-2）
式 （ 13-2） 就是简单溶解反应的动力学方程 。 从式 （ 13-2） 可以看出, 将
lgCs/(Cs－ Cτ)对 T作图, 便得一条直线, 由直线的斜率可求出 KD。
13.3 浸出反应的动力学
? 简单溶解机理的示意图
图 13-5为简单溶解机理的示
意图 。 由此图可见, 在简单
溶解过程中, 有一饱和层迅
速在紧靠相界面处形成, 从
而观测到的速度简单地说就
是溶剂化了的分子由饱和层
扩散到溶液本体中的速度 。
显然, 在此情况下, 溶解速
度与温度和搅拌速度都有关
系 。
图 13-5 简单溶解机理的示意图
13.3 浸出反应的动力学
2 化学溶解反应的动力学方程
? 化学溶解过程示意图
固体氧化锌在硫酸溶液中的浸出, 可以作为这类反应的典型实例,
其反应为,
ZnO十 H2SO4＝ ZnSO4＋ H2O
溶解反应如图 13-6所示。
图 13-6 H2SO4化学溶解 ZnO的示意图
C－溶剂在液流中心的浓度；
ξ－溶剂在矿物表面的浓度；
δ－扩散层厚度
13.3 浸出反应的动力学
?化学溶解动力学方程的推导
假设浸出决定于两个阶段 —— 溶剂向反应区的迁移和相界面上的化学相
互作用 。 根据菲克定律溶剂由溶液本体向矿物单位表面扩散的速度可表
示如下,
)( iLDiLD CCKCCDddCV ?????? ?? （ 13-3）
在矿物表面上，发生浸出过程的化学反应，其速度根据质量
作用定律可表示如下,
niRR CKddCV ??? ?
（ 13-4）
根据浸出过程两类的各自速度方程, 可以求得稳定状态下的宏观速度方程,
L
DR
DR C
KK
KK
d
dCV
?
????
? （ 13-5）
13.3 浸出反应的动力学
比值 KD·KR/(KR＋ KD)起着宏观变化速度常数 K的作用, 因而式 （ 13-
5） 可以具有下列形式,
LKCd
dC ??
?
（ 13-6）
在 τ=0,CL=C0的起始条件下积分式（ 13-6），可导出,
?KCC
L
?0ln
（ 13-7）
式中 C0— 溶剂的起始浓度 。
式 （ 13-7） 就是化学溶解一级反应的动力学方程 。 将 lnC0/CL对 τ作图, 得
到一条直线, 根据其斜率可以求出 K值 。
实验证实, 有许多类似氧化锌酸浸出的化学溶解反应遵循式 （ 13-7） 所
示的规律 。
13.3 浸出反应的动力学
3 电化学溶解反应程的动力学方程
3.1 金, 银氰化配合浸出动力学
银的氰化配合浸出主要反应,
2Ag＋ 4NaCN＋ O2＋ 2H2O＝ 2NaAg(CN)2＋ 2NaOH＋ H2O2
这一反应分成如下两个半电池反应,
阳极反应 2Ag＋ 4CN－ － 2e?2Ag(CN)2－
阴极反应 O2＋ 2H2O＋ 2e?H2O2＋ 2OH－
图 13-7为银的氰化配合溶解示意图 。
由于银的氰化溶解时的化学反应非常迅速, 故决定过程速度的控
制因素是扩散, 即银的氰化溶解处于扩散区域 。
13.3 浸出反应的动力学
图 13-7 银的氰化配合溶解示意图
A1－阴极区面积； A2－阳极区面积； A=A1＋ A2
13.3 浸出反应的动力学
? 银的溶解速度方程,
AODCND OCNDDV
OCN
OCN
][4][
][][2
2
2
2
2
????
????
?
?
?
?
??
（ 1） 当 [CN－ ]很低而 [O2]很高时, ACNDV
CN ???
?
? ][2
1
?
表明银的溶解速度只与 [CN－ ]有关。
（ 2）当 [CN－ ]很高而 [O2]很低时,AODV
O ??? ][
2
22?
表示银的溶解速度随 [O2]而变。
（ 3）如果 A1=A2,δ相等，即当
?
??
CN
ODDOCN 24][ ][
2溶解速度相等, 即达到极限值 。
以上分析表明：在氰化过程中，控制 [CN－ ]/[O2]=6为最有利。实践证
明，对金、银和铜的氢化配合浸出,[CN－ ]/[O2]控制在 4.69～ 7.4比较适当。
13.3 浸出反应的动力学
3.2 硫化物浸出动力学
ZnS在 373K下氧化酸浸出时的动力学曲线如图 13-8所示 。
图 13-8 ZnS在 373K时氧化酸溶的动力学曲线
?ZnS氧化酸浸出属于电化学溶解
过程。
? 大多数情况下，硫化物氧化酸
浸时，金属和硫均以溶液形态回
收。在低酸浓度时浸出速度仅与
酸度有关，而与氧浓度无关。在
高酸浓度时则相反，浸出速度决
定于氧浓度,
? 属于电化学溶解的浸出过程，
如果增大阴极去极化速度，就能
加快阳极的溶解速度。
13.4 影响浸出速度的因素
? 影响浸出速度的主要因素有：矿块的大小, 过程的温度, 矿
浆的搅拌速度和溶剂的浓度 。
? 浸出过程的速度随着矿块的减小而增大 。 故矿块在浸出之前
应进行破磨 。
? 温度对反应速度的影响是, 温度升高 283K,反应速度约增加
2～ 4倍, 也就是说反应速度的温度系数等于 2～ 4；扩散速度
的温度系数一般在 1.5以下 。
? 适当速度的搅拌可以提高浸出速度 。
? 溶剂浓度对于反应速度和溶解程度影响很大 。 溶解速度和溶
解程度均随溶剂浓度的增大而增加 。
? 加压也可以使浸出过程加速进 行 。
12.3 电位 -pH图的绘制方法与分析
3,Fe－ H2O系电位－ pH图在冶金过程中的应用
对湿法冶金而言, I区是 Fe的沉积区 。 II,III区是 Fe的浸出
区, 即 Fe以 Fe2+或 Fe3+稳定于溶液中 。 IV,V区是 Fe分别呈
Fe(OH)3和 Fe(OH)2沉淀析出区, 而与稳定于溶液中的其他金
属分离, 所以一般又将 IV,V两区称为净化区 （ 除铁 ） 。
12.4 高温水溶液热力学和电位 -pH图
1 高温水溶液热力学性质
? 近年来，对高温水溶液的物理化学的研究十分活跃，原因是现代科学技术发
展的需要。例如核电站的兴建，地热能的利用，地球化学过程以及高温高压
冶金都与高温水溶液有关。在高温水溶液化学方面，曾经进行过溶解度、络
合物、相平衡的研究，进而探讨高温水溶液中反应动力学和电极过程等非平
衡态的问题。由于高温能加速化学反应达到平衡，故热压冶金已成为一门冶
金新技术 。
? 离子熵对应原理
? 电子的热力学性质
? 高温水溶液的电解质活度系数和 pH值
2 高温电位 -pH图绘制
? 高温电位 -pH图的绘制方法与常温电位 -pH图完全一样。只是必须确定所研究
条件下各反应物质的热力学数据。这项计算目前只能应用一些经验公式进行，
最终要用实验方法检验后才能证实。实验方法有热容法，溶解度法，平衡法，
电动势法等。
