第三章 矿物的浸出第三章 矿物的浸出
1 铀的浸出
1.1 酸法浸出铀的化学过程
1.2 碱法浸出
2 铜的浸出
2.1 铜的主要化合物
2.2 铜的价态
2.3 铜的氧化物
2.4 铜的硫化物
2.5 铜盐
3 金,银的浸出
1 铀的浸出按溶浸液的性质分为酸法浸出和碱法浸出两种。前者适用于硅酸盐类的矿石，常用的溶浸液为硫酸；后者适用于碳酸盐类矿石，常用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液。按浸出工艺和方法如第一章所述分为原地浸出，就地破碎浸出，堆浸和联合浸出等。 在工业生产中采用哪种方法，当然要根据试验最终结果来确定，主要是考虑以下几点：
1)矿石性质,如渗透性、块度、泥含量、硅酸盐含量、碳酸盐含量、硫化物含量、有用组分在矿石中的分布特点，
矿石浸出性能等。
2)浸矿剂价格 要低，易于生产和获得。
3)浸出液适合于后续工序处理。
4)工艺溶液能循环使用和再生。
5)浸出率和生产率高。
6)对环境污染小，浸出结束后易恢复生态平衡。
1.1 酸法浸出铀的化学过程酸法浸出铀矿石，硫酸、硝酸、盐酸都可以作为浸矿剂，但工业上 绝大多数 使用硫酸浸出铀矿石，
这是因为硫酸不仅有较强的浸出能力，与铀反应生成稳定的硫酸铀酰络离子，而且价格低、运输方便、腐蚀性较小、浸出液适合于后续工序处理等优点，所以在工业上广泛应用。
用硫酸浸出铀矿石时，由于四价铀浸出难，浸出过程中需要先把四价铀氧化为六价铀，而铀矿石中四价铀往往占有一定比例，所以在铀矿的浸出工艺中往往需要加入氧化剂。
矿物中的杂质如下：杂质反应见（ 3-5）至（ 3-
14）
二氧化硅、铁氧化物、氧化铝、钙镁化合物、
磷酸盐、钼、钒等。
1.2 碱法浸出铀的化学过程常用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液，能选择性地溶解矿石中的铀氧化物。
碱法浸出是利用铀酰离子与碳酸根的强络合作用，浸出过程中对铀有较好的选择性，杂质转入浸出液中的较少。
1.2.1 浸出过程铀的化学反应见 P26 （ 2-31）至（ 2-35）
1.2.2 浸出过程杂质的化学反应见 P31 （ 3-15）至（ 3-19）
碱法浸出对铀的选择性好，浸出液中杂质浓度较酸法低酸法浸出可用硫酸、硝酸和盐酸。盐酸价格高，对设备、材料等腐蚀性很强，故一般不用，硝酸氧化性强，浸出四价铀时不需另加氧化剂，对铀溶解能力大，但价格较高，且稀硝酸对浸出设备和材料要求很严，特别是在地浸中应用，井孔内设施一旦遭到腐蚀和破坏，维修和恢复十分困难，甚至引起钻孔报废，故一般很少使用。硫酸则如前所述，是一种优点较多的较为理想的浸矿剂。浓硫酸可用碳素钢容器转运和储存，浸矿设备和材料可用不锈钢、
耐酸陶瓷和塑料等制造。前苏联主要用酸法，我国目前也以酸法为主。
2 铜的浸出
2.1 铜的主要化合物铜的化学活性比金高，它与硫、氧、卤素、硝酸、
热的浓硫酸起反应；但与铀相比，铜的化学活性就低，
人们一般把铜归结为化学活性低的元素。铀、金、铜在化学活性方面的差异，与它们在自然界存在的矿物形态是一致的。自然界的铀矿物都以化合物形式存在，
从未发现单质铀；而金则主要是以自然金的形态出现，
很少以化合物形式存在；铜主要是以化合物形式存在，
只有少量的自然铜出露于矿石中。
2.2 铜的价态铜存在一价和二价两种价态。一价铜在溶液中不稳定，只有溶液中存在能与一价铜络合的离子 (如 CN-，
C1-等 )时，才是稳定的。 Cu+在溶液中会产生歧化反应，
但固态铜化合物中,一价铜可以稳定存在 。
2.3 铜的氧化物铜的氧化物有氧化铜 (CuO)和氧化亚铜 (Cu2O)。
天然矿物中也存在这两种物质，按它们所具有的颜色，
前者被称为黑铜矿，后者称赤铜矿。
氧化铜 (CuO)不溶于水，易溶于稀的无机酸，生成相应的铜盐。
氧化铜是碱性氧化物，不与碱发生化学反应，
但由于铜能与氨形成稳定的铜氨络离子，因此，氧化铜能溶解于氨水 — 碳酸铵溶液中。
2.4 铜的硫化物自然界存在的铜的硫化物相当多，是人类获取铜的主要原料。
CuS 不溶于水、稀硫酸、盐酸、硝酸中。它不溶于无机酸 (稀 )中的这一特性，常被人们用来从其他金属元素中分离和提纯铜。
2.5 铜盐铜盐的种类繁多，在天然的铜矿物中存在有 碳酸盐类 的孔雀石 CuCO3·Cu(OH) 2。和蓝铜矿 2CuCO3·Cu(OH) 2,硅酸盐类 的硅孔雀石 CuSiO3·2H 2O和透视石 CuSiO3·H 20,硫酸盐类的 胆矾和水胆矾 CuSO4·5H 20和 CuSO4·3Cu(OH) 2，此外还有氯铜矿
CuCl2·3Cu(OH) 2等。
与堆浸工艺有关的铜盐，最重要的是硫酸铜，因为从古到今的铜矿堆浸均采用硫酸作为溶浸剂，矿石中的铜均以硫酸铜的形式转移到浸出液中，从浸出液中分离，提纯，直至得到市售产品，都借助于硫酸铜的化学、物理性质来实现。此外，硫酸铜是除电解铜以外，市场上最多的铜产品。
硫酸铜易溶于水，其水溶液呈弱酸性；它的溶解度与温度有关。
浸出液中的铜经分离、提纯和富集后，往往经加热蒸发，
然后冷却结晶出五水硫酸铜 CuSO4·5H 20，它在 93— 99℃ 时转变为 CuSO4.H20，而于 150 ℃ 时变为无水硫酸铜 CuSO4。
3 金、银的浸出金、银矿石的浸出，普遍使用氰化物作浸矿剂，但氰化物剧毒，对环境污染一直是人们关注的问题。国外寻找了新的浸取金、银的浸矿剂，如碘及碘化物。碘对金、
银有氧化作用和络合作用，低浓度时还有消毒作用，但碘资源不丰富，不能大量应用。现在仍在研究新的金银浸矿剂，目前应用较广的还是氰化物。
1 铀的浸出
1.1 酸法浸出铀的化学过程
1.2 碱法浸出
2 铜的浸出
2.1 铜的主要化合物
2.2 铜的价态
2.3 铜的氧化物
2.4 铜的硫化物
2.5 铜盐
3 金,银的浸出
1 铀的浸出按溶浸液的性质分为酸法浸出和碱法浸出两种。前者适用于硅酸盐类的矿石，常用的溶浸液为硫酸；后者适用于碳酸盐类矿石，常用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液。按浸出工艺和方法如第一章所述分为原地浸出，就地破碎浸出，堆浸和联合浸出等。 在工业生产中采用哪种方法，当然要根据试验最终结果来确定，主要是考虑以下几点：
1)矿石性质,如渗透性、块度、泥含量、硅酸盐含量、碳酸盐含量、硫化物含量、有用组分在矿石中的分布特点，
矿石浸出性能等。
2)浸矿剂价格 要低，易于生产和获得。
3)浸出液适合于后续工序处理。
4)工艺溶液能循环使用和再生。
5)浸出率和生产率高。
6)对环境污染小，浸出结束后易恢复生态平衡。
1.1 酸法浸出铀的化学过程酸法浸出铀矿石，硫酸、硝酸、盐酸都可以作为浸矿剂，但工业上 绝大多数 使用硫酸浸出铀矿石，
这是因为硫酸不仅有较强的浸出能力，与铀反应生成稳定的硫酸铀酰络离子，而且价格低、运输方便、腐蚀性较小、浸出液适合于后续工序处理等优点，所以在工业上广泛应用。
用硫酸浸出铀矿石时，由于四价铀浸出难，浸出过程中需要先把四价铀氧化为六价铀，而铀矿石中四价铀往往占有一定比例，所以在铀矿的浸出工艺中往往需要加入氧化剂。
矿物中的杂质如下：杂质反应见（ 3-5）至（ 3-
14）
二氧化硅、铁氧化物、氧化铝、钙镁化合物、
磷酸盐、钼、钒等。
1.2 碱法浸出铀的化学过程常用的溶浸液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液，能选择性地溶解矿石中的铀氧化物。
碱法浸出是利用铀酰离子与碳酸根的强络合作用，浸出过程中对铀有较好的选择性，杂质转入浸出液中的较少。
1.2.1 浸出过程铀的化学反应见 P26 （ 2-31）至（ 2-35）
1.2.2 浸出过程杂质的化学反应见 P31 （ 3-15）至（ 3-19）
碱法浸出对铀的选择性好，浸出液中杂质浓度较酸法低酸法浸出可用硫酸、硝酸和盐酸。盐酸价格高，对设备、材料等腐蚀性很强，故一般不用，硝酸氧化性强，浸出四价铀时不需另加氧化剂，对铀溶解能力大，但价格较高，且稀硝酸对浸出设备和材料要求很严，特别是在地浸中应用，井孔内设施一旦遭到腐蚀和破坏，维修和恢复十分困难，甚至引起钻孔报废，故一般很少使用。硫酸则如前所述，是一种优点较多的较为理想的浸矿剂。浓硫酸可用碳素钢容器转运和储存，浸矿设备和材料可用不锈钢、
耐酸陶瓷和塑料等制造。前苏联主要用酸法，我国目前也以酸法为主。
2 铜的浸出
2.1 铜的主要化合物铜的化学活性比金高，它与硫、氧、卤素、硝酸、
热的浓硫酸起反应；但与铀相比，铜的化学活性就低，
人们一般把铜归结为化学活性低的元素。铀、金、铜在化学活性方面的差异，与它们在自然界存在的矿物形态是一致的。自然界的铀矿物都以化合物形式存在，
从未发现单质铀；而金则主要是以自然金的形态出现，
很少以化合物形式存在；铜主要是以化合物形式存在，
只有少量的自然铜出露于矿石中。
2.2 铜的价态铜存在一价和二价两种价态。一价铜在溶液中不稳定，只有溶液中存在能与一价铜络合的离子 (如 CN-，
C1-等 )时，才是稳定的。 Cu+在溶液中会产生歧化反应，
但固态铜化合物中,一价铜可以稳定存在 。
2.3 铜的氧化物铜的氧化物有氧化铜 (CuO)和氧化亚铜 (Cu2O)。
天然矿物中也存在这两种物质，按它们所具有的颜色，
前者被称为黑铜矿，后者称赤铜矿。
氧化铜 (CuO)不溶于水，易溶于稀的无机酸，生成相应的铜盐。
氧化铜是碱性氧化物，不与碱发生化学反应，
但由于铜能与氨形成稳定的铜氨络离子，因此，氧化铜能溶解于氨水 — 碳酸铵溶液中。
2.4 铜的硫化物自然界存在的铜的硫化物相当多，是人类获取铜的主要原料。
CuS 不溶于水、稀硫酸、盐酸、硝酸中。它不溶于无机酸 (稀 )中的这一特性，常被人们用来从其他金属元素中分离和提纯铜。
2.5 铜盐铜盐的种类繁多，在天然的铜矿物中存在有 碳酸盐类 的孔雀石 CuCO3·Cu(OH) 2。和蓝铜矿 2CuCO3·Cu(OH) 2,硅酸盐类 的硅孔雀石 CuSiO3·2H 2O和透视石 CuSiO3·H 20,硫酸盐类的 胆矾和水胆矾 CuSO4·5H 20和 CuSO4·3Cu(OH) 2，此外还有氯铜矿
CuCl2·3Cu(OH) 2等。
与堆浸工艺有关的铜盐，最重要的是硫酸铜，因为从古到今的铜矿堆浸均采用硫酸作为溶浸剂，矿石中的铜均以硫酸铜的形式转移到浸出液中，从浸出液中分离，提纯，直至得到市售产品，都借助于硫酸铜的化学、物理性质来实现。此外，硫酸铜是除电解铜以外，市场上最多的铜产品。
硫酸铜易溶于水，其水溶液呈弱酸性；它的溶解度与温度有关。
浸出液中的铜经分离、提纯和富集后，往往经加热蒸发，
然后冷却结晶出五水硫酸铜 CuSO4·5H 20，它在 93— 99℃ 时转变为 CuSO4.H20，而于 150 ℃ 时变为无水硫酸铜 CuSO4。
3 金、银的浸出金、银矿石的浸出，普遍使用氰化物作浸矿剂，但氰化物剧毒，对环境污染一直是人们关注的问题。国外寻找了新的浸取金、银的浸矿剂，如碘及碘化物。碘对金、
银有氧化作用和络合作用，低浓度时还有消毒作用，但碘资源不丰富，不能大量应用。现在仍在研究新的金银浸矿剂，目前应用较广的还是氰化物。
