分步沉澱

分步沉澱是指在一定條件下，使一種離子先沉澱，而其他離子在另一條件下沉澱的現象。浸銅後渣硫酸鹽分離沉澱過程是按銀、銅、鎳的先後順序進行析出的。因此要實現其分離，簡單可行的方法是將這些金屬離子轉化成鈉鹽或碳酸鹽的沉澱。

基本介紹

• 中文名：分步沉澱
• 外文名： fractional precipitation
• 領域：冶煉
• 別名1： 分級沉澱 
• 別名2：選擇性沉澱
• 學科：冶金工程

分步沉澱的次序

1.對於同種類型的沉澱（如MA型)，KSP（溶度積）小的先沉澱。溶解積差別越大，後沉澱的離子濃度就越小，分離效果也就越好。

2.當一種試劑能沉澱溶液中多種離子時，生成沉澱所需試劑離子濃度越小的越先沉澱；如果生成各種沉澱所需試劑離子濃度相差較大，就能分步沉澱，從而達到分離的目的。

3.分步沉澱的次序還與被沉澱的各離子在溶液中的濃度有關。如果將生成沉澱物的離子濃度加以適當改變，也可能改變沉澱順序。

金屬氫氧化物的分步沉澱

鋅Zn2+離子

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

鎘Cd2+離子

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

PH=8，效果至 [Cd2+]=1mg/L

鉻Cr3+離子

PH=8.5-9.5，效果至 [Cr3+]=0.02/L；

銅Cu2+離子

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

鎳Ni2+離子

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

分步沉澱法工藝

浸銅後渣經過硫酸化焙燒後，將酸化渣漿化後cu、Ni、Fe、Ag均以硫酸鹽的形式存在於溶液中，要將這些硫酸鹽分離比較困難。

浸銅後渣硫酸鹽分離沉澱過程是按銀、銅、鎳的先後順序進行析出的。因此要實現其分離，簡單可行的方法是將這些金屬離子轉化成鈉鹽或碳酸鹽的沉澱。因此本體系中所選擇的藥劑是碳酸鈉。而經酸化焙燒後的酸化渣中的鐵，基本上是以三價鐵的形式存在，三價鐵在有鈉離子濃度為5g/L以上的溶液中，只要pH在1.7-1.9，溫度在70-90℃時，可快速以黃鈉鐵礬的形式沉澱，因此，在分步沉澱法的實施過程中，又按銀鐵銅鎳的先後順序進行沉澱分離，完全能夠滿足生產需要。

分步沉澱法溶解沉銀

先將渣用水和稀釋後的母液進行漿化、攪拌，可溶性的金屬這時可溶解成一系列的硫酸鹽溶液。在此之前，冶煉廠對銀的回收幾乎未找到較為合適的辦法，致使大部分的銀流失到鐵渣中，大大降低了銀的回收率。經過摸索，在原有設備的基礎上，將鹼液接到漿化浸出槽的上方，在邊攪拌邊浸出的同時，再加入鹼液，直到pH值到一定值時，停止加鹼，繼續攪拌。在未加鹼的漿化前液中，銀的含量較高。

將溶液中剩餘的銀以碳酸銀的形式沉澱到渣中，且後液中的銀含量可降到0.01 g/L以下，因此決定在漿化槽中加入一定量的鹼液，對銀進行沉澱操作。為了在沉銀過程中不將Cu、Ni、Fe等賤金屬沉到貴金屬渣中，通過多次分析和實驗，將漿化液終點pH值定為1.0以上、溫度為85℃，攪拌時間為2.5h最為合適。

分步沉澱法除鐵

鐵無論在鎳系統還是在銅系統都是一種不易除去的雜質，鐵量越高，則電效越低，還影響鎳和銅的化學品級率，因此將金屬回收工段作為銅和鎳系統的主要排雜工序。然而要想用中和承解法將含鐵30g/L的漿化浸出液中的鐵除去，不但不好過濾，且鎳、銅損失較大。因此冶煉廠採用的除鐵工藝是黃鈉鐵礬除鐵法工藝。

(1)溫度：從黃鈉鐵礬除鐵法的原理可以看出：這種化學反應是吸熱反應，溫度越高，反應越迅速，一般應控制在90℃；但從現場狀況來看，原浸出液中含鎳70～80 g/L，，含銅40 g/L，，含鈉在50～70 g/L，含鐵30 g/L，總金屬濃度較高，粘度較大，若較長時間將溫度控制在90℃以上，很快就有鎳和銅等金屬的硫酸鹽結晶產生，從而降低鎳、銅的回收率。

(2)pH值：黃鈉鐵礬的成礬pH值在1.7～1.9就可進行，但是在礬的生成過程中不停地有硫酸產生，致使pH值下降，因此為了保證成礬的連續性和除鐵的徹底性，必須不停地加入鹼溶液。因此pH值最好穩定地控制在2.0～2．2，直到pH值不再下降時方可停止加鹼。

(3)風量：由於在原溶液中，鐵的存在形式有Fe²⁺和Fe³⁺，Fe³⁺在除鐵過程中較易除去，而Fe產生水解的pH值為6.0以上，在除鐵過程中無法提前除去，因此在除鐵之前通人富氧或低壓風，利用其中的氧將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，即經濟又便於操作。經過現場論證，通風量應控制在60～80 N·m³/h·槽，經過5～6 h後，即可將含鐵降到1.0 g/L以下，便可進行壓濾，完全能滿足生產需要。

分步沉澱法銅和鎳的分離

除鐵後液中還含有大量的銅和鎳，根據鎳和銅溶度積的不同，可先對銅進行分離．但在實踐過程中，要想完全分離兩種金屬離子卻很難。若將銅完全沉澱，則有大量的鎳也沉澱出來，將會大大地降低碳酸銅的純度；而要想將鎳儘量少地沉澱到碳酸銅中，溶液中的銅又不能完全沉下來．通過多年的實踐，根據現場實際靈活調整操作。

沉銅

採用碳酸鈉溶液對除鐵後液進行中和，pH值控制在一定值時，則有大量的綠色的鹼式碳酸銅生成，在中和的過程中，採用多點加鹼的方式加鹼，且鹼液儘量以細小的液珠與溶液接觸，這樣可避免因局部過鹼產生共沉的現象發生。

沉鎳

沉銅後漿液經板框過濾後，濾液進入沉鎳槽，繼續用鹼液中和，為了確保鎳的充分回收，必須將終點pH值控制在8．2以上。檢測pH值達到要求且保持不再下降，便可上板框進行過濾。

總結

(1)通過現場實踐，分步沉澱法能處理有價金屬品種較多的溶液，具有操作方便，設備簡單，工藝易控制，投資少，回收率高等特點，完全適合現場生產。

(2)不足之處是每道工序中分離的終極產品不是很純淨，如鐵渣中的鎳含量還有2%左右，銅含量2%～2．5%，銀含量100 g/t左右，有待於通過工藝控制或設備改造，進一步提高各種金屬的分離效果。