選擇性浸取，selective leaching，使用不同的溶劑從固體混合物，提取所需要的不同組分。
基本介紹
- 中文名：選擇性浸取
- 外文名：selective leaching
- 目的：選擇性分離
定義,實驗舉例,實驗材料及方法,鈷選擇性浸出的原理,影響因素,選擇性浸出的一般性總結,
定義
選擇性浸取即控制適當的浸出條件，使主金屬與伴生金屬分別進入溶液或渣相，以達到初步分離的目的。
其目的為：1.可對固體物料中某些相似元素進行選擇性分離。2.初步分離元素。
實驗舉例
下面以碳酸銅礦中銅、鈷浸出過程的反應及行為為例進行實驗分析。
實驗材料及方法
1 實驗原料
實驗採用的原料為從非洲進口的鹼式碳酸銅礦。
將原料在100℃烘乾24h，冷卻後經制樣粉碎機粉碎後，用尼龍篩篩分預處理使粒度小於150μm，採用原子吸收分光光度法和X射線光譜分析儀對礦樣進行化學組成及微觀結構分析，採用X射線光譜分析儀對礦樣分析表明，碳酸銅礦樣中的銅主要以鹼式碳酸銅的形式存在，有少量的四氧化三銅及氧化銅存在；鈷主要以鹼式碳酸鈷的形式存在，有少量的四氧化三鈷和氧化鈷存在。
2實驗方法
將預處理後的碳酸銅礦加入250mL錐形瓶中，將錐形瓶置於磁力加熱攪拌器之上組成浸出裝置，以自制溫控裝置控制溫度恆定，連續加入硫酸，以pHS-3GpH計指示浸出液pH；浸出結束後，採用真空過濾裝置過濾，測定濾液中的鈷及銅離子濃度來測定鈷和銅的浸出率。浸出液中Co2+採用原子吸收分光光度法測定，Cu2+採用原子吸收分光光度法或碘量法測定。
3主要儀器及試劑
PANalyticalAxios型X射線光譜分析儀，361MC型原子吸收分光光度計，pHS-3GpH計，電熱鼓風恆溫乾燥箱，磁力加熱攪拌器，電子天平，密閉式制樣粉碎機，真空過濾器。98%（質量分數）硫酸，濃鹽酸，濃硝酸，冰乙酸，碘化鉀，無水亞硫酸鈉，氟化氫銨，硫代硫酸鈉。
鈷選擇性浸出的原理
鈷選擇性浸出的原理主要是將鹼式碳酸銅礦用硫酸進行漿化酸溶，溫度保持在60到80℃，使鈷、銅等碳酸鹽及氧化態儘可能全部溶解。
2CoCO3·3Co(OH)2·H2O+5H2SO4=5CoSO4+2CO2↑+9H2O狀態，因此，浸出時間選擇3h左右比較合適。
Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O
CoO+H2SO4=CoSO4+H2O
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
隨著浸出過程不斷進行，溶液中酸量不斷降低，pH不斷上升，CuSO4、CoSO4發生水解：
2CuSO4+2H2O=CuSO4·Cu(OH)2↓+H2SO4
2CoSO4+2H2O=CoSO4·Co(OH)2↓+H2SO4
根據金屬氫氧化物沉澱的pH的差別[Co(OH)2為7.5，Cu(OH)2為5.0]，溶液中金屬呈現不同的形態，從而鈷能選擇性的浸出。當pH≥5時，浸出液中的銅含量下降到很低值(0.002%左右)，銅主要呈鹼式硫酸銅存在於一段浸出渣中，與此同時，CuSO4與鈷沉澱發生大量的互動反應，使鈷沉澱被迅速置換出來，而Cu以沉澱形式存於渣中。
影響因素
影響浸出速度的因素有：礦塊的大小，過程的溫度，礦漿的濃度和熔劑的濃度。而選擇性的浸出可以通過控制這些條件而獲得。一般的研究方法有：控制濃度、PH、溫度等。一般以浸出平衡時浸出溶液中兩元素濃度之比作為浸出效果的標誌。用（摩爾比）來研究考察不同條件下影響選擇性浸出的因素。需要注意的是：①為確保讓易浸組分進入溶液，應保證較高的溫度和小粒度。（原因：浸出時，組分是通過礦物內部固相擴散被浸出，應保證有良好的內擴散條件）②充分套用各元素的性質特點，利用物理化學方法，改變其形態，擴大各化合物的在性質上的差異。（如：用HCl浸出鎢鉬礦分離時，鎢成為H2WO4進入固相，鉬以H2MoO4形態可部分進入液相，但分離效果有限。為提高分離效力，同時加入矽鐵使H2MoO4還原成更易溶於HCl的MoOCl3而溶解，而H2WO4保留在固相中）。
1浸出率的時間效應
準確稱量礦樣10g，在pH為4.5、溫度為30℃、液固體積比（以下簡稱液固比）為5∶1條件下，分別考察不同浸出時間下鈷及銅的浸出率。鈷及銅的浸出率隨浸出時間增加而不斷提高。當浸出時間為1h時，鈷浸出率只有29%左右，隨著浸出時間的增加，當浸出時間達到3h時，鈷浸出率達到33.5%左右，再提高浸出時間，浸出率曲線只是平緩上升，上升幅度不大。主要原因可能是隨著浸出時間的增加，碳酸銅礦中的鈷與浸出劑在該環境條件下達到反應的臨界點，溶液中各離子濃度處於一種相對平衡的狀態，因此，浸出時間選擇3h左右比較合適。
2 溫度對浸出率的影響
準確稱量礦樣10g，在pH為4.5、浸出時間為3h、液固比為5∶1條件下，分別考察不同浸出溫度條件下鈷及銅的浸出率。鈷的浸出率隨著溫度的升高而增加，溫度升高對鈷的浸出有利，在45℃時浸出率只有30%左右，到75℃時浸出率已接近70%左右，溫度升高到90℃時浸出率達到70%以上；而銅的浸出率則和鈷的浸出率恰好相反，銅的浸出率隨著溫度升高而降低。其中原因主要是由於隨著溫度的升高，硫酸鈷的溶解度增加，另外在弱酸體系中，Cu2+與Co2+存在置換關係，隨著溫度升高，銅的浸出率升高，但是浸出液中銅離子立即與Co(OH)2反應，所以，溫度越高，越有利於鈷的選擇性浸出。
3 pH對浸出率的影響
準確稱量礦樣10g，在溫度為70~90℃、浸出時間為3h、液固比為5∶1條件下，分別考察不同pH條件下鈷及銅的浸出率。隨著pH的增大，浸出率減小。在pH為3.5時，鈷的浸出率為50.34%，而銅的浸出率亦達到了31.82%，鈷的浸出選擇性很差；當pH增大到5時，鈷的浸出率減小到33%左右，而銅的浸出率則降到了8%左右，鈷的浸出選擇性提高；繼續增大pH，鈷的浸出率減小，而鈷的浸出選擇性沒有增加。
4 液固比對浸出率的影響
準確稱量礦樣10g，在溫度為70~90℃、浸出時間為3h、pH為5條件下，分別考察不同液固比條件下鈷及銅的浸出率。隨著液固比的增加，鈷的浸出率增大，但是在液固比增大到5∶1時，鈷的浸出率增加趨勢趨於平緩；但是隨著液固比的增大，銅的浸出率也隨著增大，為了更利於鈷的選擇性浸出，選擇液固比為5∶1。
5 浸出液中CuSO4添加量對浸出率的影響
準確稱量礦樣10g，在溫度為70~90℃、液固比為5∶1、pH為5、浸出時間為3h條件下，分別在浸出液中添加配製好的27.11g/L的硫酸銅標液0.1，0.5，1.0，1.5，2.0mL，以考察Cu2+用量對浸出率的影響。隨著CuSO4用量的增加，鈷的浸出率增大，並且銅的浸出率減小。CuSO4用量為1.5mL時有利於鈷的選擇性浸出，繼續增加CuSO4的用量，鈷的選擇性浸出增加不明顯。在浸出液中加入硫酸銅溶液，一方面抑制了碳酸銅礦中銅的浸出，另一方面Cu2+在弱酸條件下，將鹼式硫酸鈷中的鈷離子置換出來，提高了鈷浸出的選擇性。
選擇性浸出的一般性總結
選擇性浸出的解決方法總結為：
1）首先得知道礦石裡面的含有哪些成分。這可以用原子吸收分光光度法和X射線光譜分析儀對礦樣進行化學組成及微觀結構分析；
2）選擇合適的溶劑。這得結合無機化學裡面的知識加以判斷，對這些礦石裡面的成分進行全部溶解或部分溶解，使其進入液相中，方便下一步的操作；
3）選擇性的提取目標金屬。這得通過改變溶液中的某些離子的穩定性獲得的，用的最多的是根據各離子穩定存在的pH值的不同而逐步分離，或是通過前期分析裡面各離子的關係，使得上步分離出的物質剛好能把目標金屬從其鹽中置換出來，雜質離子又進入液相，而目標金屬變為固相，直接過濾獲得。如果幾種金屬的離子型狀態的性質區分度不大，可以進行轉化，比如說發生螯合或配合反應或控制溫度，再對此物質進行分離。總的來說，就是拉大目標金屬和雜質金屬的區分度。
