砷酸铜制备工艺过程热力学分析

绘制了Cu-As-H2O系电位－pH图、不同As浓度下lg[Cu]T[As]T)-pH图以及Fe-As(V)-H2O系lg[Fe]T-pH图等,分析了由墨铜渣制备胂酸铜过程的热力学。酸性氧化浸出可同时浸出Cu和As,pH＝2左右脱脱铁率可达99％以上。铜砷比和pH值的不同,可以得到不同形式的砷酸铜;CuHAsO4,Cu2AsO4OH,Cu5H2(AsO4)。在胂酸铜制备工艺条件下,所得砷酸铜分子式为Cu5H2(AsO4)4。热力学分析结果与XRD相一致。     

铜阳极泥低温碱性熔炼浸出液中杂质分离

铜阳极泥经低温碱性熔炼-浸出处理后,铅、砷、硒等进入强碱性浸出液,其中铅和砷分别以Pb(OH)_n~(2-n)和AsO_4~(3-)形式存在。为分离其中的铅、砷等主要杂质元素,通过计算PbS-H_2O体系电势-pH图、Ca-As-H_2O体系溶解平衡浓度-pH图后,采用硫化沉淀和钙盐沉淀的方式有效去除铅、砷,同时保证硒的低分散度。实验结果表明:采用硫化沉淀,硫化钠过量系数2.5,反应温度20℃,反应时间15 min。在此条件下,铅和铜沉淀率都达到99.99%以上,硒损失5%;采用钙盐沉淀,控制溶液pH=10,钙砷比3.5,反应温度90℃,反应时间1.5 h。在此条件下,砷沉淀率达到99%以上,硒沉淀率为2.81%。     

从锰银矿中一步法浸出锰和银的热力学基础与应用

研究在酸性介质中从锰银矿中同时浸出锰和银的热力学基础与技术条件。Mn-H2O系和Ag-H2O系电位（φ）—pH图研究结果表明：Mn^2＋和Ag^＋可以有一个稳定共存的区域,热力学条件为：25℃和101.325 kPa下,[Mn]=1 mol/L,[Ag]=10^-3 mol/L,pH〈3.63,0.621 7〈φ〈（1.229-0.118 2pH）和3.63〈pH〈4．635，0．6217〈φ〈（1．4434-0．1773pH）。过氧化氢的加入在一步法浸出过程中起着关键作用，在还原二氧化锰的同时还能同时使银氧化。加入高锰酸钾的作用是使矿石中未被二氧化锰包裹的银被氧化。室温下，浸出时间为2h，高锰酸钾浓度为2g／L，过氧化氢浓度为0．8mol／L，硫酸浓度为0．9mol／L，获得锰的浸出率为95．62％，银的浸出率为83．28％。     

提取铑的冶金热力学分析

本文通过建立 Rh—H_2O 系、Rb—Cl~-—H_2O 系和 Pd—NO_2~-—H_2O系电位—pH 图,介绍了铑的化学性质,对铑的氯络合溶出和亚硝酸络合时钯的行为进行了热力学分析。由于当前热力学数据不全,这种分析只能是初步的。     

氢氧化钠分解不溶性钼酸盐的浸出热力学

辉钼矿经氧化焙烧转化成MoO3的过程中,伴生的铜铅铁等硫化矿亦被氧化,并与MoO3生成难溶钼酸盐。为减少因难溶钼酸盐带来的钼损失,需要对这些钼酸盐进行再浸出处理。针对这些钼酸盐湿法浸出过程进行热力学分析,绘制了25℃时Me-Mo-H2O(Me:Cu,Pb,Fe)系组分的浓度对数-pH图。利用热力学平衡图对氢氧化钠分解钼酸盐进行热力学分析。结果表明:整个pH值范围可分为H2MoO4的稳定区、难溶钼酸盐的稳定区、Me(OH)n的稳定区。高pH区钼酸盐中的Me转变为稳定的Me(OH)n物相,即实现了钼酸盐的碱分解。而Fe2(MoO4)3、CuMoO4和PbMoO4的碱浸出难度依次递增,达到一定碱度时这3种难溶盐都能很好地分解,并实现Me与Mo的分离。但过高的碱度又使大量的金属以羟基配合物离子的形式进入溶液,增加了后续除杂难度。     

298.15K下Li-Ti-H_2O系φ—pH图及Li_4Ti_5O_(12)的合成

运用双参数模型和同系线性规律对Li2Ti3O7、Li4Ti5O12和Li4TiO4的标准生成吉布斯自由能进行估算,并绘制在298.15 K时,不同离子浓度下Ti-H2O系和Li-Ti-H2O系的φ—pH图。结果表明:在水溶液中,Li4Ti5O12在pH为4.1～13.7之间具有较大的热力学稳定区域,从热力学角度预测了从水溶液合成Li4Ti5O12的可能性,并通过实验在pH为9～10之间,采用TiCl4水溶液强制水解法制备出纯相尖晶石Li4Ti5O12,验证水溶液中合成Li4Ti5O12的可行性。     

Li-Fe-P-H2O系热力学分析

运用同系线性规律对Li-Fe-P-H2O系中缺少的LiFePO4和Li3PO4的ΔG■进行估算。结合已有的热力学数据,运用φ—pH图的绘制原理,得到25℃时Li-Fe-P-H2O系在不同浓度下的φ—pH图。结果表明,在水溶液中,LiFePO4具有较大的热力学稳定区域,这对湿法制备LiFePO4很有利。根据所绘制的热力学平衡图,详细讨论了各种LiFePO4软化学制备方法的可行性途径,并就液相法制备LiFePO4可能的技术途径和条件进行分析,为在水溶液中用软化学法制备LiFePO4提供理论依据。     

升温条件下Zr-H2O系电位-pH平衡图

通过热力学计算,绘制了298K温度条件下Zr-H2O系电位-pH平衡图及升温条件(333,373,423K)下Zr-H2O系电位-pH平衡图。所绘制的298K温度下Zr-H2O系电位-pH平衡图与M．Pourbaix绘制的相同温度条件下Zr-H2O系电位-pH平衡图很好地吻合。比较分析不同温度条件下Zr-H2O系电位-pH平衡图发现,随着温度的升高,锆金属的免蚀区变化不大,而钝化区则明显缩小。从理论上说明了锆金属用于高温条件的局限性。     

预处理方式对盐酸浸出钛铁矿制备人造金红石的影响

本文以钛铁矿精矿为原料,采用盐酸浸出制备人造金红石,首先采用Factsage 6.0热力学软件绘制了相关组分的φ-pH图,研究了盐酸浸出制备人造金红石的热力学基础;而后研究了还原焙烧和弱氧化焙烧两种预处理方式对人造金红石品位、粉化率等的影响。结果表明:在盐酸加压浸出体系中,钛铁矿中的FeO、Fe_2O_3、CaO和MgO均能溶解在溶液中,而SiO_2和TiO_2则留在固相中;还原焙烧和弱氧化焙烧预处理有利于提高产品TiO_2的品位,其中弱氧化焙烧还可降低产品的粉化率。     

V(Ⅳ)-Cr(Ⅲ)-H_2O体系钒铬分离的热力学分析（英文）

为了从钒铬还原渣中回收钒和铬,以电位-pH和活度-pH的形式总结298 K时V(Ⅳ)和Cr(Ⅲ)分离的热力学。V-Mn-H_2O体系和Cr-Mn-H_2O体系的电位-pH图表明,MnO_2/Mn~(2+)的电极电位高于VO_2~+/VO~(2+)的电极电位,但是低于Cr_2O_7~(2-)/Cr~(3+)的电极电位,这表明采用MnO_2来选择性氧化低价钒是可行的。V(Ⅴ)-H_2O体系和Cr(Ⅲ)-H_2O体系的活度-pH图表明,V(Ⅴ)开始沉淀时的pH远低于Cr(Ⅲ)开始沉淀时的pH,因此可以采用沉淀析出法分离V(Ⅴ)和Cr(Ⅲ)。通过热力学分析,设计了钒铬还原渣中分离回收钒和铬的技术路线。     

湿法炼锌窑渣铁精矿的浸出热力学分析

为实现湿法炼锌窑渣磁选铁精矿(以下简称窑渣铁精矿)中银、铜、铁等有价元素的综合回收,提出一种基于盐酸浸出的新工艺,从理论和实验两方面开展研究。在本研究中介绍新工艺研究的理论部分——浸出热力学分析。物相分析表明:窑渣铁精矿中主要含铁物相为Fe、FeO、FeS、Fe2O3、Fe3O4和FeSiO3。计算绘制了Fe-Cl-H2O系φ—pH优势区图以及FeS、FeO、FeSiO3-H2O系和FeS、FeO、FeSiO3-Cl-H2O系的lg c—pH图,分析窑渣铁精矿盐酸浸出的热力学可行性。结果表明:各含铁物相在盐酸浸出中均能溶解,[Cl]T越高,其溶解度就越大,由于不同阴离子在体系中溶解性质的差异,因此,Cl影响FeO、FeS和FeSiO3溶解的pH范围不同,分别为4.2～10.8、0.4～10.8和0～10.8。     

用硫代硫酸盐浸出贵金属的热力学分析

通过理论计算和实验测定并绘制常温贵金属—S_2O_3~(2-)—H_2O 系电位—pH 图,对贵金属的硫代硫酸盐浸出进行热力学分析。硫代硫酸盐不仅可以浸出低品位物料中的 Au、Ag,还可有效地提取 Pd。     

硫化锌氧压浸出过程的φ—pH图

通过热力学计算,得到ZnS-H2O系各物质高温条件下的GΘ值、φΘ值或pHΘ值以及各反应对应的电位表达式,分别绘制出不同离子活度、不同氧分压条件下的φ—pH图。由φ—pH图可以看出,随着离子活度的增大,S与Zn2+稳定区逐渐增大,但构成稳定区各反应的pH值上下限范围逐渐减小;随着氧分压的增大,水的稳定区逐渐增大。对ZnS进行了氧压浸出实验研究,采用全谱直读等离子光谱仪(ICP)、XRD和XRF等方法对浸出液和浸出渣进行分析、表征。结果表明:当初始酸浓度为15%、氧分压为1.1MPa、浸出温度为160℃、液固比为8:1、浸出时间为90min、搅拌速度480r/min时,锌的浸出率为98.86%,硫的转化率为81.33%。实际结果与根据φ—pH图理论计算结果吻合。     

稀土Ce和La对碳钢在NaCl溶液中的缓蚀机理

采用盐水滴腐蚀试验、腐蚀产物SEM及XPS分析、极化曲线测试分别研究了Ce3 和La3 对碳钢在NaCl溶液中的缓蚀机理,并利用热力学数据绘制了Ce-H2O及La-H2O二元电位-pH相图.结果表明,Ce3 和La3 能够在pH值较高的阴极区沉淀,阻碍O及电子在碳钢表面和溶液之间的转移和传递,通过抑制阴极反应从而减缓腐蚀的进行.热力学计算及电位-pH图表明Ce3 在有氧时可被氧化成沉淀倾向更强的Ce4 ,在酸性溶液中Ce4 化合物的稳定性要高于La3 化合物,因此Ce3 的缓蚀效果要好于La3 .     

尖晶石锰酸锂卤水提锂热力学

针对高Mg和Li质量比盐湖卤水提锂难的问题,提出利用尖晶石LiMn2O4对盐湖卤水进行选择性提锂,并在热力学计算的基础上绘制了298.15 K时Me(Li,Na,K,Mg)-Mn-H2O体系的φ—pH图,讨论尖晶石LiMn2O4脱Li+后所形成的λ-MnO2对盐湖中Na+、K+、Mg2+与Li+的选择性提取问题。结果表明:当离子浓度为1 mmol/L,体系阴极极化电位降至0.79 V(vs SHE)时,λ-MnO2中Mn4+被还原为Mn3+,同时溶液中Li+由于"记忆效应"而嵌入λ-MnO2晶格生成LiMn2O4;而极化电位需降至0.61、0.55和0.48 V时,才分别有Mg0.5Mn2O4、KMn2O4和NaMn2O4生成,说明所选材料对Li+的选择性优于对Na+、K+和Mg2+的选择性。此外,根据西台吉乃尔盐湖卤水中主要组成阳离子浓度([Li]=30 mmol/L,[Na]=5 mol/L,[K]=0.2 mol/L,[Mg]=0.5 mol/L)绘制Me(Li,Na,K,Mg)-Mn-H2O系叠加φ—pH图。热力学研究表明:只需在卤水原始pH条件下将体系的阴极极化电位调至0.70 V<φ<0.87 V,λ-MnO2即可实现对Li+与大量Na+、Mg2+、K+的有效分离;将嵌Li+后的LiMn2O4通过调节电位极化至φ>0.87 V,可实现Li+的脱附和富集。     

砷在酸性溶液体系中的氧化还原行为和化学形态（英文）

冶炼酸性废水中砷的去除是一项十分紧迫的工作。目前最常用的方法是先将三价砷氧化为五价砷,然后再以铁盐进行沉淀去除。砷的氧化还原行为及化学形态基础研究对于砷的去除意义重大。采用循环伏安法和紫外可见分光光度法开展实验室研究,采用HSC和MINTEQ软件进行理论分析。研究发现三价砷的氧化是一个多电子转移反应,受扩散控制;在pH 1.0的硫酸溶液中,三价砷的氧化过电位非常高(约0.9 V)。另外,针对Fe(Ⅲ)-As(V)-H_2SO_4-H_2O系列溶液的紫外-可见光谱以及物质形态分析均表明Fe(Ⅲ)-As(V)配合物的存在。因此,基于其他研究者预测的热力学数据,绘制Fe(Ⅲ)、As(V)的物质形态随pH的分布规律图和包含Fe-As配合物的新型电位-pH图。     

提取铱的冶金热力学分析

通过建立 Ir—H_2O 系和 V—Cl~-—H_2O 系电位—pH 图,介绍了铱的化学性质,对铱的氯络合溶出进行了热力学分析。通过 N—H_2O 系和 S—H_2O系电位—pH 图分析了硫化铵还原氯铱酸盐的原理。最后,通过热力学计算分析了贵金属氯络合溶液硫化分离的原理和硫化的次序。     

Na_2S选择性浸出铜转炉烟灰中的砷及Fe_2(SO_4)_3稳定化砷（英文）

研究砷(As_2O_3)的Na_2S碱性浸出,以及用Fe_2(SO_4)_3沉淀砷。采用基于中心组合设计的响应面法对相关因素的影响进行定量和定性分析,提出用于参数优化的统计模型。结果表明,在Na_2S浓度100 g/L,固液比0.163 g/mL和温度80℃的最优预测条件下,89%的砷可从烟灰中去除。研究发现,固液比和Na_2S浓度是影响浸出过程的显著因素。在沉淀过程中,当pH为4.8、Fe~(3+)与砷的摩尔比和H_2O_2与砷的摩尔比分别为5:1和4:1时,浸出液中99.93%以上的砷以无定形砷酸铁的形式被除去。Fe~(3+)与砷的摩尔比和pH值为最显著因素,而且他们之间的相互作用也是显著的。     

Extraction of Vanadium from LD Converter Slag by Pressure Leaching Process with Titanium White Waste Acid

研究了以钛白废酸直接加压浸出转炉钒渣提钒的工艺。矿物学研究表明：钒、钛、铁、锰、铬等金属元素形成的尖晶石是转炉钒渣的主要物相。绘制了V-Fe-H2O、V-Ti-H2O、V-Mn-H2O、V-Cr-H2O等三元系150 ℃高温电位-pH图,明确了酸浸提钒过程的热力学：在低酸度浸出提钒条件下,可溶性离子Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cr2+、Cr3+等的热力学稳定与可溶性含钒离子的热力学稳定区重合,酸浸过程中与钒共同进入浸出液中。钛白废酸酸浸正交试验结果表明：温度和初始酸浓度是影响酸浸过程的主要因素。基于正交试验结果,进一步考察温度对浸出过程的影响,结果表明,随着酸浸温度由100 ℃升高到160 ℃的过程中,浸出渣中的钛有效富集含量在4.56%至12.0%之间变化,其他离子主要赋存于浸出液中。在较优条件下：温度 140 ℃,液固比10:1,初始酸浓度200 g·L-1,搅拌转速500 r/min,酸浸时间90 min,钒的浸出率为 96.85%     

一种新型混合价态铁的砷酸盐黑色晶体（英文）

臭葱石(FeAsO_4·2H_2O)是应用最广泛的固砷相,但Fe(Ⅲ)还原溶解为Fe(Ⅱ)会促进砷的释放。本研究向臭葱石的制备体系中引入某种醇(甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇)使Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)达到平衡并制备出一种新型混合价态铁的砷酸盐黑色晶体,其分子式为Fe(Ⅱ)_(5.2)Fe(Ⅲ)_(8.8)(AsO_4H)_4(AsO_4)_8·H_2O。与臭葱石相比,该黑色晶体具有较高的砷含量(36.4%,质量分数)和较低的结晶水含量(0.73%,质量分数)。另外,砷的浸出浓度可以低于中国危险废物鉴别标准规定的阈值(5mg/L)。因此,这种新型混合价态铁的砷酸盐晶体可以被归为一种在环境应用上极具前景的非毒性含砷相。