工业上制备氯化铜时,用浓盐酸(黄铁矿、氯酸钠、硫酸制备二氧化氯)和硫化铜矿石在氯化物溶液中湿法冶金。氧化还原电位Cu+和Cu2+与氯离子形成络合物,改变其氧化还原电位。此外,由于氯化亚铜离子的稳定性,形成Cu(I)/Cu(II)电对。图1显示了Cu(II)/Cu(I)和Cu(I)/Cu(0)对与氯离子浓度之间的关系。由于电位的变化,pH-EH 图也与硫酸盐系统不同。图2 是氯化物系统中铜的pH-EH 图。图1 Cu(I)/Cu(II)和Cu(I)/Cu(0)电位与氯离子浓度的关系(中图为CuCl浓度对E的影响) 图2 铜的Eh氯化物体系-ph图25,[Cl-]=1 2、氯化物体系中的氧化剂由于氯离子的强去极化作用,重金属氯化物的溶解度一般比相应的硫酸盐高,与许多氯离子形成金属离子稳定的配位化合物,这些因素增加了氯化物体系中硫化矿浸出的驱动力。因此,同一种矿物在氯化物溶液中比在硫酸盐溶液中具有更高的浸出性和浸出率。氯化体系中使用的氧化剂可以是氯气、氯化铁、氯化铜,也可以在电解槽中直接进行电氯化氧化,但氯化浸出铜时几乎不使用氯气。 (1)用三氯化铁浸出的FeCl3-FeCl2电对电位稳定,能氧化黄铜矿等稳定矿物,使硫自由基氧化成单质硫。用氯化铁浸出黄铜矿的反应方程可写为:cufe S2+(4-x)FeCl 3===xc UCL+(1-x)cuc L2+(5-x)FeCl 2+2SO 显然,x 的值配方取决于氯化铁的添加量。如果氯化铁的量较大,即x较小,则会产生更多的铜(II)。当添加材料的量较小时,即,当X的量较大时,产生较多量的铜(I)。从上述反应式可以看出,反应中没有H+参与,只能维持反应体系的酸性,使铁离子不被水解。 (2)浸出氯化铜由于铜(I)形成CuCl2-,在高浓度氯化物溶液中稳定,形成Cu(II)/Cu(I)电对,其氧化电位比Fe(III)低)/Fe(II),还可以氧化铜的各种硫化物,如辉铜矿的氧化浸出。总反应可表示为:Cu2S+2CuCl2====4CuCl+S0。为了增加氯离子浓度和氯化亚铜阴离子的稳定性,通常添加碱金属或碱土金属氯化物。显然,它的优点是浸出后,系统中没有大量的铁,因此更容易净化溶液。例如,可以通过调节pH值和水解沉淀物来去除重金属杂质。美国铜加工公司采用这种方法生产出纯度为99.9%的铜粉。 (3)电氯化浸出上述氯气、氯化铁、氯化铜浸出剂使用后均被还原,均需氧化后才能重复使用。在再生法中,虽然亚铁和二价铁可以被空气氧化,但最终的铜大部分是通过电解回收的。因此,采用电积再生是合乎逻辑的。同时也启发人们设计电化学反应器,可以用电使浸出剂再生,并就地进行浸出,称为“电氯化浸出”。关键词TAG:有色金属