湿法冶金是利用浸出剂溶解矿石中有价金属成分，使精矿、焙砂等物料在溶液中或以新的固相析出来分离、富集和提取金属的科学技术。因为这种冶金过程多在水溶液中进行，所以称为湿法冶金。湿法冶金的历史可以追溯到公元前200年。我国西汉时期就有用瘿矾法提取铜的记载。然而，湿法冶金的现代发展与湿法炼锌的成功、拜耳法生产氧化铝的发明、铀工业的发展以及60年代湿法炼铜中肟萃取剂的发明和应用是分不开的。随着矿石品位的下降和环保要求的日益严格，湿法冶金在有色金属生产中发挥着越来越重要的作用。湿法冶金主要包括浸出、液固分离、溶液净化、从溶液中提取金属和废水处理等单元操作过程。1.浸出浸出是一种湿法冶金单元过程，它通过溶剂从固体材料如矿石、精矿和焙砂中选择性地提取一些可溶性成分。根据浸出剂的不同，可分为酸浸、碱浸和盐浸。根据浸出的化学过程，分为氧化浸出和还原浸出。按浸出方法可分为堆浸、原地浸出、渗滤浸出、搅拌浸出、热球磨浸出、管道浸出和流态化浸出。根据浸出过程的压力，可分为常压浸出和加压浸出。影响浸出率的主要因素有固体物料的组成、结构和粒度、浸出剂浓度、浸出温度、液固相相对流速、矿浆粘度等。(1)按溶剂分类1。酸浸是以酸为溶剂浸出有价金属的方法。常用的酸有无机酸和有机酸，工业上用的有硫酸、盐酸、硝酸、亚硫酸、氢氟酸和王水。硫酸沸点高、来源广、价格低、腐蚀性弱，是应用最广泛的酸浸剂。在有色金属冶金中，硫酸通常用于在氧气压力下浸出氧化铜矿石、锌焙砂、镍锍和硫化锌精矿。盐酸反应能力强，能浸出多种金属、金属氧化物和一些硫化物。如浸出镍锍、钴渣等。但盐酸及生成的氯化物具有强腐蚀性，因此设备对防腐要求较高。硝酸是强氧化剂，价格高，反应析出有毒的氮氧化物。它只在少数特殊情况下使用。2.碱性浸出。使用碱性溶液作为溶剂的浸出方法。常用的碱是氢氧化钠、碳酸钠和硫化钠。铝土矿的加压碱浸是碱浸最重要的应用实例。碱浸出还用于浸出黑钨矿、铀矿石(Na2CO3浸出UO3)、硫化物和氧化锑矿(Na2S+NaOH浸出)等。一般碱性溶液的浸出能力弱于酸性溶液，但浸出选择性较好，浸出液较纯净，对设备的腐蚀较小，不需要特殊防腐，所以制造设备的材料比较容易解决。3.盐浸是以盐为溶剂浸出有价金属的过程。例如用硫酸铁浸出铜:CuS+Fe2 (SO4) 3 → CuSO4+2FeSO4+S氯化钠浸出铅:pbso 4+2 NaCl→na2so 4+PBC L2 PBC L2+2 NaCl = = = n . A2[PBC l4]氰化钠从矿石中浸出金银:2au+4 NaCN+O2+2H2O = = = 2na[Au(CN)2]+2 NaOH+H2O 2(II)按浸出反应可分为氧化浸出和还原浸出。【下一篇】1。氧化浸出是在浸出过程中加入氧化剂使矿石、精矿或其他固体物料中的有价成分发生氧化反应为特征的浸出方法。工业上常用的氧化剂有空气体、氧气、Fe3+、MnO2、Cl2等。对于金属或低价金属氧化物，氧化浸出的目的是将金属氧化成离子或将低价离子氧化成高溶解度的高价离子，然后进入溶液。例如含金和银矿石的氰化浸出。2AU+4 NaCN+O2+2H2O = = = 2 naau(CN)2+2 NaOH+H2O 2 2AU+4 NaCN = = = 2 naau(CN)2+2 NaOH or溶解反应:4AU+8 NaCN+O2+2H2O = = = 4 naau(CN)2+4 NaOH 2AG+2CN-+O2+2H2O = = = 2AG(CN)2 ++ 4OH-在浸出过程中，单体金和银被空气体中的氧气氧化而络合后者可以以氯化铁浸出黄铜矿为例:cufe S2+4 FeCl 3 = = = cuc L2+5 FeCl 2+2S cufe S2+3 FeCl 3 = = = CuCl+4 FeCl 2+2S。此时氧化剂为Fe3+，为避免反应物水解，浸出过程在酸性介质中进行。在后者中，主要的氧化反应是硫。2.在浸出过程中，用还原剂还原浸出，使浸出的固体物料中的有价组分发生还原反应。工业上常用的还原剂有SO2、FeSO4等。还原浸出的一个典型例子是浸出钴渣，其中钴以不溶性高价氢氧化物CO(OH)3的形式存在。为了提取钴，CO3+必须被还原成可溶的Co2+。此时可以用SO2作为还原剂。2co(OH)3+SO2 = = = = COSO 4+Co(OH)2+2H2O(III)浸出方法可分为堆浸、原地浸出、渗滤浸出、常压浸出和加压浸出。1.堆浸、原地浸出(溶液采矿)和渗滤浸出，虽然浸出方法不同，但基本上可以归为一类。处理的对象是贫氧化矿、表外矿和露天矿。浸出前，矿石一般不进行深加工，即使稍加加工，也只是停留在粗碎。加工的规模除了渗透一般都比较大，还有一些析出块状，规模可达几百万吨。浸出速度不是很快，提取率比较低，但是投资少，处理成本低。【下一篇】2。常压和加压搅拌浸出、管道浸出、流态化浸出和热球浸出可归为另一类。它们的共同点是所有的矿石在浸出前都需要深加工，这就为浸出创造了有利的热力学和动力学条件。它既结合了搅拌、加热和化学反应，如热球磨浸出，又有机地结合了粉碎和机械活化。溶液中颗粒分布均匀，反应速度快，金属提取率高。强化浸出过程，提高设备单位生产能力，并应用于有色冶金。管道浸出已成为从铝土矿制备氧化铝的标准方法。二。固液分离将沥滤液分离成液相和固相的过程。常用的固液分离方法有沉降分离和过滤，过滤通常包括离心分离和过滤分离。(1)沉降分离是一种液固分离方法，在重力的帮助下将浸出的矿浆分离成底流和清溢流。其先决条件是固相和溢流之间存在密度差。由于矿浆中颗粒直径变化范围很大，从几百微米到几微米不等，沉降速率无法用理论公式计算，通常要靠实验测定。提高底流浓度的工业设备称为浓缩罐或澄清罐。其澄清能力与槽的沉降面积成正比，底流浓度与浸出矿浆在槽内的停留时间有关(即与槽深有关)。为了提高其容量和节省占地面积，采用了多层浓缩池。当处理含有极细物质的浆料时，可以用离心力代替重力来加速颗粒沉降。例如水力旋流器和螺旋离心机。或者借助化学药剂——絮凝剂或凝聚剂，可以将浆料中分散的、未团聚的颗粒转化为清澈的溢流和稠密的底流。混凝剂(如石灰)可使颗粒相互凝聚，絮凝剂可使细小颗粒形成絮体，强化沉降过程。(2)过滤分离(Filtration separation)利用多孔介质截留浸出矿浆中的固体颗粒，利用压力差或其他外力作为驱动力，使液体通过微孔的一种液固分离方法。拦截固体颗粒的介质有很多种，如织物、多孔陶瓷、多孔金属、纸浆和石棉等。然而，无论哪种过滤介质，其孔隙通常大于被过滤颗粒的直径。真正的过滤是通过颗粒群或松散滤饼对介质的架桥作用来实现的，只有滤饼形成后滤液才是清澈的。有两种类型的过滤:恒压和恒速。前者会在滤饼变厚后，在不改变泵送力的情况下减慢过滤速度，而后者为了保持过滤速度不变，必须在滤饼变厚时增加泵送力。过滤器选择中最重要的因素是滤饼的比阻、被过滤物质的固体含量和滤液的粘度。常用的过滤机有转鼓真空空过滤机、带式过滤机、板框过滤机等。3.溶液净化去除溶液中杂质的湿法冶金过程。通常，除了待提取的金属之外，浸出液中还有金属和非金属杂质，这些杂质必须在最终提取目标金属之前分离。溶液的净化作用主要有:保证产品质量，部分杂质元素影响产品的使用，所以必须严格按照规定的标准生产，保证产品质量。(1)使后续操作顺利进行。例如硫酸锌水溶液电积时，氟、氯等杂质不影响电解锌的质量，但它们的存在影响电解锌板的外观、起泡、暴露和操作。【下一步】(2)提高生产的技术经济指标。有些杂质会直接影响过程的顺利进行，比如电积过程中的氯离子，会影响电流效率和回收率。(3)有价金属的综合回收，如湿法炼锌的浸出液可回收稀散金属如古、锗，镍电解的浸出液可回收。溶液的纯化方法有很多，如结晶、蒸馏、沉淀、置换、溶剂萃取、离子交换、电渗析和膜分离。为了获得纯解，往往综合运用多种方法。(1)结晶是结晶物质以结晶状态从溶液、熔体或蒸汽中沉淀出来的过程。在湿法冶金中，结晶操作主要是将晶体从溶液中沉淀出来，以制备纯的固体产品。物质从溶液中结晶主要取决于其过饱和度，产生过饱和度的方法可分为四种:冷却、蒸发、真空和盐析结晶。(1)冷却结晶:将溶液冷却成过饱和溶液并结晶的过程。(2)蒸发结晶在常压或减压下蒸发溶液，除去部分溶剂，使其成为过饱和溶液时发生的结晶过程。(3)真空结晶溶液在真空和外保温条件下快速蒸发，固体溶剂快速蒸发过程中部分溶剂脱除和吸热造成的溶液冷却双重作用使溶液过饱和。(4)盐析结晶在溶液中加入溶解度高的盐类，以降低结晶物质的溶解度，使其过饱和的结晶过程。(2)蒸馏是蒸发和冷凝物质成分以提取或纯化物质的过程。这是将混合物加热到一定温度，使蒸气压高的成分蒸发，或者使矿物还原成气态的成分挥发，然后凝结成液体或固体的过程。蒸馏的效果取决于提取或提纯的产品和混合物之间的蒸汽压差。差别越大，效果越好。蒸馏是有色金属提取冶金的重要过程之一，常用于锌、镉、汞、硒、镓、锂、铷、铯的合金分离和精炼。蒸馏的方法有很多种，如简单蒸馏、真空蒸馏、分子蒸馏等。(3)沉淀使水溶液中的金属离子生成不溶性固体化合物从溶液中沉淀出来的过程称为沉淀。有水解沉淀、中和沉淀、硫化物沉淀、盐沉淀、离子浮选和共沉淀。1.水解沉淀是金属盐与水发生复分解反应，生成氢氧化物或碱式盐沉淀的过程。水解方法有两种，一种是中和水解，一种是稀释水解。当水溶液中的某些金属离子与某些配体形成络合物时，用水稀释降低水溶液中配体的浓度会导致水解。比如SbCln3-n的稀水解:sb cln 3-N+H2O = = = = sbocl 2h+(N-1)Cl-2。中和沉淀。向酸性溶液中加入碱或酸向碱性溶液中加入碱，使溶液中的金属离子水解成氢氧化物或碱性盐沉淀的过程。例如:me2 ++ 2h2o = = = = me(oh)2+2h+wo42-+2h2o = = = h2wo 4 ↓+ 2oh-为了使上述反应向右进行，必须加入人的碱和酸来中和生成的酸和碱，利用金属氢氧化物溶度积的差异来控制pH值，达到沉淀分离金属的目的。湿法冶金中常用中和水解沉淀法去除溶液中的Fe3+，从Na2WO4、Na2MoO4、Na2SnO4溶液中沉淀出H2WO4、H2MoO4和H2SO4。【下一篇】3。硫化物沉淀是在原液中加入硫化剂生成的不溶性金属硫化物的沉淀。常用的硫化剂包括H2S和硫化钠。除碱金属外，一般金属硫化物在水中的溶解度都比较小(以溶度积表示)。硫化物沉淀法可以有效地从水处理过程中产生的大量稀溶液中沉淀出有价值的金属。比如硫酸镍溶液中Cu的去除:CuSO4+Na2S = = = Na2SO4+CuSO4。成盐沉淀是水溶液中的金属离子生成一些不溶性盐并沉淀出来的过程。常用的不溶性盐包括硫酸盐如CaSO4、BaSO4、SrSO4、卤素盐CaF2、AgCl、PbCl2、碳酸盐如BaCO3、草酸盐如COC2O4和cawo4、Ca (AsO3) 2、(NH4)2 ptcl 6、(NH4) 2pdcl6、(NH4)2 rcl 6和复盐Me+Fe3 ()形成盐的沉淀可用作从溶液中除去杂质的手段，如通过沉积CaF2从溶液中除去F-,通过沉积MgNH4从碱性溶液中除去磷

捕集剂(表面活性物质)与溶液中的金属离子形成不溶性疏水化合物，附着在气泡上上浮而被分离的过程。特别适用于从稀溶液中提取有价值的元素或消除废水中的有害成分。根据不同情况，可以使用阳离子捕收剂、胺基R-RH2、R-NH3+、RR-NH2+和阴离子捕收剂如脂肪酸基R-首席运营官-、R-SO3-。6.共沉淀是溶液中几种物质同时沉淀的现象。当然，共沉淀包括类质同象、吸附、异常结晶和内吸附，但对于任何一种共沉淀现象，都很难确定哪一种占优势。在大多数情况下，它是通过吸附共沉淀。共沉淀技术广泛应用于放射性同位素的分离。在湿法炼锌中，利用铁以Fe(OH)3的形式吸附溶液中的砷、锑、锗等杂质，并将其共沉淀除去，达到净化溶液的目的。【下一步】(四)溶剂萃取是利用有机溶剂和水溶液中某些金属在水溶液中的分配比不同。当有机相和水相充分接触时，水相中的一些金属将选择性地转移到有机相中。金属的这种转移过程叫做提取。在湿法冶金中，它通常用于从水溶液中提取有价值的金属或作为溶液净化的一种手段。因为接触的水溶液和有机溶液都是液相，所以溶剂萃取常被称为液-液萃取。与沉淀法、离子交换法等其他分离方法相比，溶剂萃取法具有萃取分离效率高、无需过滤、试剂用量少、回收率高、生产能力大、易于自动化和连续化等优点。近年来，广泛应用于湿法冶金、石油、化工、环保等部门。萃取系统通常由不溶性有机相和水相组成。有机相由萃取剂和稀释剂组成，水相通常含有一种或多种萃取或分离的金属离子。将萃取液从有机相转移到水溶液中的过程称为反萃取。根据水相料液中是否含有固体悬浮物，可分为清液萃取和矿浆萃取。如果根据萃取过程选择两种以上的萃取剂，则称之为协同萃取和反协同萃取。与萃取技术经济指标相关的术语有:稀释剂、改性剂、分配比、分离系数、萃取率、级数等。(1)所谓相萃取体系的相，是指体系中具有相同物理性质和化学组成的均匀部分。不混溶的相之间会有界面，可以用机械方法分离。金属溶剂萃取的两相通常是指含有萃取剂和稀释剂的有机相和含有金属离子的水相。(2)稀释剂，是一种不与金属反应的惰性溶剂，用于调节萃取剂的浓度，降低有机相(萃取剂)的粘度和密度，增加萃取液的溶解度。(3)为了避免萃取或反萃取过程中出现稳定的乳化或第三相，改性剂在有机相中加入一些高级醇或其他有机化合物，以增加萃取剂、萃取剂盐或金属萃取物的溶解度。这些化合物通常被称为改性剂。(4)比较，即萃取过程中有机相体积与水相体积的比值，通常用O/A表示(O代表有机相体积，A代表水相体积)。在萃取过程中，有机相和水相是不断供给人们的，所以用有机相和水相的流速之比来表示比较。(5)分配比d实际萃取体系达到平衡后，一种溶质在水相和有机相中的平衡浓度之比。(6)萃取率萃取到有机相中的金属分数，通常以百分比表示，萃取率表示为η:

(7)分离系数β表示在与β相同的萃取条件下，两种金属在同一萃取体系中分配比的比值。表明分离两种金属有多容易。β值越大，两种金属越容易分离。当β=1时，意味着这两种金属不能通过萃取分离。【接下来】(8)萃取顺序，即在萃取体系中，为了获得预期的萃取结果，需要通过几个萃取器达到分级接触平衡，称为萃取顺序。1.萃取剂工业上常用的金属萃取剂有中性萃取剂、碱性萃取剂和酸性萃取剂。(1)中性萃取剂是萃取剂的电子给体，与中性无机分子或络合物反应，增加无机物在有机相中的溶解度，实现金属无机物的萃取。萃取剂有两类，一类是含氧碳键的有机萃取剂，如醚[二异丙醚R1 = (CH3) 2 ch，醇(正丁醇R=C4H9)，酮(甲基丁酮R1 = CH3，R2 = (CH3) 2 chch2)]。另一类是与氧或硫、磷键合的萃取剂，如磷酸酯(磷酸三丁酯R1 = R2 = R3 = C4H9O)和硫醚(二乙基硫醚R = C6H13)。(2)碱性萃取剂碱性萃取剂，也叫离子缔合萃取剂，主要分为胺和季铵卤化物、伯胺(RNH2)、仲胺R2NH、叔胺R3N和季铵盐[R3N(CH3)]+Cl-两大类。胺类萃取剂的萃取能力与水相中金属离子形成络合阴离子的能力有关。该萃取剂对金属络合阴离子的萃取过程是一个阴离子交换过程。

2.萃取过程萃取过程通常包括三个基本步骤:萃取、洗涤和反萃取。当萃取达到平衡时，静置分层后的水相称为萃余液，含有一些金属的有机相称为负载有机相。对负载的有机相进行反萃取，使有机相的部分被萃取金属转移到水溶液中，然后从反萃取中回收金属，达到金属分离或富集的目的。汽提后，含有少量或不含金属的有机相称为再生有机相，有时在汽提前用洗涤剂从负载的有机相中洗去一些杂质。【接下来】在萃取过程中，根据水相和有机相的接触方式，可以分为并流萃取、错流萃取和逆流萃取。(1)并流萃取是指新鲜的水相和新鲜的有机相(溶剂)同时进入一个萃取器，混合后再进入下一个萃取器，再次混合，方向相同，方式相同，直至最后相分离，萃余液和负载有机物同方向排出。平行多级萃取实际上只是增加了两相之间的接触时间，其萃取效率并不比单级萃取高。这种方法在提取过程中很少使用。(2)错流萃取错流萃取是将新鲜的有机溶剂S和料液F按一定比例加入到第一萃取器中，经充分混合和分相后，排出负载的有机相E3。萃余R1进入第二萃取器，新鲜有机溶剂S按上次相同的比例加入。混合后，残液继续流向下一个提取器。依此类推，直到萃余金属浓度达到预期结果。由于每级错流萃取都加入新鲜溶剂进行接触，分离效果好，但每次加入新鲜溶剂，水相中被萃取的金属都被分散。(3)逆流萃取是指料液从第一级进入，与来自第二级的负载有机相接触。相分离后，含金属的有机相从第一阶段排出并送去反萃取。萃余液流入第二级与来自第三级的负载有机相接触，来自第二级相分离的萃余液与新鲜有机相接触后排出。这是第三级逆流提取。可以看出，在这种水相和有机相反向流动的多级接触过程中，只需加入1份萃取剂即可获得错流萃取的分离效果，大大节省了所需的萃取剂用量。顺流、错流和逆流萃取的示意图如图1所示。