銅、鎳被廣泛應(yīng)用于石油化工、國防、冶金、電子等多個行業(yè)。從金川鎳礦(銅鎳硫化礦,主要含有NiS、CuS、Cu2S,還含有少量雜質(zhì)SiO2、FeS、MgO等)中提取銅鹽、鎳鹽的工藝流程如圖所示。
已知:表1金川鎳礦全分析
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Mg(OH)2 |
Ni(OH)2 |
開始沉淀時的pH |
2.7 |
9.4 |
7.2 |
沉淀完全時的pH |
3.7 |
12.4 |
8.7 |
表2硫酸鎳結(jié)晶水合物的形態(tài)與溫度的關(guān)系:
溫度 |
低于30.8℃ |
30.8℃~53.8℃ |
53.8℃~280℃ |
高于280℃ |
晶體形態(tài) |
NiSO4?7H2O |
NiSO4?6H2O |
多種結(jié)晶水合物 |
NiSO4 |
(1)“焙燒”的作用為
將礦石中的銅、鎳硫化物轉(zhuǎn)化為氧化物,便于后續(xù)浸出
將礦石中的銅、鎳硫化物轉(zhuǎn)化為氧化物,便于后續(xù)浸出
。
(2)Lix-984(HR) 萃取時的反應(yīng)機(jī)理為:2HR+Cu
2+?R
2Cu+2H
+ΔH>0,銅離子在油水兩相的分配比D=
,c[R
2Cu]、c[Cu
2+]
aq分別表示微粒在平衡時油相、水相的濃度。已知初始時水相銅離子的濃度為0.032mol/L,當(dāng)絡(luò)合萃取達(dá)到平衡時紫外分光光度計測得c[Cu
2+]
aq=25.6mg/L,則D=
79
79
。(假設(shè)油相與水相的體積相等,且忽略萃取過程中體積的變化);“反萃取”可選用的萃取試劑為
H2SO4
H2SO4
。
(3)計算Ni(OH)
2的K
sp=
1×10-15.6
1×10-15.6
。(已知:恰好沉淀完全時溶液中Ni
2+濃度為1.0×10
-5mol/L)
(4)設(shè)計以除鐵后的濾液制備純凈的NiSO
4?7H
2O的實驗方案:向除鐵后的濾液中,洗滌,干燥得NiSO
4?7H
2O產(chǎn)品;
向除鐵后的濾液中一邊攪拌一邊加入1mol/L Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值至8.7~9.4,充分反應(yīng)后過濾,向沉淀中加入適量的2.0 mol/L硫酸,直至沉淀恰好溶解,蒸發(fā)濃縮,降溫至30.8℃結(jié)晶,過濾得到七水合硫酸鎳晶體
向除鐵后的濾液中一邊攪拌一邊加入1mol/L Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值至8.7~9.4,充分反應(yīng)后過濾,向沉淀中加入適量的2.0 mol/L硫酸,直至沉淀恰好溶解,蒸發(fā)濃縮,降溫至30.8℃結(jié)晶,過濾得到七水合硫酸鎳晶體
(實驗中須使用的試劑:2.0mol/L硫酸、1.0mol/L Na
2CO
3溶液,蒸餾水)。
(5)NiSO
4在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化,可制得堿性鎳鎘電池電極材料NiO(OH),該反應(yīng)的離子方程式是
2Ni2++ClO-+4OH-=2NiO(OH)↓+Cl-+H2O
2Ni2++ClO-+4OH-=2NiO(OH)↓+Cl-+H2O
。