還原鐵粉在硫酸銅溶液中置換銅的因素

在使銅從溶液里直接沉淀的方法有許多（例如電解，用鐵、鋁或鋅置換；朝陽鐵精粉用CO、H2、H2S或SO2沉淀；以及用Ca(OH)2或CaCO3沉淀），實(shí)踐證明，只有用鐵置換的方法對低濃度、多雜質(zhì)的溶液才是經(jīng)濟(jì)上可行的。

PH值與置換速度的關(guān)系

隨著溶液的PH值降低（游離酸增加），交換速度加快，溶液中無游離酸存在，則難以進(jìn)行交換；隨著溶液中Cu2+含量降低，交換速度也隨之減慢，最后達(dá)到溶解與沉淀的平衡，交換率不再上升，這種平衡一直保持到還原鐵粉耗盡；膽礬和金屬鐵交換的適宜PH值為2-2.5。

置換時(shí)間與交換率的關(guān)系

隨著置換時(shí)間增長，交換率上升，但速度減慢（因Cu2+濃度降低和PH值上升），當(dāng)正反應(yīng)和逆反應(yīng)平衡時(shí)，交換率達(dá)到最高值，該值一直保持到金屬鐵耗盡；金屬鐵被全部溶解之后，溶液里過剩的游離酸使沉淀銅被重新緩慢溶解，導(dǎo)致排出液含銅上升，交換率下降。因此，正確掌握化學(xué)平衡極為重要。

鐵粉用量與置換速度的關(guān)系

在相同的交換時(shí)間里，還原鐵粉用量越多，交換速度越快；當(dāng)溶液的PH值超過4以后，交換率不再上升。溶液中有過量的金屬鐵存在時(shí)，可以防止溶液里Cu2+回升，但過多的鐵粉用量將使沉淀銅品味降低，酸耗增加。

溶液含銅量對交換的影響

溶液中Cu2+濃度越高，交換率越高，因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)盡量提高進(jìn)液濃度；采取增加Cu2+和Fe的碰撞頻率及提高FeSO4擴(kuò)散速度之措施，以求加快交換速度和獲得較高的交換率。

逆流交換試驗(yàn)

采用逆流交換法可以在接近理論鐵耗的情況下，同事獲得高品位沉淀銅和高交換率；

試驗(yàn)條件為：進(jìn)液每立升含銅5克，PH值為2，還原鐵粉用量為理論鐵耗的110%，交換時(shí)間15分鐘，試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算于下表。

溶液中氫離子濃度降低，交換速度減慢，導(dǎo)致排出液含銅量升高，交換率和沉淀銅品味下降，因此，在交換過程中要嚴(yán)格監(jiān)控氫離子濃度的變化和適時(shí)的補(bǔ)加游離酸于交換液中；第一批交換液理論鐵耗的5.5倍還原鐵粉相遇，按化學(xué)反應(yīng)原理它的交換率應(yīng)當(dāng)最高，然而恰恰相反，它的排出液含銅竟然高達(dá)0.19克/升，這一“反?！爆F(xiàn)象極為重要，是逆流交換試驗(yàn)所賦予的很有意義的啟迪。

Fe3+對置換的影響

在銅礦石的硫酸浸出液中，或多或少的存在一定數(shù)量的三價(jià)鐵離子。在以鐵粉置換銅時(shí)，溶液中的三價(jià)鐵大部分按反應(yīng)式Fe2(SO4)3+Fe—3FeSO4被還原成二價(jià)鐵，從而增加了鐵耗，所增加的鐵耗量以完全反應(yīng)計(jì)算，是溶液中三價(jià)鐵離子量的二分之一。根據(jù)試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)，可以得出這樣的結(jié)論；在用鐵粉置換銅時(shí)，溶液當(dāng)中的Fe3+幾乎全部被還原為Fe2+。因此，在交換過程中要防止Fe2+的氧化，F(xiàn)e2+的氧化將使鐵耗增加和加速Fe3+的水解，給置換作業(yè)帶來危害。對處理Fe3+濃度很高的溶液，采用鐵粉置換法是不適宜的，在這種情況下，考慮預(yù)先將Fe3+還原是必要的。