2024年3月24日发(作者：张廖盼)
湿法炼锌-中性浸出液的净化
置换沉淀法除铜镉钴镍
A 置换净化的热力学
在水溶液中用一种金属取代另一种金属的过程为置换。从热力学讲，只能用较负电性金属去置换溶液中的较正
电性金属。例如，用金属锌能将溶液中的铜置换出来：
Zn＋Cu
2+
==== Zn
2+
+Cu↓
因此，置换的次序决定于水溶液中金属的电位次序，而且置换趋势的大小决定于它们的电位差。这一点可以通
过热力学计算来说明。
从热力学分析可知，采用锌粉置换Cu，Cd，Co，Ni均可净化得很彻底，可使Cu，Cd，Co，Ni的离子活度分别
为Zn离子活度的10
-38
，10
-11.63
，10
-16.81
，与10
-17.69
倍。
B 置换净化的动力学
采用锌粉置换净化Cu，Cd比较容易，而净化除Co，Ni并不是很容易。用理论量锌粉很容易沉淀除Cu，用几倍
于理论量的锌粉也可以使Cd除去，但是用甚至几百倍理论量的锌粉也难以将Co除去至符合锌电积的要求。Co难以
除去的原因，国内外较多的文献都解释为Co
2+
还原析出时具有高的超电压的缘故，同时还有一个反应速率的问题。
置换反应的速率，可以理解为负电性金属在含有正电性金属离子的溶液中溶解速率，并可用下式表示：
dc A
- —— = k — c
dt V
式中 k——速率常数；
A——与溶液的接触面积；
V——溶液的体积；
c——正电性金属离子的浓度；
t——反应时间。
积分上式得到：
V 1 c
2
k = - — ·— ln —
A t c
1
式中 c
1
——为正电性金属离子反应前的浓度；
c
2
——为正电性金属离子反应t时间后的浓度。
置换过程速率可能是扩散控制，或者是化学反应控制。研究证实，反应
Zn+Cd
2+
==== Cd+Zn
2+
在50
℃
，当转速在250r/min以下时，置换反应速率常数k与转速n呈正比。当转速在250r/min以上时，置换
反应速率保持不变。表明当低转速时，置换反应在扩散区进行，高转速时反应在动力学区进行。置换反应速率与温
度的关系式：（是在25~85℃范围内）
1350
lgk = 13.54 - ———
T
2024年3月24日发(作者：张廖盼)
湿法炼锌-中性浸出液的净化
置换沉淀法除铜镉钴镍
A 置换净化的热力学
在水溶液中用一种金属取代另一种金属的过程为置换。从热力学讲，只能用较负电性金属去置换溶液中的较正
电性金属。例如，用金属锌能将溶液中的铜置换出来：
Zn＋Cu
2+
==== Zn
2+
+Cu↓
因此，置换的次序决定于水溶液中金属的电位次序，而且置换趋势的大小决定于它们的电位差。这一点可以通
过热力学计算来说明。
从热力学分析可知，采用锌粉置换Cu，Cd，Co，Ni均可净化得很彻底，可使Cu，Cd，Co，Ni的离子活度分别
为Zn离子活度的10
-38
，10
-11.63
，10
-16.81
，与10
-17.69
倍。
B 置换净化的动力学
采用锌粉置换净化Cu，Cd比较容易，而净化除Co，Ni并不是很容易。用理论量锌粉很容易沉淀除Cu，用几倍
于理论量的锌粉也可以使Cd除去，但是用甚至几百倍理论量的锌粉也难以将Co除去至符合锌电积的要求。Co难以
除去的原因，国内外较多的文献都解释为Co
2+
还原析出时具有高的超电压的缘故，同时还有一个反应速率的问题。
置换反应的速率，可以理解为负电性金属在含有正电性金属离子的溶液中溶解速率，并可用下式表示：
dc A
- —— = k — c
dt V
式中 k——速率常数；
A——与溶液的接触面积；
V——溶液的体积；
c——正电性金属离子的浓度；
t——反应时间。
积分上式得到：
V 1 c
2
k = - — ·— ln —
A t c
1
式中 c
1
——为正电性金属离子反应前的浓度；
c
2
——为正电性金属离子反应t时间后的浓度。
置换过程速率可能是扩散控制，或者是化学反应控制。研究证实，反应
Zn+Cd
2+
==== Cd+Zn
2+
在50
℃
，当转速在250r/min以下时，置换反应速率常数k与转速n呈正比。当转速在250r/min以上时，置换
反应速率保持不变。表明当低转速时，置换反应在扩散区进行，高转速时反应在动力学区进行。置换反应速率与温
度的关系式：（是在25~85℃范围内）
1350
lgk = 13.54 - ———
T