17.05.2015

При разделении металлов методом осаждения в виде труднорастворимых соединений часто происходит соосаждение. Кроме того, на практике, когда объемы растворов, из которых производится осаждение, велики, невозможно во всем растворе поддерживать заданное значение pH. В некоторых точках раствора, особенно в местах подачи щелочного реагента, pH раствора оказывается значительно выше заданной величины и соосаждение происходит в большей степени.
Для того чтобы удалить из осадка соосажденный металл, применяют так называемую операцию репульпации. Репульпацию можно осуществлять двояким способом. Отфильтрованный осадок (кек) либо взбалтывают с подкисленной водой для растворения более растворимого компонента, либо полностью растворяют часть осадка и затем, приведя этот раствор в контакт с оставшейся частью осадки, обменной реакцией
Репульпация

переводят соосажденные ионы Ме2 в раствор.
Для анализа явлений при репульпации рассмотрим сначала более подробно процесс осаждения труднорастворимого соединения, например гидрата окисла какого-нибудь металла Me1. Представим схематически на рис. 11 прямыми ААn и BBn равновесные значения pH гидратообразования как функции логарифма концентраций ионов Me1 и Ме2 в растворах. Эта диаграмма фактически является частью диаграммы рис. 8.
Репульпация

Будем в раствор, содержащий катионы двух металлов в равных концентрациях (С=1) и имеющий pH немного ниже точки А, добавлять щелочной осадитель. Когда pH раствора достигнет точки А, дальнейшие порции щелочного реагента вызовут осаждение Me1. По мере уменьшения концентрации оседающего металла. pH будет увеличиваться По достижении значения pH, отвечающего точке А1, начнет одновременно с первым металлом оседать второй металл Ме2. Если концентрация металла Ме1 в очищенном растворе, соответствующая точке A1, не удовлетворяет требуемой степени удаления Me1 из раствора, то осаждение ведут дальше.
Представим себе, что операция осаждения будет закончена при pH, отвечающем точке A2. Концентрация металла Ме2 в растворе при этом будет соответствовать точке B1 на прямой В—Вn. В осадке окажется заметное содержание металла Мв(2), раствор же окажется обедненным первым металлом в требуемой степени. Возьмем полученный осадок, в котором оба металла содержатся в отношении
Репульпация

(начальные концентрации обоих металлов приняты равными 1), и взболтаем его с раствором кислоты, причем количество кислоты возьмем с таким расчетом, чтобы pH конечного раствора был не ниже величины, соответствующей точке R на прямой ААn. Взаимодействие с кислотой приведет к обратному растворению некоторой части осадка. Сильное перемешивание осадка с раствором способствует быстрому устранению местных пересыщений и наступлению равновесия между раствором и взвешенными частицами осадка.
Из диаграммы видно, что в конечном растворе после репульпации будет большая концентрация СIII соосаждающегося металла Ме2 и малая концентрация первого металла СIV. Нерастворившаяся часть осадка будет, следовательно, содержать меньше Ме2, чем исходный осадок до репульпации.
Перейдем к рассмотрению явлений при операции репульпации с обменной реакцией.
Возьмем раствор, содержащий два металла, с исходными концентрациями CMe(1) = CMe(2) = 1, причем ПрMe(x)(OH)2 > ПРMe(1)(OH)2. Отделим раствор от первого металла. Зададимся целью иметь в растворе концентрацию металла Me1, равную CI, для этого повысим pH раствора до соответствующей величины, отвечающей точке А2. При этом оседает некоторое количество второго металла Ме2 и его концентрация в растворе C будет соответствовать точке B1. Так как раствор находится в равновесии с осадком, то согласно уравнению (23), CII=КСI, где К = ПрМе(1)(ОН)2/ПрМе(2)(ОН)2≥I.
Если объем раствора равен V, то в осадок перейдет V(1—СI) металла MeI и V(1—CIК) металла Me2.
Отношение содержания металлов в осадке будет значительно больше исходного отношения их в растворе, т. е.
Репульпация

Для того чтобы получить осадок без примеси второго металла (однометаллическим), возьмем часть полученного кека, растворим его в кислоте и будем его репульпировать с оставшейся частью кека. Полученный раствор будет по содержанию металлов резко отличаться от конечного раствора первого осаждения, так как I — CI≥CI; I — CIKТаким образом, проводя одну или несколько репульпаций, в зависимости от значения константы К можно получить осадок металла Me1 с ничтожно малым содержанием металла Ме2.
Приведенная схема репульпаций с обменом не является единственно возможной. Используя описанные выше закономерности, можно разработать, в зависимости от нужд производства, различные варианты схем репульпации.