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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），實踐證明，只有用鐵置換的方法對低濃度、多雜質的溶液才是經濟上可行的。

PH值與置換速度的關系

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。

置換時間與交換率的關系

隨著置換時間增長，交換率上升，但速度減慢（因Cu2+濃度降低和PH值上升），當正反應和逆反應平衡時，交換率達到最高值，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，導致排出液含銅上升，交換率下降。因此，正確掌握化學平衡極為重要。

鐵粉用量與置換速度的關系

在相同的交換時間里，還原鐵粉用量越多，交換速度越快；當溶液的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，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，在實際應用時應盡量提高進液濃度；采取增加Cu2+和Fe的碰撞頻率及提高FeSO4擴散速度之措施，以求加快交換速度和獲得較高的交換率。

逆流交換試驗

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；

試驗條件為：進液每立升含銅5克，PH值為2，還原鐵粉用量為理論鐵耗的110%，交換時間15分鐘，試驗結果計算于下表。

溶液中氫離子濃度降低，交換速度減慢，導致排出液含銅量升高，交換率和沉淀銅品味下降，因此，在交換過程中要嚴格監控氫離子濃度的變化和適時的補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，按化學反應原理它的交換率應當最高，然而恰恰相反，它的排出液含銅竟然高達0.19克/升，這一“反常”現象極為重要，是逆流交換試驗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量的三價鐵離子。在以鐵粉置換銅時，溶液中的三價鐵大部分按反應式Fe2(SO4)3+Fe—3FeSO4被還原成二價鐵，從而增加了鐵耗，所增加的鐵耗量以完全反應計算，是溶液中三價鐵離子量的二分之一。根據試驗所得到的數據，可以得出這樣的結論；在用鐵粉置換銅時，溶液當中的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，Fe2+的氧化將使鐵耗增加和加速Fe3+的水解，給置換作業帶來危害。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，考慮預先將Fe3+還原是必要的。