碱性溶剂（冶金过程中的金属浸出产品）

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更新时间：2023-05-22
碱性溶剂
冶金过程中的金属浸出产品
碱性溶剂（basic solvent）又称亲质子溶剂（protophilicsolvent）。这类溶剂与水比较，其接受质子的倾向比水大，它们溶剂化质子比H3O的酸性弱。乙二胺、液态氨等属于碱性溶剂。
碱性溶剂可以用于冶金过程中的金属浸出，实验化学中的酸碱滴定试验等。
基本信息
外文名
basic solvent
别名
亲质子溶剂
应用
合成反应、滴定等
碱性溶剂简介
如液氨，它的离子积常数非常小m ·m=10。液氨在很多方面类似于水。在液氨中的许多反应都类似于水中的相应反应，如
自电离 2HO←→HO+OH
2NH←→NH+NH
中和反应 在水中，KOH +HOI（HO +HI）—→2HO +KI
在液氨中，KNH+NHI—→KI +2NH
两性反应 在水中，Zn+2OH—→Zn(OH)↓ —→Zn(OH)（碱过量）
在液氨中，Zn+2NH—→Zn(NH)↓—→Zn(NH)（NH过量）
然而由于氨的碱性比水大，某些物质在氨中的酸碱行为也明显地不同于水。例如，在水中为弱酸的某些物质，在液氨中变成了强酸。
CHCOH +NH←→NH+CHCO
某些在水中根本不显酸性的分子，也可以在NH中表现为弱酸。
HNC(NH)═O+NH←→NH+O═(HN)CNH
大部分在水中被认为是碱的物种，在氨中或者不溶解，或者表现为弱碱，只有极强的碱才能表现为强碱。
H+NH←→NH+H↑
碱性溶剂的种类
使用的碱性溶剂有苛性钠（NaOH）、硫化钠（NaS）和氰化钠（NaCN）等。
1． 苛性钠
NaOH可以直接浸出PbS和ZnS，生成锌酸盐和铅酸盐：
PbS +4NaOH—→NaPbO+NaS +4HO
ZnS +4NaOH—→NaZnO+NaS +2HO
试验还证实：用苛性钠溶液在400℃压煮复杂的黄铁矿，FeS便转变为Fe(OH)，而铜镍硫化物却不起作用：
FeS +2NaOH—→Fe(OH) +NaS
在过程中还可生产NaS这个副产品。浸出残渣用浮选法选出铜镍硫化精矿。
2．硫化钠
溶液中的NaS可以与固体的HgS、SbS、AsS、SnS作用，生成二系列稳定的金属硫离子络合物：
HgS +S—→HgS； K =1.72×10
SbS+S—→2 SbS； K =7.95×10
AsS+S—→2AsS； K=1.0×10
SnS+S—→SnS
HgS的溶变积Ksp =1.6×10，HgS的离解常数K =1.72×10。将K值除以Ksp值就可以求得溶液中HgS与S之间的平衡：
[S]/[HgS] =K/Ksp =0.107
也就是说，为了使HgS能稳定在溶液中，必须按上列比例保持有足够的有效的[S]。这通常是靠加入苛性钠作保护碱、同时也作为[S]的调整来达到目的：
NaS +HO —→NaHS +NaOH
HS+OH—→S+HO
log[S] =-14 +pH +log[HS]
NaS可认为完全是按上式水解的，而HS按下式的离解则处于平衡状态。即[S]取于决于pH（即苛性钠浓度）和[HS]浓度（即NaS的浓度）。
3．氰化钠
新近在文献中报导有用氰化钠溶液直接浸出硫化铜矿的新方法，它是基于铜与氰离子形成一种比硫化物更稳定的铜氰络合物：
CuS +6CN—→2Cu(CN)+S
CuS的溶度积Ksp =2.5×10，2Cu(CN)的K =5.4×10。
同样地氰化法也可直接浸出低品位氧化铜：
CuO +6CN+HO—→2Cu(CN)+2OH
随后用硫酸酸化浸出液，析出CuCN，再生的HCN可返回使用。
另外也可以使用硫酸浸出氧化铜矿，向浸出液中通SO气体使Cu还原成Cu，然后再通HCN气体以沉出CuCN：
Cu+HCN—→CuCN↓ +H
上述两途径所获得的CuCN是一种容易过滤的白色沉淀。在400℃通氢气就可以将CuCN还原成为金属铜，并再生HCN返回使用：
2 CuCN +H—→2Cu +2HCN
碱性溶剂系统法
能供实用的碱性溶剂系统多为较低级醇类与氨水配合成的溶剂系统，有时亦可用低级酮类如丙酮，丁酮等代替醇类，或以乙胺的水溶液代替氨水。例如文献曾记载的碱性溶剂系统主要的有：
（1）乙醇：氨水（95：5）
（2）乙醇：氨水：水（90：5：5）
（3）乙醇（95%）：氨水：水（80：10：10）
（4）丙酮：氨水：水（80：5：15）
（5）乙醇：氨水：水（80：4：16）
（6）乙醇：乙胺的水溶液（16%）（80：20）
（7）正丙醇乙氨水（80：20）
（8）正丙醇：氨水（70：30）
（9）正丙醇：氨水（60：40）
（10）丁酮：水：乙胺（100%）（921：77：2）
以上所用的氨水均指浓氨水，比重为0.88而言。
碱性溶剂系统一般较少应用，因为它有些缺点：（1）对于一般结构相似的生物碱不易得到很好地分离。例如De Moer-loose报告一些金鸡纳生物碱在碱性水溶液中的R值；（2）某些生物碱在碱性情况下可以异构化，部分转为其异构体，因而一个生物碱可能产生二个以上色点。如小蘖碱（berberine）、苦参碱（matrine）等。我们在进行羽豆生物碱的纸层离时，曾用丁醇：NHOH（20%）：水（20：5：10）用其丁醇层为溶剂系统。