【原创工艺流程题】过硫酸钠氧化法从钴渣中富集钴！

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原创高考工艺流程模拟题

牛聪帅

（石家庄市第一中学 050010）

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（14分）湿法炼锌净化钴渣中含有Zn、Co、Cu和Fe的单质及Zn(OH) 2 硫酸渣贵金属富集，可利用过硫酸钠氧化水解法实现钴的富集，同时分别回收锌、铜和铁元素，工艺流程如下：

该工艺条件下硫酸渣贵金属富集，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：

回答下列问题：

（1）净化钴渣研细的目的是__________________________________________硫酸渣贵金属富集。

（2）浸渣的主要成分为_______（填名称），其对应元素原子的价电子排布式为__________硫酸渣贵金属富集。

（3）钴属于铁系元素，性质与铁相似硫酸渣贵金属富集。根据流程可知：Co 2+ 的还原性________（填“强于”、“弱于”）Fe 2+ 。

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（4）利用上述表格数据，计算Co(OH) 2 的 K sp=______________硫酸渣贵金属富集。如果滤液Ⅰ中Co 2+ 浓度为0.1mol·L −1，则“除铁”应控制的pH范围是______________。

（5）氨水可代替沉钴工序中的NaOH，此时发生的主要反应的离子方程式为___________________________________________硫酸渣贵金属富集。

（6）上述流程中__________（填标号）可返回湿法炼锌系统，提高锌的利用率硫酸渣贵金属富集。

A．浸渣 B．滤渣Ⅰ C．滤液Ⅱ D．滤渣Ⅱ

（7）Co(OH) 3 可与浓盐酸反应产生黄绿色气体，其化学方程式为___________________________________________硫酸渣贵金属富集。

参考答案

（1）增大与酸的接触面积硫酸渣贵金属富集，加快酸浸速率，使酸浸更充分（1分）

（2）铜（1分）；3d 10 4s 1 （1分）

（3）弱于（1分）

（4）1×10 -14.6 （2分）；3.2≤pH<7.2（2分）

（5）2Co 2+ +S 2 O 8 2- +6NH 3 ·H 2 O=2Co(OH) 3 ↓+2SO 4 2- +6NH 4 + （2分）

（6）C（2分）

（7）2Co(OH) 3 +6HCl(浓)=2CoCl 2 +Cl 2 ↑+6H 2 O（2分）

详细解析

（1）研细净化钴渣可增大与酸的接触面积，加快酸浸速率，使酸浸更充分硫酸渣贵金属富集。

（2）净化钴渣中含有Zn、Cu、Co和Fe的单质及Zn(OH) 2 ，根据流程可知，酸浸时Cu单质与H 2 SO 4 不反应，进入浸渣，Zn、Co和Fe的单质及Zn(OH) 2 溶于H 2 SO 4 变为Zn 2+ 、Co 2+ 和Fe 2+ 进入浸出液，则浸渣的主要成分为铜，其原子的价电子排布式为3d 10 4s 1 硫酸渣贵金属富集。

（3）除铁时，Fe 2+ 被H 2 O 2 氧化，而Co 2+ 在后续沉钴中才反应，由此推知：Co 2+ 的还原性弱于Fe 2+ 的还原性硫酸渣贵金属富集。

（4）Co(OH) 2 的 K sp= c (Co 2+ )· c 2 (OH - )=0.01×10 -(14-7.7) ×10 -(14-7.7) 或=1.0×10 -5 ×10 -(14-9.2) ×10 -(14-9.2) = 1×10 -14.6 ；“除铁”时应保证Fe 3+ 沉淀完全，即pH≥3.2；同时Co 2+ 不沉淀，此时滤液Ⅰ中Co 2+ 浓度为0.1mol·L −1，根据Co(OH) 2 的 K sp可算出此时Co 2+ 开始沉淀的 c 2(OH - )=10 -14.6 ÷0.1=10 -13.6 ， c (OH - )=10 -6.8 ，即pH<7.2，则“除铁”应控制的pH范围是3.2≤pH<7.2硫酸渣贵金属富集。

（5）沉钴时，Na 2 S 2 O 8 在碱性条件下氧化Co 2+ 生成Co(OH) 3 沉淀，氨水可代替沉钴工序中的NaOH，此时发生的主要反应的离子方程式为2Co 2+ +S 2 O 8 2- +6NH 3 ·H 2 O=2Co(OH) 3 ↓+2SO 4 2- +6NH 4 + 硫酸渣贵金属富集。

（6）该工艺可实现钴的富集，同时分别回收锌、铜和铁元素硫酸渣贵金属富集。从“浸渣”可回收铜元素，从“滤渣Ⅰ”可回收铁元素，从“滤液Ⅱ”（主要成分为Na 2 SO 4 和ZnSO 4 ）可回收锌元素，因此“滤液Ⅱ”可返回湿法炼锌系统，提高锌的利用率。

（7）Co(OH) 3 具有强氧化性，可与浓盐酸反应产生黄绿色气体Cl 2 ，其化学方程式为2Co(OH) 3 +6HCl(浓)=2CoCl 2 +Cl 2 ↑+6H 2 O硫酸渣贵金属富集。

参考文献

[1]刘庆杰.过硫酸钠氧化法从湿法炼锌净化钴渣中富集钴[J].中国有色冶金,2013,42(02):58-60.

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