金属置换沉积法的基本原理及金属置换过程的影响因素

    化学选矿中广泛应用金属置换法从浸液中回收有用组分，进行组分分离和除去某些杂质以进行净化。金属置换是一种金属从溶液中将另一种金属离子置换出来的氧化还原过程。此时作为置换剂的金属被氧化呈离子形态进入溶液中，被置换的金属离子被还原呈金属态析出。
    例如铁置换铜的反应为：

                                      Cu²⁺＋Fe —— Cu＋Fe²

    影响金属置换过程的主要因素如下：
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    （1）溶液中氧的影响。氧是一种强氧化剂，可将许多金属氧化成离子，如：Zn+——O₂+2H⁺ ==== Zn²⁺+H₂O
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    因此，溶液中含氧会消耗锌，金银氰化液采用锌置换法时，置换前溶液应脱氧
    （2）溶掖pH值的影响。例如铁屑沉铜宜在pH=1.5~2.0的条件下进行，酸度太高会增加铁屑耗量。但酸度也不宜太低，否则会引起铁盐水解以至降低铜泥品位，置换终了pH≤4.5。置换速度随酸度增加而增大；pH<1.5时生成多孔性沉淀物，粘附力弱；pH>1.5时反应速度影响较小。
    （3）被置换金属离子浓度的影响。它主要影响沉积物的物理性能和反应速度。浓度高时会在置换剂表面生成致密的粘附沉淀物，不易剥落；浓度低时易形成多孔性沉淀物，较易剥落。
    （4）温度影响。温度可以促进置换反应的进行，生产中一般在常温下进行。
    （5）置换剂与被置换金属的电位差相差愈大，置换愈完全。
    （6）溶液中其他组分的影响。如铁置换铜时，溶液中的Fe³⁺的含量高时将增加铁耗，此时可将其返回进行还原浸出或用二氧化硫将其还原以降低溶液中高价铁离子含量；若溶液中含砷时会生成铜砷合金和剧毒的氢化砷气体：
                  
                                     2As³⁺+3Fe ==== 2As+3Fe²⁺

                            H₃AsO₃+2H₂SO₄+3Fe ==== AsH₃↑+3FeSO₄+3H₂O

                             3H₂SO₄+Fe（As）₂+2Fe ==== 2AsH₃↑+3FeSO₄

                         3H₂SO₄+H₃AsO₃+2Al ==== AsH₃↑+Al₂（SO₄）₃+3H₂O

      从上述反应式可知，铁屑中切忌混入Fe(As)₂和铝屑。
      （7）溶液流速或搅拌强度的增大可以减小扩散层的厚度和有利于置换剂表面的更新，可加速置换反应的进行。