金属置换法

金属置换法(metal   cementation   process)

以较负电性的金属将溶液中较正电性金属置换出来的过程。在化学选矿中是一种浸出液处理过程。作为置换剂的金属被氧化呈离子形态进入溶液，被置换的金属离子被还原呈金属态沉淀析出。其反应过程为

式中为被置换的金属离子；M₂为用作置换剂的金属。金属置换法用于有用组分的分离、除杂或回收相应的有用组分。它可在清液或矿浆中进行。在清液中进行金属置换时，固一液分离恩可得到海绵状粗金属。在矿浆中进行金属置换时，置换后可根据被置换金属的性质采用相应的物理选矿方法将它与矿浆分离。

原理

在热力学上，电性较负的金属可以从溶液中将电性较正的金属离子置换出来，溶液中金属置换的先后顺序取决于金属在水溶液中的电位顺序。置换的完全程度取决于两金属的电位差的大小，两者电位相差愈大，置换愈容易进行，置换终了时被置换金属离子的剩余浓度也愈低；反之，两者电位相差愈小，置换愈难进行，置换终了时被置换金属离子的剩余浓度也愈高。

以氢电位为标准，按金属电位值可将全部金属分为正电性金属、负电性较小的金属和负电性较大的金属三大类。(见图)溶液的氢电位值与其pH值有关，氢电位值随溶液pH值的增大而降低。正电性金属(如铜、铋、汞、金、银等)在任何pH值条件下的电位值均

比氢电位高，用电性较负的金属置换该类金属离子时不会析出氢气；负电性较小的金属(如铅、镉、钴、镍等)只在溶液pH值大于某一值的条件下，其电位值才比氢电位高，在此条件下置换该类金属离子才不会析出氢气，否则氢离子优先被金属置换剂还原而析出氢气，被置换金属离子则不可能被置换析出。负电性较大的金属(如锌、铬、锰、钒等)在任何pH值条件下，其电位值均小于氢电位，金属置换法无法从溶液中沉淀析出此类金属。

影响因素 

金属置换过程的影响因素为溶液中氧的浓度、溶液的pH值、被置换金属离子的浓度、置换剂与被置换金属的电位差、置换剂的比表面积、溶液流速与置换设备类型等。氧是强氧化剂，在水溶液中可使许多金属氧化而增加金属置换剂的耗量，如能将金属锌氧化，用金属锌作置换剂时溶液须预先脱氧，否则，锌的耗量将大大增加。溶液酸度过大可使某些金属置换剂酸溶，酸度过低又会使某些金属离子水解，应通过试验决定溶液适宜的pH值。被置换金属离子浓度影响产物的物理性能和反应速度，浓度高时会在置换剂表面形成致密的粘附沉积物，不易剥落和降低反应速度；浓度低时易生成多孔性沉积物，较易剥落。提高溶液温度可加速反应过程，生产中一般在室温下进行。增加溶液流速或增加搅拌强度可减小扩散层厚度，有利于置换剂表面更新，可加速置换反应。