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还原铁粉置换铜的反应原理

来源:本站原创 2017-12-24 15:36:58 铁粉技术 291 ℃ 0 评论

还原铁粉置换铜

还原铁粉置换铜生是中铁消耗多的原因有哪些?

      我国从唐代就开始使用铁置换法生产纯铜,长期的生产实践,使生产置换工艺具有过程简单,可靠,有效等优点。由于工艺简单,投资小,使用铁粉置换铜的的生产工艺仍有一定的市场,但置换中,铁粉消耗过多的原因有哪些呢?

铁置换的原理

      由于Fe2+/ Fe的标准电位(-0.141V)远较Cu2+ /Cu的标准电位(0.330V)低,所以铁能较彻底从铜溶液中把Cu2+置换成Cu。并具在这个反应过程中,理论生产1公斤铜耗铁量仅为0.88kg,造成理论与实际反应差别较大的原因在于:

1)  铜溶液中的多余酸消耗铁,然后放出氢气

        Fe + 2H+ ——  Fe2+ + H2

2)  铜溶液中溶解的氢,使置换反应生成的二价铁离子继续氧化成三价铁离子,强氧化性的三价铁离子又被铁粉还原成二价金属铁离子,因而要再消耗一部分铁。

         4H+  +  4Fe2+ + O2 ——  4Fe3+ + H2O

         2Fe3+  + Fe —— 3Fe2+

3)  Fe3+还能使已经生成的Cu氧化成Cu2+,从而增加了铁的耗量

        2Fe3+  + Cu ——  2Fe2+ + Cu2+

       由上边化学反应可以看出,铁置换铜的方法中,造成铁消耗多的主要因素有:溶液的酸度,溶液中含氧量等;由于置换反应是在液固相界面上进行,因此,铁粉的比表面,接触时间也是影响置换的重要影响因素。还原铁粉颗粒具有比表面大,颗粒多孔的原因,在置换铜的反应中,对比其它实体的铁颗粒金属,反应效率更高。




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