Осадителем служат железная стружка, обрезки проволоки и жесть из старых консервных банок, с которой оловянное покрытие предварительно снимают горячими растворами NaOH. Консервную жесть, покрытую лаком, прокаливают для его удаления и сжигания органических веществ, а затем мнут.
Для цементации применяют прямолинейные или зигзагообразные деревянные либо бетонные желоба длиной внесколько десятков метров, шириной до 2 м и глубиной до 1,5. Скрап загружают кранами или электромагнитными автоподъемниками на деревянные решетки, через которые цементный осадок при ворошении теми же механизмами проваливается, его смывают водой и выпускают через патрубки в днище. Раствор подают под напором перфорированной трубой, лежащей на дне желоба, струйки его смывают цементную медь с поверхности скрапа.
Вместо желобов, требующих много места, устанавливают вращающиеся барабаны либо ванны, а скрап заменяют губчатым железом, получаемым восстановлением богатых железных руд и окалин.
Наиболее совершенны конусные цементаторы. Раствор подается через вершину конуса, обращенную вниз, губчатое железо— сверху. Крупные частицы последнего витают внизу и взаимодействует с более концентрированным раствором, а мелкие- вверху с более слабым; пульпу фильтруют или сгущают, а растворы возвращают на выщелачивание.
Извлечение меди из раствора цементацией в желобах достигает 90—97% при скорости протекания от 0,5 до 3 м/мин и производительности 5—50 кг/м3 в сутки; расход железа 1,5—2-кратный от ее массы. В конусных цементаторах извлечение на 2—3% выше.
В отработанных растворах остается немного меди, серная кислота и железо (II), их выгодно возвратить на выщелачивание; однако перед этим необходимо окислить Fe2+. и удалить его избыток.
Железо окисляют кислородом воздуха в искусственных прудках или мешалках, для частичного осаждения его добавляют известь.
Железо окисляется по реакции, состоящей из двух окислительно-восстановительных систем :
4Fe2+ + O2 + 4Н+ = 4Fe + + 2Н2О; рК = ((0,77 — 1,23):0,06) 4=—30,7
Растворимость кислорода в воде при 20° С и давлении воздуха 91,3 кН/м2 равна 2,68•10-4 моль/л, в растворах она еще ниже. В гомогенном растворе скорость окисления мала. Она увеличивается в момент нейтрализации, когда выпадает неравновесная смесь гидроокисей железа (II) и железа (III), адсорбируясь на поверхности осадка, кислород действует более активно. Ионы меди каталитически ускоряют окисление, способствуют ему и бактерии.
Гидролиз железа (III), как и всякого многозарядного иона, стадиален:
Fe3+ + Н2O = [FeOH]2+ + Н+, рК1 = 11,87,
[FeOH]2+ + Н2O = [Fe(OH)2]+ + Н+, рК2 = 9,30,
[Fe(OH)2]+ + Н2O = Fe (ОН)3 + Н+, рК3 = 9,50.
Данных о растворимости комплексных солей железа недостаточно, и только для гидроокиси она достоверно известна:
Fe3+ + Н2O = Fe(OH)3 + 3Н+; pK=3pKH2O — pПРFe(OH)3= 4,5;
Статья на тему Осаждение меди цементацией
