Question

【題目】鎳及其化合物用途廣泛。某礦渣的主要成分是NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，以下是從該礦渣中回收NiSO4的工藝路線：

已知：(NH4)2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4。

（1）焙燒過程中NiFe2O4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。

（2）“浸泡”過程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的離子方程式為___，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)、Fe(OH)3外還含有___、___（填化學(xué)式）。

（3）“浸泡”過程中溫度低于95℃，可能導(dǎo)致的主要問題有___（寫出一點即可）。

（4）“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10－3mol·L－1，當(dāng)除鈣率達(dá)到99%時，溶液中c(F－)=___mol·L－1。[已知Ksp(CaF2)=4.0×10－11]

（5）本工藝中，萃取劑與溶液的體積比（）對溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖所示，的最佳取值是___。

Answer 1

【答案】NiFe2O4+4(NH4)2SO4=NiSO4+Fe2(SO4)2+8NH3↑+4H2O或NiFe2O4+4H2SO4=Ni2SO4+ Fe2(SO4)2+4H2O Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+ SiO2 CaSO4 硫酸鎳溶解速率降低、Fe3+水解程度減小，使溶液中留存更多Fe3+ 2.0×10-3 0.25

【解析】

某礦渣的主要成分是NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸銨研磨后，600°C焙燒，已知：(NH4)2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4．NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3，在90°C的熱水中浸泡過濾得到浸出液，加入NaF除去鈣離子，過濾得到濾液加入萃取劑得到無機相和有機相，無機相通過一系列操作得到硫酸鎳，有機相循環(huán)使用，以此解答該題。

(1)焙燒過程中加入硫酸銨生成NiSO4、Fe2(SO4)3、NH3，NiFe2O4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NiFe2O4+4(NH4)2SO4NiSO4+Fe2(SO4)3+8NH3↑+4H2O；

(2)“浸泡”過程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的離子方程式為Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外還含有SiO2、CaSO4；

(3)為防止硫酸鎳溶解速率降低、Fe3+水解程度減小，避免溶液中留存更多Fe3+，則“浸泡”過程中溫度應(yīng)不能低于95℃；

(4)浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3molL-1，當(dāng)除鈣率達(dá)到99%時，剩余鈣離子0.1%×1.0×10-3molL-1=1×10-6mol/L，溶液中c(F-)===2×10-2mol/L；

(5)本工藝中，萃取劑與溶液的體積比()對溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖2所示，最佳取值是亞鐵離子能被萃取，鎳離子不被萃取，的最佳取值是0.25。