Question

【题目】镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，以下是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线：

已知：(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4。

（1）焙烧过程中NiFe2O4发生反应的化学方程式是___。

（2）“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为___，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)、Fe(OH)3外还含有___、___（填化学式）。

（3）“浸泡”过程中温度低于95℃，可能导致的主要问题有___（写出一点即可）。

（4）“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10－3mol·L－1，当除钙率达到99%时，溶液中c(F－)=___mol·L－1。[已知Ksp(CaF2)=4.0×10－11]

（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，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 硫酸镍溶解速率降低、Fe3+水解程度减小，使溶液中留存更多Fe3+ 2.0×10-3 0.25

【解析】

某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵研磨后，600°C焙烧，已知：(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4．NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3，在90°C的热水中浸泡过滤得到浸出液，加入NaF除去钙离子，过滤得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作得到硫酸镍，有机相循环使用，以此解答该题。

(1)焙烧过程中加入硫酸铵生成NiSO4、Fe2(SO4)3、NH3，NiFe2O4发生反应的化学方程式为NiFe2O4+4(NH4)2SO4NiSO4+Fe2(SO4)3+8NH3↑+4H2O；

(2)“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有SiO2、CaSO4；

(3)为防止硫酸镍溶解速率降低、Fe3+水解程度减小，避免溶液中留存更多Fe3+，则“浸泡”过程中温度应不能低于95℃；

(4)浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3molL-1，当除钙率达到99%时，剩余钙离子0.1%×1.0×10-3molL-1=1×10-6mol/L，溶液中c(F-)===2×10-2mol/L；

(5)本工艺中，萃取剂与溶液的体积比()对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图2所示，最佳取值是亚铁离子能被萃取，镍离子不被萃取，的最佳取值是0.25。