置换金属用铁粉【返回上级】
铁粉在置换铜和其他贵金属领域的应用主要基于其还原性，通过金属活泼性差异（铁的标准还原电位低于铜、银、金等贵金属），实现从溶液中选择性还原并回收目标金属。该技术广泛应用于湿法冶金、废水处理、电子废弃物回收等领域。
◆ 化学反应机制
铜的置换：
铁粉将溶液中的Cu²⁺还原为金属铜单质，自身氧化为Fe²⁺。
贵金属的置换（如银、金、铂）：
与铜置换一样，反应自发进行，贵金属以高纯度单质形式析出。
◆ 动力学影响因素
铁粉活性：还原铁粉因比表面积大，反应速率显著高于普通铁粉。
溶液pH：酸性条件有利于反应进行，避免Fe²⁺/Fe³⁺水解沉淀覆盖铁表面。
杂质干扰：溶液中若含氧化性离子会消耗铁粉，需预处理去除。
铁粉置换法的典型应用场景
◆ 湿法冶金与金属回收
铜矿浸出液提铜：
工艺：酸性浸出液（含Cu²⁺）中加入铁粉，置换出海绵铜，经熔炼得电解铜。
案例：某铜矿采用铁粉置换法从堆浸液中回收铜，成本仅为电解法的1/3。
电子废弃物贵金属回收：
流程：废旧电路板酸溶（王水或氰化液）→铁粉置换金/银/钯→精炼提纯。
效率：金回收率>99%，铁粉消耗量约1.5倍理论值（因副反应损耗）。
◆ 工业废水处理
电镀废水除铜：
工艺：含铜废水（Cu²⁺浓度50-500 mg/L）调节pH至2-3，投加铁粉反应30分钟，铜去除率>98%。
副产物：生成Fe²⁺可通过曝气氧化为Fe(OH)₃絮体，协同吸附残留重金属。
贵金属行业废水回用：
应用：镀银、镀金废水中的Ag⁺、Au³⁺经铁粉置换回收，实现闭路循环。
◆ 污染场地修复
土壤/地下水重金属修复：
原位注入：铁粉浆液注入含Cu²⁺/Pb²⁺污染区域，还原为金属颗粒固定于土壤中。
异位处理：污染土壤酸洗后，铁粉置换回收重金属，残液中和处理。
典型工艺流程示例
示例一、电镀含铜废水处理与铜回收步骤：1. 废水预处理：过滤去除悬浮物，加H₂SO₄调pH至2-3。
2. 置换反应：按Cu²⁺:Fe=1:1.2（摩尔比）投加铁粉，搅拌反应30分钟。
3. 固液分离：压滤机分离海绵铜（含水率<30%）和含Fe²⁺滤液。
4. 滤液处理：滤液中和至pH 8-9，Fe²⁺氧化为Fe(OH)₃沉淀，达标排放。
5. 铜精炼：海绵铜熔铸为阳极板，电解提纯至99%以上。
示例二、电子废弃物中金的回收步骤：
1. 原料预处理：破碎电路板，高温焚烧去除有机物。
2. 酸溶提金：王水（HNO₃:HCl=1:3）溶解金，过滤得含Au³⁺溶液。
3. 置换反应：加入过量铁粉（理论量1.5倍），反应至溶液无色。
4 . 金粉精炼：置换出的粗金粉用稀HCl清洗，熔炼铸锭（纯度>99.9%）。
