습식제련濕式製鍊



■ 습식제련(濕式製鍊)

습식제련법(hydrometallurgical process)이란 광석이나 또는 다른 공정의 부산물들로부터 유가의 금속이나 무가화합물을 최종적으로 생산하는 것을 말한다. 습식제련법은 최소한도 공정의 일부가 수용액 중에서 이루어지는 점이 건식제련법과의 차이이다.

● 반응열역학

◆ 표준자유에너지 및 평형상수

적철광이 순수한 물과 접촉하고 있을 때 적철광은 약간 용해 되며 그 반응식은 다음과 같다.

Fe2O3 + 3H2O = 2Fe+3 + 6OH-

이 반응식에 대한 평형상수는

K = [Fe+3]2[OH-]6 / [Fe2O3][H2O]3

으로 표시되며 순수한 물과 Fe2O3의 활동도는 1이기 때문에 평형상수는 다음과 같이 간단히 표시된다.

K = [Fe+3]2[OH-]6

표준자유에너지와 평형상수와의 관계는 G°= -RT ln K 이며 여기서 R은 기체 상수이며 T는 절대 온도이다.

　

◆ 산화전위(酸化電位)

철이온에 대하여는 다음과 같은 두 종류의 전극반응들이 가능하다. 즉 반쪽전지반응

Fe+2 +2e ↔ Fe

와 산화환원반응

Fe+3 + e ↔ Fe+2

이 있다. 전위 E는 다음과 같이 주어진다.

E = E° - RT/ZF ln(환원상태)/(산화상태)

여기서 Z는 반응에 관계되는 전자의 수를 표시하고 F는 파라데이상수이다. 그리고 E° 는 표준산화전위를 표시한다.

　

◆ 고상-액상간의 평형

(1) Fe-FeO계

Fe와 FeO의 평형은 다음과 같이 표기된다.

2FeO = 2Fe + O2

또한 물의 평형방정식은 다음과 같다.

4H+ + O2 +4e = 2H2O

두식을 합하면,

FeO + 2H+ + 2e = Fe + H2O

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