甲基磺酸在湿法冶金中的应用进展

甲基磺酸（Methanesulfonic acid，MSA）是一种苛性化学物质，与其他有机酸如乙酸不同，甲基磺酸是一种强酸(pKa = - 1.9)。此外，它对化学氧化和还原非常稳定，并且在水中没有水解的倾向。甲基磺酸在电镀领域有着广泛的应用前景，已被证明是氟硼酸或酚磺酸的良好替代物。

通过对科学文献和专利文献的检索，可以发现近年来关于 MSA 在湿法冶金中的应用的论文数量显著增加。Koen Binnemans 与 Peter Tom Jones 对MSA在不同矿石、精矿、工业过程废渣和城市垃圾浸出中的应用以及MSA在水电冶金中的应用进行了综述^[1]。

铅矿

一种工艺包括在 MSA 中对铅精矿进行三步浸出(浸出-脱硫-再浸出)，然后电积铅金属。铜矿可直接溶解在电积回路的废 MSA 电解液中(步骤1)，但少量的铅矿物如焦闪石必须先用硫酸处理，将其转化为PbSO₄，然后用Na₂CO₃脱硫转化为 PbCO₃(步骤2)。步骤3是用脱硫步骤中形成的 PbCO₃的 MSA 进行再浸出。在 MSA 溶液中加入Fe(CH₃SO₃)₃可以浸出方铅矿。Fe(CH₃SO₃)₃ 可以在电积电路中部分再生，但再生需要在废电解液中加入过氧化氢。电积电路的高级电解液中溶解铅的含量大于300g/L。铅电积电路由45个铅阴极和46个石墨阳极组成，电极铅阴极在感应炉中熔化并铸造成铅锭。

锌矿

菱锌矿 (ZnCO₃)易于在MSA中溶解，随着MSA浓度、反应温度、搅拌速度和粒径的减小，浸出率提高。溶解过程遵循收缩核模型的动力学规律。在MSA中浸出半亚铁(Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O)也得到了类似的结果。闪锌矿(ZnS)可通过甲磺酸铁(III)有效浸出。在0.8 M的甲基磺酸铁溶液中，70℃浸出96 h后，闪锌矿颗粒(粒径106 ~ 150 μm)中锌的提取率为99.3%。氧的存在对锌的提取率有轻微促进作用，而(Zn,Fe)S闪锌矿固溶体中晶格铁的存在对锌的提取率有显著促进作用。高铁闪锌矿(13.94 wt% Fe)的浸出速度约为低铁闪锌矿(0.40 wt% Fe)的三倍。Fe(CH₃SO₃)₃比Fe₃(SO₄)₂或FeCl₃更有效地浸出闪锌矿。

银矿

用MSA和过氧化氢的混合物成功地浸出了含有约94%银以及其他贵金属(如金)的银颗粒。发现浸出率超过90%，固液比可以达到 550 g/L，过氧化氢的化学计量过量为三倍。产率在65 ~ 85°C之间。对钯有很高的选择性:只有7%的钯被共溶。浸出渣主要由金和未浸出的银组成，还有少量的钯和铂。浸出后甲磺酸银的溶解度与游离MSA浓度呈负相关。

参考文献

[1] Methanesulfonic Acid (MSA) in Hydrometallurgy. J. Sustain. Metall. 9, 26–45 (2023). doi:10.1007/s40831-022-00641-6