Выщелачивание. Выделение металлов из растворов

2H⁺ + Me₂⁰ = Me₂²⁺ + H₂

Низкая кислотность также невыгодна, так как происходит гидролиз металла-цементатора и выпадение его из раствора в осадок в виде гидроксида или основной соли.

С ростом температуры не во всех случаях улучшаются показатели цементации. Так, при увеличении температуры ускоряется цементация меди на цинке, но замедляется осаждение кадмия.
Часто в конце процесса цементации, когда поверхность открытых анодных участков резко уменьшается, и при длительной выдержке осажденного металла в контакте с раствором наблюдается растворение осажденного металла. Менее подвержены окислению и растворению более грубозернистые осадки. Агрегации частиц осадка способствует присутствие в растворе поверхностно-активных веществ (например, клея).
Для успешного протекания процесса цементации необходимо соблюдение следующих условий:
1. цементирующий металл Ме₂ должен образовывать растворимое соединение с анионом, который связан с замещаемым Ме₁;
2. соединение, образующееся в результате цементации, не должно оказывать вредного действия на последующий передел;
3. цементирующий Ме₂ должен находиться в избытке в твердой фазе, особенно если требуется удалить малые количества более электроположительного Ме₁;
4. цементирующий металл Ме₂ должен быть порошкообразным (Zn,Fe,Ni) или в виде стружки, обрези, листов (Zn,Al), так как чем больше его активная поверхность, тем быстрее и полнее идет процесс цементации;
5. раствор должен находиться в движении, что способствует диффузии ионов Ме₁, а также удалению цементного осадка с поверхности металла - осадителя.
Цементацию на порошках металлов обычно проводят в каскаде аппаратов с мешалками. В последние годы получили распространение аппараты для цементации с кипящим слоем цементатора и пульсационные колонны.
В гидрометаллургии используют также цементацию металлов из растворов на амальгамах (амальгамы - сплавы металлов с ртутью). Большей частью для цементации применяют цинковую амальгаму, в некоторых случаях - натриевую. Цементацию на амальгаме цинка используют для извлечения из растворов таллия, индия, кадмия. Восстановление ионов самария и европия амальгамой натрия применяют для отделения этих элементов от других лантаноидов. Высокая плотность ртути делает возможным концентрирование больших количеств металла в небольшом объеме амальгамы. Металлы извлекают из амальгамы либо обработкой растворами кислот или щелочей, либо анодным растворением. Цементацию на амальгамах обычно проводят в реакторах с мешалками, в которых раствор контактирует с амальгамой.
По аналогии с амальгамами, для цементации галлия используют галламу алюминия (раствор алюминия в галлии, растворимость алюминия в галлии при 30, 40 и 60 ⁰С равна 0,62 , 0,90 и 1,28% соответственно).
Несмотря на большое различие нормальных потенциалов галлия и алюминия в щелочных растворах (-1,22 и -2,35 В соответственно), цементация галлия на алюминии неэкономична вследствие близости потенциала выделения водорода на алюминии (-1,36 В) к потенциалу выделения галлия. На галламах условия цементации галлия более благоприятны, чем на алюминии: потенциал алюминия в галламе ниже, чем потенциал чистого алюминия; перенапряжение водорода на галламах больше (на галламе с концентрацией 0,3% А1 перенапряжение водорода равно -1,82 В). Оптимальные условия цементации: концентрация алюминия в галламе 0,5-1,0% (по массе), температура 40-45 ⁰С, интенсивное перемешивание. В этих условиях из растворов, содержащих 0,11 г/л Ga, 50 г/л Al и 150 г/л NaOH, в течение 40 мин выделяется 99,2% галлия. Однако, высокие показатели достигаются лишь при условии очистки растворов от примесей кремния и ванадия. Очистка от этих примесей возможна путем добавления в раствор извести (СаО : А1₂О₃  1) и перемешивания раствора при температуре 85-90 ⁰С. При этом в осадок выделяются ванадат, силикат, фосфат и арсенат кальция, а также 20-25% алюминия и около 10% галлия. Из очищенного раствора цементацией на галламе алюминия можно выделить 65-70% галлия или больше в зависимости от степени очистки раствора от примесей, в частности примесей органических веществ. В результате цементации получают технический галлий, который подлежит очистке.

Oсаждение металлов восстановлением водородом

В ионном виде реакция вытеснения металла из раствора водородом выглядит следующим образом: