新型浸出工艺的研究

新型浸出工艺的研究摘要：本文主要介绍了一些浸出工艺，如外场在浸出工艺的应用以及一些新型的浸出设备对冶金浸出工艺的帮助。

通过本文可以清楚地了解浸出工艺对现代冶金的影响。

关键词：浸出设备外场强化搅拌前言：浸出是湿法冶金关键的一部分，对金属的收率有很大的影响，所以在此找了一些比较常用的比较先进的浸出方法以及和浸出设备的的强化浸出，例如外场强化下的浸出：微波，超声波，加压浸出。

在浸出设备中的浸出主要有以下几种方法，管道中的浸出，搅拌中的浸出，还有利用细菌进行一系列的浸出。

1.浸出设备优化的浸出过程冶金工业的方法的进展往往伴随着设备的改进。

浸出是冶金过程中重要的一步，所以浸出方法的改进依赖于浸出设备的改进。

下面我介绍几种主要的浸出设备改进实例。

1.1机械活化浸出1.1.1机械活化浸出的原理按照过程控制步骤的不同, 通常采用下列措施以强化浸出过程:通常采用提高温度和浸出剂浓度, 使用合适的催化剂提高反应固相的活性降低原料粒度提高浸出液与被处理物料表面间的相对运动速度, 或设法降低内扩散阻力等。

在活化矿物原料的各种现代方法中, 机械活化法在浸出过程中的磨细过程中机械能并不都转变为热能，有5%~10%的能量是以新生成表面及各种缺陷的能量形式被固体吸收, 从而增大了固体的能储量及反应活性。

在机械活化过程中, 矿物原料活性增大, 且在固体接触处的温度及压力局部瞬间增大(压力可高达15~18×108Pa,对于难熔物温度可达1300K), 而引起某些在常温下不易进行或十分缓慢的反应, 即发生所谓机械化学反应, 从而使矿物化学成分发生某些变化。

例如黄铜矿在行星磨中进行干式或湿式机械活化后, 活化样的DTA曲线上, 相应于放热峰的温度下降约100℃ , 而且矿物将部分氧化而生成一些化合物, 如CuSO4·5H2O及4Fe2(SO4)3·5Fe2O3·27H2O。

磁黄铁矿机械活化后, 在X射线衍射谱上也会出现s“及1/2Fe2O3·H2O的谱线〕。

在机械活化过程中, 甚至可能发生某些在一般条件下热力学上不可能发生的过程,如Cu+H2O→CuO+H2。

1.1.2机械活化浸出设备用于机械活化的设备是各种高能强度磨机（加能磨）, 如振动磨、离心式行星磨、散碎机、气流喷射磨、电磁磨、脉冲气力磨和搅拌磨等。

一般使用钢磨筒和钢磨球, 实验室中也采用碳化钨制的磨筒和磨球。

1.1.3机械活化浸出的应用1.1.3.1轻金属矿浸出拜耳法采用压煮浸出, 设备复杂, 能耗较高。

若先在搅拌磨中机械活化铝土矿15min , 则在90℃常压下即可将铝完全浸出。

高岭土和粘土将是重要的提铝原料。

这种高硅原料适于酸法生产氧化铝。

若硫酸浸出前在振动磨中机械活化高岭土, 则铝的浸出率可由未活化时的﹤50%显著增至100%。

1.1.3.2重金属硫化矿浸出直接湿法处理复杂硫化矿可综合回收有色金属, 但浸出率往往不高。

例如含Ni1.8%﹑Co0.16%、Cu1.2%的硫化矿, 在110℃、P O2=106Pa条件下用6M H2SO4浸出90Min ,Ni、Co的回收率仅为69% 和30% ;若复杂矿在振动磨中机械活化3h , 然后用上述条件浸出, 则Ni、Co、Cu的浸出率分别高达90%、60%和87% ,而铁溶解率仅10%。

若改用4 M H2SO4浸出, 则Co浸出率增至80% ,铁浸出率降至5%。

高压氧化浸出处理黄铜矿的有前途的方法之一。

若先在离心式行星磨中活化, 则浸出速度可达未活化矿的2~3 倍。

在110 ℃、P O2(1.5~2.0)×108Pa和H2SO4介质条件下活化的黄铜矿精矿可在1~2h 内将铜全浸出,若精矿仅在球磨机中磨细, 则Cu浸出率仅20% 。

酸性FeCl3溶液既可处理复杂的Cu、Pb或Zn 精矿, 也可以浸出复杂精矿。

示范工厂生产和半工业试验表明:在某些情况下此工艺在经济上可与通用流程竞争。

若在浸出前机械活化精矿, 更可降低浸出温度和溶剂浓度, 提高浸出速度和回收率。

如锌精矿经振动磨活化20min , 然后用0.25 mol/L FeC13和0.3 mol/L HCl在55 ℃下浸出20 min ,Zn 浸出率为95% ;浸出40 min ,浸出率达98% ; 而未活化锌精矿即使在0.5mol/L FeCl3。

、0.5mol/L H C I 和90℃条件下浸出20 min ,Zn 浸出率仅55 % 。

1.1.1.3贵金属矿浸出直接用硫脲溶液浸出黝铜矿,Ag的浸出率<10% 。

若在行星磨中机械活化含Ag 0.21 % 的黝铜矿45 min ,则其结构无序度显著增大, 在同样浸出条件下(溶液含CS(NH2)2:10g/L 、Fe2(SO4)3:5g/L、1%H2SO4、293K、浸出时间120min)可获得48%的银的浸出率。

目前不能直接氰化处理的顽固金矿日益增多, 其中极细的金粒分布在硫化矿物(如砷黄铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿)中。

因此提高金浸出率的关键是破坏这些稳定的矿物, 以暴露微细金粒。

为此, 近10 余年来, 多采用氧化焙烧、高压酸浸或碱浸及细菌浸出作为预处理过程, 但它们均有某些不足之处。

近年来提出的机械活化矿常压氧化浸出法研究表明, 黄铁矿经40 min 机械活化后, 其氰化浸出反应活化能从未活化时的69 kJ/mol 降至48 kJ/mol 。

因而在溶液成分(mo l/ L )为0.5 HNO3+1.5H2SO4及60℃下浸出45min,即可使黄铁矿完全溶解, 暴露微细金属。

浸染金粒大小<1µm的黄铁矿直接氰化, 金回收率仅8 一10 % , 即使超细磨细也只能达到23~28 % 。

但经机械活化的砷黄铁矿, 用30~40 g/L Na0H 、0.15%NaCN及5.0g/L胺酸的溶液与离子交换树脂AM-25一道进行吸附浸出48 h , 则金回收率可达了79.4%。

1.2管道浸出1.2.1管道浸出的原理液体在管内流动时，流体内部存在静压力(相对压力)，通称管道压力。

浸出中加入带压管道必须给浸出液做功#以克服此压力，即必须增加一个提高液体能量的设备，目前普遍用泵来提高液体机械能，理论上讲只需加压泵便可实现管道加入浸出液。

管道浸出尾矿的工艺流如下：图3 管道浸出尾矿的工艺流程图1.2.2管道浸出的应用管道浸出主要应用在尾矿中有价金属的回收中。

由于尾砂由于粒级较细，颗粒表面积大，浸出速度快，比较适合采用搅拌浸出工艺回收。

但尾砂品位低，采用搅拌浸出成本高，没有一定的规模难以盈利。

因此，必须采用新型的浸出方法经济合理地开发尾砂这一潜在的二次资源。

尾砂的输送必须采用砂浆泵通过管道以一定的速度将尾砂浆压送至尾砂坝，在此过程中，尾砂不会沉淀。

若将溶浸液代替砂浆中的水，尾砂输送的过程就是在搅拌槽中的搅拌过程，只不过搅拌槽以密闭管道的形式存在。

尾砂经沉淀后留在坝内，浸出液从堆内的集液系统流到尾砂坝周围的集液站，再泵送到萃取车问。

管道浸出工艺只需在选矿厂尾砂输送站内增设一套溶浸液制备系统，并按一定的比例加入到尾砂内，再泵送至尾砂坝，在管道内完成尾砂浸出过程。

尾砂坝按设计构筑若干过滤池，浸出液经过滤管网自流至集液系统，在集液站内富液被泵送到萃取车间，贫液返回到尾砂输送站，在此与萃余液汇合组成溶浸液，构成闭路循环。

新工艺中浸出过程是在尾砂输送管道中进行的，对于新尾砂，尾砂浸出可与尾砂排放同时进行，对于堆存的旧尾砂，必须先采用水力机械化开采技术采出尾砂坝内的尾砂，水枪冲采，造浆并泵送到尾砂输送站立式尾砂仓，然后再利用管道浸出技术回收尾砂内的目的矿物。

与搅拌浸出相同的是，管道浸出根据尾砂性质可采用酸浸、碱浸。

与搅拌浸出不同的是，管道浸出周期适用范围大，从几分钟到几个月之间，而搅拌浸出只能控制在几十分钟至数几十小时内。

另外，管道浸出只能用于常压、常温条件下浸出，而搅拌浸出的温度能控制在60—90℃。

与搅拌浸出相比，管道浸出投资小、成本低，规模容易与选厂相匹配。

浸出设备、设施少，动力消耗低，维修量小，管理简单。

2.外场强化下的新浸出工艺近些年随着科学技术的进一步发展,特殊冶金领域所应用的外场主要有电磁场，重力场，浓度场，压力场，超声波，瞬变温场，等离子体，激光波等，把外场的理论与技术应用于冶金科学，材料科学与工程等领域后逐步形成了发展迅速、应用广泛的特殊冶金新技术，现在特殊冶金新技术受到国内外研究人员⋯越来越多的青睐，国家自然科学基金委在其目录中专门列出几项有色冶金新技术，包括等离子体技术、微波技术、电子束技术、激光技术和电磁冶金技术等。

目前在矿冶炼过程中使用较多的外场技术有微波浸出技术，加压富氧直接浸出技术，超声波冶金技术等。

2.1微波浸出技术微波是波长在lmm～lm之间，频率在300MHz到300GHz之间的电磁波。

2.1.1微波浸出原理微波遵守光学法则，当微波在传输过程中遇到不同材料时，会产生反射、吸收和穿透现象。

其行为和与其相互作用的材料有关。

材料吸收微波能的程度主要决定于其电导率。

电导率低的材料，如绝缘体，可以高效的透过入射波，不以热的形式储存能量。

电导率高的材料。

如金属，能够反射微波，没有明显的加热效果。

电导率适中的材料(通常l～10Sm-1)，如半导体，能够不同程度地吸收微波的能量，被有效加热。

然而，由于微波系统的加热机理受到温度的强烈影响，当电导率低的材料加热超过其临界温度时，也能够吸收微波辐射甚至与微波有效偶合。

微波加热的前提是微波能可以透过材料并被其吸收。

微波微观加热微波加热电介质材料是由于电场能够极化材料的电荷，导致介质的极化取向不断发生变化。

电介质极化的主要类型有电子极化、原子极化、定向极化(偶极子极化)和界面极化[1]。

在微波频率上定向极化(偶极子极化)是最重要的微波加热机理。

因为电子极化和原子极化所需要的能量要远远大于微波频率能够产生的能量，不能促进在微波频率上的电介质加热。

图1表示在微波场中极化分子按照电场的迅速变化重新定位的情况。

当微波透过并在介质中传播时，在一定体积内产生内部电场。

介质中的偶极子的极化取向在迅速的转变(在频率2．45GHz下约2．4×109次／S)。

在转变过程中，分子不能够快速对方向变化作出反应，产生了类似摩擦的作用，使极性分子获得能量，并以热量形式表现出来，介质的温度也随着升高。

离子导电是另一个重要的微波加热机理。

当微波场应用于含有离子的溶液时，离子由手固有电荷产生移动。

结果离子发生碰撞，碰撞使动能转化为热能。

随着溶液中离子浓度的增加，发生更多的碰撞，导致溶液快速加热。

根据与微波场相互作用情况，材料可以划分为主要的4类：绝缘体、导体、介质和非均质材料。

非均质材料含有不同介电特性的两种或多种相态。