浸出

专业术语

浸出指的是用化学溶剂从固体中提取可溶物质的过程，又称浸取。浸出用的化学溶剂称为浸出剂;浸出后所得的溶液称为浸出液，剩余的固体叫残渣。浸出效果用浸出率表示，即固体中可溶性物质溶入浸出液中的百分率。湿法冶金中浸出的固体是矿石、精矿、焙砂或冰铜、烟尘、阳极泥等冶金中间产品。工业上常用的浸出剂是水、酸、碱及盐水溶液。低品位原料的浸出要消耗大量溶剂，浸出剂必须价廉并能经济地再生。

介绍

浸出又称浸取、溶出、湿法分解。用适当的浸出剂选择性地与矿石、精矿、焙砂等固体物料中某些组分发生化学作用并使之溶解而与其他不溶组分初步分离的湿法冶金单元过程。目前，世界上大约15%的铜，80%以上的锌，几乎全部的铝、钨、钼都是通过浸出使之与矿物原料中的其他组分得到初步分离的。

方法分类

根据浸出剂不同可分为酸浸出、碱浸出、氨浸出、氰化物浸出、氯盐浸出、氯气浸出、硫脲浸出、加入微生物的细菌浸出等。根据浸出过程的压力可分为常压浸出和加压浸出。根据浸出的方式可分为就地浸出、堆浸、渗滤浸出、搅拌浸出、热球磨浸出、管道浸出、流态化浸出和电浸出等。根据浸出过程反应的特点可分为氧化浸出和还原浸出。根据浸出流程可分为间歇浸出，连续浸出和多段浸出。

浸出剂的选择

工业上常用的浸出剂有酸、碱、盐、氨和氯气等水溶液。浸出剂的选择主要依据被处理固体原料的特性、浸出效果和经济因素，即既要得到高的浸出率和好的分离效果(浸出剂选择性好)，又要来源广、价格便宜、使用方便、可回收利用和利于环境保护。此外，浸出剂的选择还要考虑与随后作业的合理衔接。

浸出成分的溶解形式

浸出成分的溶解形式主要有：

(1)简单溶解。固体物料的某些化合物本身易溶于水，在浸出时可简单溶入水中。例如黑钨精矿苏打烧结料中Na2WO4的溶出和锌焙砂中ZnSO4的溶出。

(2)无价态变化的溶出。固体物料中某些组分与浸出剂作用时没有发生价态变化的溶出。例如锌焙砂中的ZnO、MgO和ZnO·Fe2O3用硫酸浸出时生成ZnSO4、MgSO4和Fe2(SO4)3进入溶液，白钨精矿Ca-WO4 用盐酸浸出时生成钨酸H2WO4。

(3)有氧化-还原反应的溶出。固体物料中某些组分在浸出过程中发生价态变化。例如闪锌矿ZnS的加压氧浸出，其中的硫便被氧化成元素硫留在浸出渣或氧化成SO2-4进入浸出液。

(4)有配合物生成的溶出。固体物料中某些组分在浸出过程中生成配合物进入溶液。例如红土矿经还原焙烧后的氨浸出，镍与氨以配位离子形态进入溶液;自然金矿的氰化物浸出，金与氰根形成金-氰配合离子进入溶液等。

影响因素

影响浸出率的因素有：浸出原料的组成、结构和粒度，浸出剂的浓度、温度、搅拌速度和矿浆浓度等。原料粒度细，比表面大，有利于浸出;但粒度过细则磨矿费用增加，浸出后固液分离较困难。浸出剂浓度高则浸出速率快，但浓度过高，浸出后有较多的浸出剂留下来未被充分利用，使浸出剂消耗增大。温度高、可溶物溶解度和浸出反应速率都会增大。矿浆浓度(矿浆中固体物料所占的质量分数)低，相当于较少量的固体与较多的浸出剂作用，浸出速率就快。

实际上，浸出过程采用的矿浆浓度为20—50%。矿浆浓度过低，所得浸出液中有价金属浓度亦低，浸出液体积增大。当浸出过程总速率受固体颗粒周围流体边界层的扩散传质控制时，加强搅拌有利于提高浸出速率，特别是有气体参与浸出的反应，搅拌有利于气体的吸收。倘若浸出过程总速率受固液界面化学反应所控制，则应减小固体的粒度。加压浸出可使某些气体(如O2)或易挥发的试剂(如氨)在浸出时有更高的分压，有利于反应的进行。加压浸出的温度为100℃— 200℃，压力为0.1 MPa—5 MPa。浸出方法有就地浸出、堆浸、槽浸、细菌浸出等。工业上广泛使用槽浸，即在浸出槽内进行，槽内固体物料不动，靠浸出剂渗沥流过物料层而浸出，浸出速率慢，适用于渗透性好、粒度不小的矿石。对于细粉状物料，则采用搅拌浸出法，用机械法或气体对矿浆进行搅拌以加快浸出速率。

浸出条件

浸出过程的热力学条件

浸出是在有液、固、气相参与下发生的一系列物理化学变化过程：常用标准反应吉布斯自由能变化△Gθ、平衡常数K或电位-pH图来判断浸出过程的热力学条件。在一定反应温度下，标准反应吉布斯自由能变化的负值愈大，表明浸出反应的可能性及进行的限度愈大。当浸出反应达到平衡时，其热力学平衡常数愈大，表明该反应的限度愈大。电位-pH图常用于判断浸出过程各组分的稳定存在范围，可能发生的反应及其平衡条件，据此拟定合理的浸出工艺参数。

浸出过程的动力学条件

影响浸出速度的因素主要有固体物料的组成、结构和粒度，浸出剂浓度、浸出温度、液固相相对流动的速度和矿浆粘度等。浸出是一复杂的多相反应过程，浸出速度不仅取决于化学反应速度，而且也取决于边界层或固体膜的扩散传质速度。当浸出过程速度受化学反应速度控制时，要提高浸出剂的浓度和浸出温度，减小固体物料的粒度以增大固体颗粒的反应表面积。当浸出过程速度受液-固相间扩散传质速度控制时，提高反应速度的有效措施是增大固液相间的相对流动速度，例如可通过提高搅拌强度来实现。

存在问题及改进方向

由于所用浸出剂对欲浸出的矿物成分具有选择性，因而浸出过程的分离效果好，适宜处理低品位和复杂矿物原料。但浸出还存在一些需进一步解决的问题。

(1)一般的浸出过程温度低、反应速度慢，致使浸出设备庞大，单位厂房面积的产能低。解决这一问题的主要途径有：强化浸出过程，例如推广采用高温、加压浸出技术;研究提高固体物料颗粒反应活性的活化措施，包括机械活化、热活化、超声波活化和辐射活化等;开发有利于提高反应速度的有效催化剂及催化技术;应用具有高传质速率的诸如流态化浸出、管道浸出和热球磨浸出等工艺与设备。

(2)为提高浸出过程的速度和浸出率，往往需用过量很多的浸出剂。因此，开发具有高选择性的浸出剂和相应的浸出工艺，以及开展浸出剂的再生利用，尽可能降低浸出剂的消耗，对充分发挥浸出过程适于处理低品位及复杂矿物原料的这一优势，具有十分重要的意义。

(3)浸出往往在具有强烈腐蚀性的介质中进行，浸出设备的腐蚀常常成为制约浸出工艺工业应用的重要因素。因而加强对高效而廉价的防腐材料及耐腐蚀浸出设备加工制造技术的研究和推广应用，对拓宽浸出的应用范围具有特殊意义。

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