濕法冶金新發(fā)展

摘要:根據(jù)收集的資料及多年的研究結(jié)果，系統(tǒng)地總結(jié)了濕法冶金中的新技術(shù)，分別闡述了浸出(加壓浸出、活化浸出、細(xì)菌浸出、原地浸出)、溶劑萃取、離子交換、膜分離及電解方面的新發(fā)展與新技術(shù)，特別介紹了濕法制備粉體材料，并提出了濕法冶金的研究與應(yīng)用方向。關(guān)鍵詞:濕法冶金;新技術(shù);新發(fā)展;綜述

????追溯歷史，在公元前20 6年，也就是在西漢時期，就有了用膽礬法提取銅的記載。多少年來，濕法冶金技術(shù)發(fā)展緩慢，只是作為火法冶金的一個輔助手段而存在。直到19世紀(jì)它才得到快速發(fā)展，20世紀(jì)逐漸成為冶金學(xué)科中的一個獨(dú)立分支，進(jìn)而成為重要的二級學(xué)科。

????濕法冶金理論主要是依靠化學(xué)理論發(fā)展起來的，現(xiàn)在雖然還是以化學(xué)理論為基礎(chǔ)，但是由于學(xué)科交叉、互相滲透，它與地球科學(xué)、礦物學(xué)、物理學(xué)及一些工程科學(xué)都有關(guān)系}于刀。濕法冶金與各類學(xué)科間的關(guān)系如圖1所示。

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????濕法冶金技術(shù)得到長足發(fā)展主要緣于它在以下幾方面中的優(yōu)勢:

????1)可以處理低品位物料，包括低品位原生硫化礦、氧化礦、表外礦及廢棄的尾礦，并可對一些低品位二次資源中的有價金屬進(jìn)行回收;

????2)可以處理復(fù)雜礦石，包括一些低品位復(fù)雜礦石及大洋錳結(jié)核，能夠有效回收其中的各種有價金屬;

????3)可以提高資源的綜合利用率，在提取精礦中主金屬的同時，可以回收一些伴生的稀貴金屬(Au, Ag及鉑族金屬)及稀散金屬;

????4)???動條件較好，有利于環(huán)保，較容易實現(xiàn)清潔生產(chǎn);

????5)吸入了其他一些學(xué)科的理論與新技術(shù)，相關(guān)學(xué)科的發(fā)展也促進(jìn)了它的發(fā)展。

????綜觀濕法冶金的作用以及它所提取的金屬之多(如圖2所示)，足以反映出它在冶金學(xué)中的地位及在學(xué)科發(fā)展及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用。（濕法冶金）

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1濕法冶金中的新發(fā)展

????濕法冶金主要工藝過程包括:①礦石原料預(yù)處理;②礦石原料浸出;③固液分離;④溶液凈化、富集及分離;⑤從溶液中回收化合物或金屬。近些年來，濕法冶金技術(shù)發(fā)展較快，目前最為主要的新發(fā)展分述于下。

1. 1浸出工藝的新發(fā)展

1. 1. 1高壓浸出

????近年來，一些采用高壓浸出的工廠相繼開工或投產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，從上世紀(jì)90年代到現(xiàn)在己經(jīng)投產(chǎn)的高壓浸出廠至少超過20家，其中包括我國第1個用高壓浸出法處理高鎳銑的工廠—中國新疆阜康冶煉廠。可以預(yù)料，今后一段時間內(nèi)，高壓浸出工藝的應(yīng)用領(lǐng)域還會不斷擴(kuò)大，浸出工藝也會得到不斷完善。世界上重要的高壓浸出廠如表1所示。

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????浸出速度一般隨溫度升高而明顯增加，某些浸出過程需在溶液沸點溫度以上進(jìn)行。對某些有氣體參加的浸出過程，增大氣體反應(yīng)劑的壓力有利于浸出過程的進(jìn)行，這種在高溫高壓下的浸出稱為高壓浸出或壓力溶出。高壓浸出分為高壓氨浸、高壓堿浸、高壓酸浸。高壓浸出在高壓釜內(nèi)進(jìn)行，高壓釜的工作原理及結(jié)構(gòu)與機(jī)械攪伴浸出槽的相似，但更耐高壓，密封良好。高壓釜有立式及臥式2種，臥式釜的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

????臥式高壓釜的材質(zhì)要求能承受一定的溫度及壓力，并耐磨及抗腐蝕。工業(yè)上有單體釜及串級釜之分。串級釜一般分成數(shù)個室，礦漿連續(xù)溢流通過每個室，每室有單獨(dú)的攪拌器。目前，應(yīng)用在冶金工業(yè)中的高壓釜其工作溫度能達(dá)到23 0 c卿C右，工作壓力達(dá)到2. 8 M Pao

高壓浸出是強(qiáng)化浸出的重要方法之一。過去，由于設(shè)備(高壓釜)制造復(fù)雜及材質(zhì)腐蝕問題不易解決，其發(fā)展遇到了一定困難。而今天制造業(yè)的發(fā)展及耐腐蝕材料的出現(xiàn)，上述困難大大減少，高壓浸出得到了快速發(fā)展。目前高壓浸出最受關(guān)注的是:①硫化銅精礦的高壓浸出;②硫化鋅精礦的高壓浸出;③鎢、鉑礦的高壓浸出;④鎳、鉆礦的高壓浸出;⑤鋁土礦的高壓水化學(xué)法生產(chǎn)氧化鋁;⑥鉑族金屬的加壓浸出及難處理金礦的加壓浸出等。

1.1.2流態(tài)化浸出

????流態(tài)化浸出設(shè)備簡單、效率高，其工作原理如圖4所示。礦物原料從加料口進(jìn)入浸出塔，浸出劑由噴嘴連續(xù)噴入浸出塔。在塔內(nèi)，由于浸出劑的線速度超過臨界速度，因而固體物料發(fā)生流態(tài)化，形成流態(tài)化床。在床內(nèi)，兩相間傳質(zhì)及傳熱條件良好，浸出反應(yīng)迅速發(fā)生。浸出液流到擴(kuò)大段時，流速降低到臨界速度以下，固體顆粒沉降，清液則從溢流口流出。為保證浸出時的溫度，浸出塔可通過夾套通蒸氣加熱，亦可用其他方式加熱。（濕法冶金）

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????流態(tài)化浸出的特點是:溶液在塔內(nèi)的流動近似于活塞流，容易轉(zhuǎn)換，易實現(xiàn)多段逆流浸出;相對于攪拌浸出，顆粒磨細(xì)作用小，因而對浸出后的固態(tài)產(chǎn)品的粒度控制有利;流態(tài)化床內(nèi)有較好的傳質(zhì)和傳熱條件，因而有較快的反應(yīng)速度和較大的生產(chǎn)能力。據(jù)報道，鋅濕法冶金過程中，采用流態(tài)化浸出，其單位生產(chǎn)能力比機(jī)械攪拌浸出時大10 ~17倍。特別是在有氧參與的浸出過程(如金的氰化浸出)中，先將礦石與浸出劑加入塔內(nèi)，然后從底部鼓入氧(或空氣)，利用氣流使礦料形成氣液固3相流態(tài)化床，其傳質(zhì)效果更好。

流態(tài)化的原理和設(shè)備不僅可用于浸出過程，也可用于其他有固相參加的過程，如置換過程等。據(jù)報道，在流態(tài)化反應(yīng)器中對zn5 04溶液鋅粉置換除銅鍋時，其生產(chǎn)能力比機(jī)械攪拌的高8一10倍。

1. 1. 3管道浸出

????管道浸出的簡單設(shè)備及工作原理如圖5所示。

混合好的礦漿通過隔膜泵以較快速度(0.5 ~5?m/s)進(jìn)入反應(yīng)管，反應(yīng)管外有加熱裝置對礦漿加熱，反應(yīng)管前部主要利用己反應(yīng)的礦漿的余熱加熱，后部則用高壓蒸氣或工頻感應(yīng)加熱。礦漿在沿管道流動過程中逐步升溫并發(fā)生反應(yīng)。管道反應(yīng)器的特點是礦漿流動快速，管內(nèi)處于高度紊流狀態(tài)，傳質(zhì)及傳熱效果良好，溫度高，因而浸出效率較高，一般反應(yīng)時間遠(yuǎn)比攪拌浸出時間短。這一技術(shù)在鋁土礦浸出制備氧化鋁中得到了大規(guī)模應(yīng)用。

1. 1. 4活化浸出

????①機(jī)械活化浸出。機(jī)械活化屬于新興的邊緣學(xué)科—機(jī)械化學(xué)的一部分。在機(jī)械力的作用下，礦物晶體內(nèi)部產(chǎn)生各種缺陷，處于不穩(wěn)定的能位較高的狀態(tài)，相應(yīng)地其化學(xué)反應(yīng)活性較大。早在上世紀(jì)20年代，人們在研究磨礦后晶體的活性時就發(fā)現(xiàn)，磨礦所消耗的能量不是全部轉(zhuǎn)化為熱能或表面能，而是有5%?~10%儲存在晶格內(nèi)，使晶體的化學(xué)活性增加。這種活化方法迅速擴(kuò)展到鎢、鉑礦物強(qiáng)化浸出過程的研究之中，國內(nèi)外學(xué)者在這方面都取得了較多的研究成果。

????通過機(jī)械活化，礦物的浸出速度和浸出率都有大幅度提高，反應(yīng)表觀活化能明顯降低，這種效果己引起冶金工作者的極大興趣，并己將其用于活化所有有固相參與的反應(yīng)過程，如浸出過程，合金化過程，工程材料的合成過程，非晶態(tài)材料的制備過程等。

②其它活化浸出法。其它方法有超聲波活化、熱活化、輻射線活化、添加催化劑活化等。這些方法都能強(qiáng)化浸出過程，但大都沒有實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，都有待進(jìn)一步研究。

1. 1.細(xì)菌浸出

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