濕法冶金新發展

摘要:根據收集的資料及多年的研究結果，系統地總結了濕法冶金中的新技術，分別闡述了浸出(加壓浸出、活化浸出、細菌浸出、原地浸出)、溶劑萃取、離子交換、膜分離及電解方面的新發展與新技術，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用方向。關鍵詞:濕法冶金;新技術;新發展;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，濕法冶金技術發展緩慢，只是作為火法冶金的一個輔助手段而存在。直到19世紀它才得到快速發展，20世紀逐漸成為冶金學科中的一個獨立分支，進而成為重要的二級學科。

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

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????濕法冶金技術得到長足發展主要緣于它在以下幾方面中的優勢:

????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行回收;

????2)可以處理復雜礦石，包括一些低品位復雜礦石及大洋錳結核，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，有利于環保，較容易實現清潔生產;

????5)吸入了其他一些學科的理論與新技術，相關學科的發展也促進了它的發展。

????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中的地位及在學科發展及國民經濟發展中的作用。（濕法冶金）

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1濕法冶金中的新發展

????濕法冶金主要工藝過程包括:①礦石原料預處理;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，濕法冶金技術發展較快，目前最為主要的新發展分述于下。

1. 1浸出工藝的新發展

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。據不完全統計，從上世紀90年代到現在己經投產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。可以預料，今后一段時間內，高壓浸出工藝的應用領域還會不斷擴大，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行。對某些有氣體參加的浸出過程，增大氣體反應劑的壓力有利于浸出過程的進行，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進行，高壓釜的工作原理及結構與機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，臥式釜的結構如圖3所示。

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

高壓浸出是強化浸出的重要方法之一。過去，由于設備(高壓釜)制造復雜及材質腐蝕問題不易解決，其發展遇到了一定困難。而今天制造業的發展及耐腐蝕材料的出現，上述困難大大減少，高壓浸出得到了快速發展。目前高壓浸出最受關注的是: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法生產氧化鋁;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流態化浸出

????流態化浸出設備簡單、效率高，其工作原理如圖4所示。礦物原料從加料口進入浸出塔，浸出劑由噴嘴連續噴入浸出塔。在塔內，由于浸出劑的線速度超過臨界速度，因而固體物料發生流態化，形成流態化床。在床內，兩相間傳質及傳熱條件良好，浸出反應迅速發生。浸出液流到擴大段時，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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????流態化浸出的特點是:溶液在塔內的流動近似于活塞流，容易轉換，易實現多段逆流浸出;相對于攪拌浸出，顆粒磨細作用小，因而對浸出后的固態產品的粒度控制有利;流態化床內有較好的傳質和傳熱條件，因而有較快的反應速度和較大的生產能力。據報道，鋅濕法冶金過程中，采用流態化浸出，其單位生產能力比機械攪拌浸出時大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，然后從底部鼓入氧(或空氣)，利用氣流使礦料形成氣液固3相流態化床，其傳質效果更好。

流態化的原理和設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。據報道，在流態化反應器中對zn5 04溶液鋅粉置換除銅鍋時，其生產能力比機械攪拌的高8一10倍。

1. 1. 3管道浸出

????管道浸出的簡單設備及工作原理如圖5所示。

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

1. 1. 4活化浸出

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

????通過機械活化，礦物的浸出速度和浸出率都有大幅度提高，反應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過程，如浸出過程，合金化過程，工程材料的合成過程，非晶態材料的制備過程等。

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。這些方法都能強化浸出過程，但大都沒有實現大規模工業應用，都有待進一步研究。

1. 1.細菌浸出

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