浸出过程动力学基础

浸出过程动力学基础第一页，共22页。浸出过程历程及其速度一般方程第二页，共22页。第三页，共22页。第四页，共22页。第五页，共22页。第六页，共22页。第七页，共22页。在稳定条件下，各步骤速度相等，且等于浸出过程的总速度：1：分母项可视为反应的总阻力；总阻力为浸出剂外扩散阻力，浸出剂内扩散阻力，化学反应阻力以及生成物向外扩散的阻力项之和。2：当反应平衡常数很大，且基本上不可逆，上式可简化。反应速度决定于浸出剂的内扩散和外扩散的阻力，以及化学反应的阻力。3：浸出速率取决于上述最慢的步骤：若其中两个步骤的速度大体相等，且远小于其他步骤，则过程为混合步骤，或称过程在过渡区中进行。4：无论哪一步骤为控制性步骤，浸出过程的速度总近似于浸出剂浓度C0除以该步骤的阻力。随着浸出条件的改变，控制步骤可能会发生变化。第八页，共22页。一、化学反应控制化学反应控制的动力学方程其中：N：固体颗粒在时刻t的摩尔数；S：固体颗粒表面积；C：浸出剂的浓度；k：化学反应速度常数n：反应级数第九页，共22页。Na2CO3大大过量第十页，共22页。化学反应控制的特征1对粒度均匀致密，浸出剂浓度可视为不变的过程而言，服从方程2浸出速率随温度升高而迅速增加，表观活化能应大于41.8kJ/mol3反应速度与浸出剂浓度的n次方成比例4搅拌速度对浸出速度无明显影响。第十一页，共22页。化学反应控制时，提高浸出速度的途径提高温度提高浸出剂的浓度降低原始颗粒的原始半径第十二页，共22页。二、外扩散控制的特征动力学方程表观活化能较小，约4-12kJ/mol加快搅拌速度和提高浸出剂浓度能迅速提高浸出速度第十三页，共22页。外扩散控制时，提高浸出速度的途径加强搅拌，减少扩散层厚度提高浸出剂浓度提高温度第十四页，共22页。三、内扩散控制控制的特征第十五页，共22页。CuFeS2+4Fe3+=Cu2++5Fe2++2S在矿粒表面形成了致密的元素硫膜第十六页，共22页。降低矿粒的粒度：增加表面积；减小固膜厚度采取适当措施使固膜减薄或者消失：如热球磨浸出提高温度内扩散控制时，提高浸出速度的途径第十七页，共22页。四、混合控制当两个步骤的阻力大致相同且远大于其他步骤时，则属于混合控制或者中间过渡控制。在低温下，一般属于化学控制，而随着温度升高可转变为扩散控制。混合控制的特征是表观活化能为12-41.8kJ/mol之间，搅拌及温度等因素对浸出都有一定影响。第十八页，共22页。浸出过程控制步骤的判别改变搅拌强度法改变温度法尝试法第十九页，共22页。影响浸出速度的因素影响浸出速度的主要因素有：矿块的大小、温度、矿浆的搅拌速度和溶剂的浓度。浸出过程的速度随着矿块的减小而增大。故矿块在浸出之前应进行破磨。温度对反应速度的影响是，温度升高283K，反应速度约增加2～4倍，也就是说反应速度的温度系数等于2～4；扩散速度的温度系数一般在1.5以下。适当速度的搅拌可以提高浸出速度。溶剂浓度对于反应速度和溶解程度影响很大。溶解速度和溶解程度均随溶剂浓度的增大而增加。加压也可以使浸出过程加速进行。第二十页，共22页。浸出过程的强化