浸出過程的基礎(chǔ)知識概論主講人目錄contents01濕法冶金的概念02濕法冶金的主要過程03浸出在濕法冶金中的地位Part

01濕法冶金的概念濕法冶金的概念傳統(tǒng)觀念的濕法冶金僅屬于提取冶金的范疇，主要是指在水溶液中進(jìn)行的提取金屬的過程，它包括在水溶液中浸出礦物原料、冶金中間產(chǎn)品或廢舊物料，水溶液的凈化除雜，相似元素的分離及從水溶液中析出金屬或金屬化合物。近代觀念濕法冶金是指在水溶液中進(jìn)行的提取有價金屬及其金屬化合物、制取某些無機(jī)材料及處理某些“三廢”的過程。如磁性材料、陶瓷材料等先導(dǎo)體(粉末)、納米級的復(fù)合金屬粉。濕法冶金的概念濕法冶金優(yōu)點(diǎn)條件溫和節(jié)能環(huán)保保障工人健康濕法冶金的概念傳統(tǒng)冶煉高溫爐

VS

濕法反應(yīng)釜濕法冶金的概念濕法冶金不足反應(yīng)速度慢工藝流程長濕法冶金的概念中國工程院院士張文海創(chuàng)新是冶金的靈魂。我國科研人員研發(fā)的加壓浸出技術(shù)，將反應(yīng)效率提升了3倍以上，這就是科技創(chuàng)新的力量！濕法冶金的概念Part

02濕過程原料:浸出礦漿、凈化液。方法:沉降分離;過濾。沉降分離:借助重力將礦漿分離為固體較多的底流和清亮的溢流液的分離方法。設(shè)備:濃縮槽、水利旋流器、螺旋離心機(jī)。過濾分離:利用多孔介質(zhì)攔截固體粒子，用壓強(qiáng)差或外力，使液體通過微孔的固液分離方法。介質(zhì)的種類:編織物、多孔陶瓷、多孔金屬、紙漿及石棉。設(shè)備:帶式過濾機(jī)、板框過濾機(jī)、圓筒真空過濾機(jī)等。產(chǎn)物:上清液、浸出渣、濾渣。濕法冶金的主要過程濕法冶金的主要過程礦漿"渣液分離"濃縮槽真空過濾機(jī)濕法冶金的主要過程得到的溶液還要進(jìn)行深度凈化，過萃取、離子交換等"分子美容術(shù)"，通去除雜質(zhì)獲得純凈溶液。濕法冶金的主要過程利用以下各種溶液凈化的方法除去溶液中雜質(zhì)的所有過程結(jié)晶、蒸餾、沉淀、置換、溶劑萃取、離子交換、電滲析和膜分離。為獲取純凈溶液，往往是多種方法綜合使用。Part

03浸冶金中的地位浸出過程:就是在水溶液中利用浸出劑與固體原料(如礦物原料、冶金過程的固態(tài)中間產(chǎn)品、廢舊物料等)作用，使有價元素變?yōu)榭扇苄曰衔镞M(jìn)入水溶液，而主要伴生元素進(jìn)入浸出渣。目前濕法冶金在提取金屬及材料工業(yè)中具有日益重要的地位。80%以上的鋅、15-20%的銅、全部的Al2O3用濕法生產(chǎn)生產(chǎn)首先要通過浸出過程使有價金屬進(jìn)入溶液。幾乎所有稀有金屬的生產(chǎn)流程中都包括一個或多個浸出工序。浸出在濕法冶金中的地位浸出過程浸反出應(yīng)過程的化學(xué)主講人目cont錄ents簡單溶解01020304無價態(tài)變化的化學(xué)溶解有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)溶解有絡(luò)合物生成的化學(xué)溶解Part

01簡單溶解簡單溶解簡單溶解:原料中某些本來就易溶于水的化合物，在浸出時簡單溶入水中（當(dāng)然也伴隨著水合反應(yīng))，如燒結(jié)法生產(chǎn)Al2O3時，燒結(jié)塊中的NaAIO2的溶出和鋅焙砂浸出時焙砂中ZnSO4的溶出。Part

02無學(xué)溶解無價態(tài)變化的化學(xué)溶解簡單溶解過程無價態(tài)變化的化學(xué)溶解鋁酸鈉遇水即溶。鋅焙砂中的ZnSO?也能直接溶解。無價態(tài)變化的化學(xué)溶解化合物(主要是氧化物)直接溶于酸或堿，例如鋅熔砂浸出時，其中的ZnO

、ZnO·Fe203等直接與H2SO4作用，生成相應(yīng)的硫酸鹽進(jìn)入溶液、鈦鐵礦(FeO-TiO2)用鹽酸或稀硫酸選擇件浸出FeO等。復(fù)分解反應(yīng)主要是原料中的難溶化物與浸出劑之間的復(fù)分解反應(yīng)，又分為兩種情況:1）生成難溶沉淀；2）生成氣體ZnO+H2SO4═

ZnSO4+H20CaCO3+2HCl(aq)=CaCl2(aq)+

H2O+CO2↑Part

03有的化學(xué)溶解有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)溶解有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)溶解(即浸出反應(yīng)中有價態(tài)變化):閃鋅礦等有色金屬硫化礦的高壓氧浸：ZnS(s)+H2SO4+1/2O2=ZnSO4(aq)+S(s)+H2O輝銻礦等有色金屬硫化礦的氯鹽浸出(或氯化浸出）：Sb2S(s)+6FeCl3(aq)=

2SbCl(aq)+6FeCl2(aq)

+3S

(s)FeCl2(aq)+1/2Cl2=FeCl3

(aq)原生鈾礦的碳酸鹽浸出:UO2(s)+Na2CO3(aq)+2NaHCO3(aq)+1/2O2=Na4UO2(CO3)3(aq)+H2O有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)溶解硫化礦氧化還原ZnSZnSO4硫元素SZnS(s)+H2SO4+1/2O2=ZnSO4(aq)+S

(s)+H2OPart

04有化學(xué)溶解有絡(luò)合物生成的化學(xué)溶解有絡(luò)合物生成的化學(xué)溶解(即有價金屬不僅發(fā)生上述浸出反應(yīng)，同時生成絡(luò)合物進(jìn)入溶液):紅土礦經(jīng)還原焙燒后的氨浸出：Ni（s）十nNH3十CO2十1/2O2＝Ni(NH3)n2+十CO32- （1—6）Co（s）十nNH3十CO2十1/2O2＝Co(NH3)n2+十CO32-自然金礦的氰化物浸出4Au（s）十8NaCN（aq）十O2十2H2O=4NaAu(CN)2（aq）十4NaOH（aq）（1—7）鉭鈮鐵礦的氫氟酸分解：(Fex，Mn（l-x)[(Tay，Nb(1-y)O3)2(s)十12HF（aq）＝ xFeF2（s）十(1-x)MnF2（s）十2yTaF十

2(1-y)NTaF5十2HF（aq）＝H2TaF7（aq）有絡(luò)合物生成的化學(xué)溶解自然金礦的氰化物浸出:4Au(s)+8NaCN(aq)+O2+2H2O=4NaAu(CN)2（aq）+

4NaOH（aq）當(dāng)金礦石遇到氰化鈉，氰根就像給金原子穿上"溶解外衣"。有絡(luò)合物生成的化學(xué)溶解紅土礦經(jīng)還原焙燒后的氨浸出:Ni（s）+nNH3+CO2+

1/2O2

＝Ni(NH3)n2+十CO32-Co（s）+nNH3+

CO2+

1/2O2

＝

Co(NH3)n2+十CO32-鎳鈷與氨分子形成配位化合無價態(tài)變化的化學(xué)溶解簡單溶解絡(luò)合反應(yīng)無價態(tài)變化的化學(xué)溶解膽水浸銅無價態(tài)變化的化學(xué)溶解濕法冶金浸（出一過）程分類主講人目錄contents01酸性浸出02堿性浸出03氧壓浸出Part

01酸性浸出酸性浸出用鹽酸或硫酸或硝酸將物料中的堿性化合物溶入溶液，如鋅焙砂的硫酸浸出。鹽酸硫酸酸性浸出鹽酸鹽酸是HCl

的水溶液，強(qiáng)酸，為冶金生產(chǎn)中最常用的酸性浸出劑之一，隨HCl

濃度

增加，平鹽酸的另一特點(diǎn)是腐蝕性極強(qiáng)，且易揮發(fā)，容易進(jìn)入車間的空氣中。因此，工業(yè)上選

擇適當(dāng)?shù)娜┧芰?，亦可用搪瓷。?-1

HCl的平衡分壓與HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)及溫度的關(guān)系酸性浸出硫酸硫酸是最為常用的酸性浸出劑之一，其平均活度系數(shù)隨H? SO? 濃度的增加而增大，沸點(diǎn)也隨H硫酸混合，在高溫下進(jìn)行處理，使其充分硫酸化，同時將硅膠脫水并除去

某些揮發(fā)性雜質(zhì)，然后用水浸出，這種工藝過程在實踐中往往是有意義的。表1-2

硫酸的沸點(diǎn)與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系酸性浸出酸性浸出Part

02堿性浸出堿性浸出用NaOH、Na? CO? 、NH? OH作浸出劑將物料中的酸性化合物浸入溶液，如鋁土礦或黑鎢礦的NaOH浸出等，在某些情況下氨浸過程亦屬于堿性浸出。堿性浸出NaOHAl?NaOH屬強(qiáng)堿，可用于從弱堿鹽及單體中浸出各種酸性氧化物，如從鋁土礦中浸出NaOH

沸點(diǎn)和平均活度系數(shù)均隨濃度的增加而增加,如表1-3、表1-4所示。表1-3

NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)與沸點(diǎn)的關(guān)系堿性浸出NaOHAl?NaOH屬強(qiáng)堿，可用于從弱堿鹽及單體中浸出各種酸性氧化物，如從鋁土礦中浸出NaOH

沸點(diǎn)和平均活度系數(shù)均隨濃度的增加而增加,如表1-3、表1-4所示。表1-4

NaOH的平均活度系數(shù)與質(zhì)量摩爾濃度及溫度的關(guān)系堿性浸出NaOHAl?NaOH屬強(qiáng)堿，可用于從弱堿鹽及單體中浸出各種酸性氧化物，如從鋁土礦中浸出NaOH

沸點(diǎn)和平均活度系數(shù)均隨濃度的增加而增加,如表1-3、表1-4所示。從表1-4可知，采用NaOH

浸出時，若在較高濃度下進(jìn)行，即使在常壓下也可能采用較低的溫度，這樣可大幅度提高反應(yīng)物的活度，在動力學(xué)和熱力學(xué)上都可得到有利條件。堿性浸出NH?OH適

NH4

OH屬弱堿，

在25

℃,

濃度為1

mol/

L

時，

溶液的pH值為11

.

7

,

故當(dāng)作堿性浸出

劑時，

僅用于浸出某些酸性氧化物(

在銅礦、鎳礦的高壓氨浸時，氨是配合劑而不是

浸出劑)。示

NH4

OH溶液特點(diǎn)是其NH3

的平衡蒸氣壓隨NH3

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的升高而增加，如表1-5所。表1-5

NH?的平衡分壓與NH?OH質(zhì)量分?jǐn)?shù)及溫度的關(guān)系堿性浸出NH?OH適

NH4

OH

屬弱堿，

在25

℃,

濃度為1

mol/

L時，

溶液的pH值為11

.

7

,

故當(dāng)作堿性浸出劑時，

僅用于浸出某些酸性氧化物(

在銅礦、鎳礦的高壓氨浸時，氨是配合劑而不是浸出劑)。示

NH4

OH

溶液特點(diǎn)是其NH3

的平衡蒸氣壓隨NH3

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的升高而增加，如表1-5所。80

從表1-

5可知，對質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%(約相當(dāng)于6molNH? /1000gH2

O)

的氨溶液而言，在濃

℃時NH3

的分壓已達(dá)93.76kPa,若加上H2

O的蒸氣壓，則總壓已達(dá)140.99kPa。因此，除低度及較低溫度下的浸出過程可在常壓下進(jìn)行外，較高濃度及較高溫度時均應(yīng)在密封設(shè)備中進(jìn)行堿性浸出堿性浸出主要是用NaOH將物料中的酸性化合物此外人們往往將

NaCO3浸出亦歸入堿浸之列。至于NH4OH浸出，在某些場合下屬于堿浸范疇，如用NH4OH浸出鎢酸或鉬焙砂

(MoO3),主要利用NH4OH的堿性。但在某些場合下卻主要是利用其配合性質(zhì)，如鈮、鈷、銅硫化礦的氨浸等，則不應(yīng)歸入堿浸之列。Part

03氧壓浸出氧壓浸出通過氧氣增壓加速反應(yīng)氧壓浸出硫化礦氧浸的反應(yīng)為：MeS(s)+202=MeSO4(aq)

(1-12)或

MeS(s)+H2SO4(aq)+1/202=MeSO4(aq)+S(s)+H2O

(1-13)硫以SO2-形態(tài)產(chǎn)出還是以元素硫的形態(tài)產(chǎn)出，主要取決于MeS

本身的熱力學(xué)性質(zhì)。

許多學(xué)者對其動力學(xué)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)各種硫化礦氧浸出的動力學(xué)規(guī)律均大同小異，具有某些共同規(guī)律性，歸納如下：氧壓浸出在一般的浸出溫度范圍(80~200℃)內(nèi)，硫化礦氧浸出的速度均隨溫度的升高

而迅速加快，許多硫化礦氧浸出反應(yīng)的表觀活化能均超過41.8kJ/mol。在一定酸度下，反應(yīng)速度隨氧分壓的升高而加快，而氧分壓在100~200kPa

時，硫化礦氧浸的速度均與pb2成正比。為保證浸出速度，氧分壓與H2SO4的濃度也應(yīng)成一定比例。變價金屬的高價離子(如Fe3+

、Cu2+以及NO3-)對氧化過程有催化作用。一般認(rèn)為，其催化機(jī)理為傳遞氧，例如對ZnS的氧化而言，F(xiàn)e3+將發(fā)生以下反應(yīng)：ZnS+Fe? (SO? )3=ZnSO? +2FeSO? +S2FeSO? +H? SO? +1/2O? =Fe? (SO? )? +H? O氧壓浸出硫化鋅高壓氧浸鋅回收率高達(dá)98%氧壓浸出氧浸主要用于金屬硫化礦的濕法氧化，同低價化合物浸出。氧壓浸出硫化鋅精礦輝鉬礦精礦浸（出二過）程分類主講人目cont錄ents氯化浸出01020304配合浸出細(xì)菌浸出電化浸出Part

01氯化浸出氯化浸出氯化浸出主要是利用Cl? 或氯鹽作為氧化劑進(jìn)行重金屬硫化礦的浸出，形成的易溶氯

化物溶解進(jìn)入溶液，從而與其他不溶物分開。氯化浸出以輝銻礦為例，氯化浸出的主要反應(yīng)為：Sb? S?SbCl?+3Cl? =2SbCl? +3S+Cl? =

SbCl?3SbCl? +Sb? S? =5SbCl? +3S(或FeCl?) 實現(xiàn)。輝銻因礦此的最氯終化消浸耗出的已氯成化功劑地實用際于上工是業(yè)C生l?產(chǎn)，。反應(yīng)過程通過SbCl?氯化浸出由于氯價廉易得，氯化浸出工藝較簡單，因此硫化礦的氯化浸出引起了人們的興趣。目前它在有色冶金中被應(yīng)用和研究的簡單情況如表1-6所示。表1-6

氯化浸出在有色冶金中的應(yīng)用氯化浸出氯化浸出銻礦銅精礦金銀礦電子廢棄物Part

02配合浸出配合浸出氯化浸出是"強(qiáng)攻"，配合浸出就是"智取"。氨分子或氰離子與金屬離子精準(zhǔn)結(jié)合，形成穩(wěn)定的新的配離子從而與其它雜質(zhì)元素分離。Part

03細(xì)菌浸出細(xì)菌浸出細(xì)菌浸出氧化鐵硫桿菌黃銅礦硫酸銅細(xì)菌浸出氧化鐵硫桿菌CuFeS2

+4O2

=細(xì)菌=

CuSO4+FeSO42FeS2+7O2+2H2O=細(xì)菌=2FeSO4+2H2SO4Fe2(SO4)3

+

Cu2S

+2O2=細(xì)菌=2FeSO4+

2CuSO4細(xì)菌浸出堆浸法低品位礦石降低成本減少尾礦污染細(xì)菌浸出向大自然學(xué)習(xí)，用生物術(shù)實現(xiàn)“變廢為寶”，正技是生態(tài)文明建設(shè)的創(chuàng)新路徑！Part

04電化浸出電化浸出電化浸出技術(shù)通過電化學(xué)反應(yīng)，在電解槽中使金屬離子從礦石或精礦中溶解到溶液中，再通過電解或其他方式回收金屬。該技術(shù)常用于處理低品位礦石或復(fù)雜礦物。電化浸出電化浸出基本原理：是利用電化學(xué)反應(yīng)，使金屬離子從固態(tài)礦石中轉(zhuǎn)移到溶液中，電解液通常為酸性或堿性，以促進(jìn)金屬離子的溶解和遷移，主要過程包括：陽極反應(yīng)：礦石中的金屬被氧化，形成金屬離子進(jìn)入溶液。陰極反應(yīng)：溶液中的金屬離子在陰極還原，沉積為金屬。優(yōu)點(diǎn)：適用于低品位和復(fù)雜礦石；減少廢氣排放，降低環(huán)境污染；可處理多種金屬礦石。缺點(diǎn)：設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較高；操作復(fù)雜需精確控制電解條件；廢液需妥善處理以避免污染。電化浸出電化浸出青海鋰礦項目就用電化浸出，從貧礦中提取出電池級碳酸鋰，設(shè)備投資較高。電化浸出"核心技術(shù)是買不來的"，只有堅持自主創(chuàng)新，才能攻克"卡脖子"技術(shù)難題。不同類型原料浸出方法主講人目cont錄ents01不同類型原料浸出方法02有色金屬呈不同形態(tài)Part

01不出方法不同類型原料浸出方法浸出方法的選擇的原則:當(dāng)?shù)V物原料或冶金中間產(chǎn)品進(jìn)行浸出(或濕法分解)時，其浸出方法的選擇一方面一方面應(yīng)根據(jù)原料中礦物的物理化學(xué)性質(zhì)和有價金屬