实验二浸出过程动力学实验
镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型研究
镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型研究镍是一种重要的工业金属，广泛应用于不锈钢、合金、电池等领域。
如何高效地提取镍，是镍冶炼过程中的关键问题之一。
镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型的研究对于镍冶炼工艺的改进和优化具有重要意义。
首先，让我们了解一下镍精矿的浸出工艺。
镍精矿的浸出是指通过化学反应将镍矿中的金属镍转化为可溶性化合物，并使其溶解在浸出液中，从而实现镍的提取。
一般来说，浸出液选择酸性溶液或碱性溶液都可以实现镍的浸出。
酸性浸出工艺常用硫酸、盐酸等强酸作为浸出剂，而碱性浸出工艺则常使用氢氧化钠或氢氧化铵等强碱作为浸出剂。
浸出温度、浸出时间、浸出剂浓度、浸出剂与矿石的质量比等因素都会对镍的提取率和浸出速率产生影响。
其次，在镍精矿的浸出过程中，浸出动力学是一个重要的研究内容。
浸出动力学模型可以描述镍矿石中镍的浸出过程随时间的变化规律。
常见的浸出动力学模型包括表观动力学模型和物理化学动力学模型。
表观动力学模型是基于实验数据来推导的经验公式，常用的动力学方程有复合动力学方程、抛物线方程等。
物理化学动力学模型则是基于浸出反应的化学动力学原理来推导的模型，常用的物理化学动力学模型有扩散控制模型、化学反应速率控制模型等。
通过建立合适的浸出动力学模型，可以更好地解析和优化镍精矿的浸出工艺，提高镍的提取效率。
研究镍精矿的浸出工艺及矿石浸出动力学模型需要进行一系列的实验与分析。
首先，需要对镍精矿的性质进行分析，如矿石成分、结构特征、比表面积等。
这些分析结果可以为后续的实验设计和参数选择提供基础数据。
其次，需要进行浸出实验，确定合适的浸出条件，包括浸出剂的选择、浸出温度、浸出时间等。
通过改变这些条件，可以获得不同的提取率和浸出速率数据。
然后，根据实验数据，可以建立镍精矿的浸出动力学模型。
根据实验数据的变化趋势，选择合适的动力学方程并进行参数拟合，以获得最佳的拟合效果。
最后，需要进行模型验证实验，验证建立的动力学模型是否准确可靠。
粉煤灰中铝铁浸出过程及动力学研究
粉煤灰中铝铁浸出过程及动力学研究粉煤灰是煤燃烧后产生的含尘烟气经收尘器收集得到的固体废弃,排放量大,利用率有限,目前主要用于建筑、农业、材料、污水处理等行业,长期堆积的粉煤灰会造成土壤、水、气体以及放射性污染,对其综合利用是国家相关政策对企业提出的严格要求。
昆明电厂粉煤灰富含金属氧化物,可提取氧化铝、氧化铁,但铝铁分离较为困难,增加工艺成本投入。
本文以昆明电厂粉煤灰为原料,以碳酸氢钠为活化剂在高温下焙烧活化原料,然后用硝酸浸取,浸取液为铝铁复合絮凝剂提供所需的铝铁金属离子,滤渣可进一步制备白炭黑,根据实验室研究结果提出了处理粉煤灰的新工艺。
根据热力学理论分析探讨碳酸氢钠活化粉煤灰焙烧过程的可行性,结果显示,在碳酸氢钠稳定存在的温度范围内,碳酸氢钠不能与莫来石发生反应;碳酸氢钠分解的产物碳酸钠与莫来石在700K以上逐渐反应生成NaAlSiO<sub>4</sub>,在900K以上逐渐反应生成NaAlSi<sub>3</sub>O<sub>8</sub>、NaAlSi<sub>2</sub>O<sub>6</sub>。
通过对比原料与熟料SEM、XRD分析,实验证明粉煤灰的莫来石晶相几乎全部破坏,转化为酸溶性良好的铝硅酸钠。
活化阶段的最佳工艺条件为:m（碳酸氢钠）:m（粉煤灰）=0.7:1,焙烧温度为800℃,焙烧时间为45min,在此条件下,铝的浸出率为94.78%,铁的浸出率为91.55%。
根据热力学计算分析活化熟料的酸溶性,表明铝硅酸钠、铁矿分别能在pH<3.66、pH<0.46酸性溶液中完全溶解。
根据电位-pH图分析硝酸溶液体系中溶解产物的存在形式和存在条件,表明控制分解反应后料浆pH≤2,能阻碍氢氧化铁、氢氧化铝胶体的生成,有利于过滤强度的提高。
浸出的理论基础---浸出过程的动力学
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
浸出的理论基础---浸出过程的动力学
浸出是在固液界面进行的多相化学反应过程，与在固气界面进行的焙烧过程相似，大致包括扩散→吸附→化学反应→解吸→扩散等五个步骤。
由于固液多相反应动力学涉及的面相当广泛，在讨论非催化的一般多相反应动力学时，由于相界面的吸附速度相当快，反应速度主要决定于扩散和化学反应两个反应步骤。
固体与液体接触时，固体表面上紧附着一层液体，称为能斯特附面层，层内的传质过程仅靠扩散来进行，此时浸出剂由溶液本体向矿粒表面的扩散速度可用菲克定律表示：
式中VD———单位时间溶剂向矿粒表面迁移而引起的浓度降低，称为扩
散速度,mol/s; c———溶液中浸出剂的浓度,mol/mL; cs———矿粒表面上浸出剂
的浓度,mol/mL; A———溶液与矿粒接触的相界面积,cm2; δ———扩散层厚度,cm; D———扩散系数,cm2/s; KD———扩散速度常数, 矿粒表面进行的化学
反应速度，按质量作用定律可表示为：
式中VK———单位时间内由于在矿粒表面发生化学反应而引起的试剂浓
度降低，称为化学反应速度,mol/s; KK———化学反应速度常数,cm/s; n———
反应级数，一般n=1; A、cs———分别为相界面积和矿粒表面的试剂浓度。
浸出一定时间后达平衡，在稳定态下两种速度相等：
从上式可知(1)当KK＜＜KD 时,V=KKAc,浸出过程受化学反应控制,过程在动力学区进行；(2)当KK＞＞KD 时,υ=KDAc,浸出过程扩散控制,过程在扩散区进行; (3)当KK≈KD时,上式不能简化,过程在混合区或过渡区进行.[next] 按活。
实验二浸出过程动力学实验
锌焙砂浸出过程动力学实验一实验目的锌焙砂浸出就是使ZnO尽量溶解，并希望其它组分不溶解或溶解后又再沉淀进入渣中，达到锌与这些杂质组分有效分离的目的。
本实验通过锌焙砂的浸出，了解锌焙砂的粒度、浸出温度、浸出时间、酸度对浸出率的影响，绘制浸出率-时间（η-t）关系曲线图，根据数据判断该浸出过程属于哪个速度控制阶段控制，加深对浸出过程动力学理论知识的理解，同时熟悉分析锌的基本方法。
二实验原理氧化物料的浸出反应，属于液-固两相反应，对于本实验采用硫酸溶液浸出锌，化学反应式为：MeO+H2SO4=MeSO4＋H2O对于液固反应体系,一般分五个步骤进行,即扩散-吸附-化学反应-解吸-扩散.在这五个步骤中最慢的那个环节就是决定反应速度快慢的关键,我们称之为控制性步骤.本实验中,主要是化学反应与扩散.影响浸出速度的因素有:浸出液温度、颗粒大小、搅拌、溶剂浓度等在一定范围，适当提高反应体系温度、减小颗粒尺寸、加强搅拌、提高溶剂浓度可以起到提高反应速度的效果。
锌焙砂的浸出是颗粒体积不断缩小的过程，根据数学推导可以得出该“缩核模型”的速度表达式为：1-(1-α)1/3=(1/3)KS0τα-浸出率；τ-反应时间；K-单位面积的浸出速度；S0-颗粒起始面积。
通过分析化验得出锌的浸出率，代入上述公式，检验数据是否使等式两边相等。
如果符合，证明锌焙砂的浸出在该条件下属于化学反应控制。
三实验仪器与试剂①仪器等变频电动搅拌器、滴定台、滴定管、移液管、洗耳球、锥型瓶、电炉、坩埚钳、玻璃漏斗、滤纸、吹气瓶②试剂药品1.硫酸2.锌焙砂3.醋酸4.醋酸钠5.乙二胺四乙酸二钠6.锌标准液（1mg/ml）7.氨水8.乙醇9.二甲酚橙 1.0甲基橙11.KF 12 H2O2 13维生素C 14硫脲15盐酸16氯化铵四实验步骤1 用电子天平准确称取某一粒度范围的锌焙砂 4.85g,放入温度恒定（室温~80℃）、盛有400ml浓度为100g/L的硫酸溶液的烧杯中；2 开动电动搅拌器，控制转速在200-350r/min,使之匀速搅拌;3 每隔一段时间（5-10min）,用移液管准确取样2-4ml,分析溶液中锌的含量；4 待实验进行到所需时间或氧化锌溶解完毕，既停止实验，关闭所有设备电源；5 将所得实验数据进行整理，作出浸出率与时间的关系曲线，并据此判断该条件下浸出的控制性步骤。
浸出动力学
②平行反应 由同一作用物平行地进行着两个或两个以上的基 元反应的复杂反应称为平行反应。在平行反应中，速
率快的分支反应或生成物量相对较多的分支反应，称
为主反应，而速率较小或生成物量相对较少的分支反 应称为副反应。对于平行反应，其总反应速率取决于
最快的那个步骤，即主反应的速率为速率确定步骤。
5. 反应速率与温度的关系 温度对反应速率有很大的影响，一般来说，温度升 高，反应速率增快。反应速率常数与温度的关系用阿累 尼乌斯方程表示（Arrhenius）：
反应的表观总级数=2-1=1
（5.12）
反应(5.11)的基元反应为： 快速可逆反应
k2 O O3 2O2
（5.13a） (5.13b)
慢反应
这两个方程得出氧原子浓度变化的总速率:
d O k1 O3 k 1 O2 O k 2 O O3 dt
热力学是研究反应过程进行的方向和产物的最大可能产 出量，但是在生产过程中，反应过程进行的快慢是很重要的， 只有进行得快的反应才有实用价值，要提高生产效率，就必 须研究反应过程的速率及其影响因素。这就是化学动力学研 究的目的和任务。
第一节 反应速率
1．基元反应与总反应 基元反应是描述分子层次上实际 出现的反应，如 H++HCO3-==H2CO3 （5.1） 它表示一个质子与一个重碳酸根离子之间发生分子碰撞 而生成H2CO3，这是基元反应。 总反应是表示一系列基元反应的最终结果，如硫酸 盐因有机质的细菌分解而引起的还原反应： 2CH2O+SO42-==H2S+2HCO3(5.2) 这是一个总反应，该反应是一系列过程的最终结果，其 中有复杂的有机分子分裂反应，SO42-与细菌酶的各种反 应等。只包含一个基元反应的称为“简单反应”，凡包 含两个或更多的基元反应的，称为“复杂反应”。
冶金原理实验报告纸无名版
冶金原理实验报告专业冶金班级学号姓名同组成员冶 金 原 理 实 验 报 告专业班级： 学号： 姓名： 实验日期：2012年11月17 室温： 大气压：实验名称：硫化锌精矿氧化焙烧一．实验目的1.采用固定床进行硫化锌精矿氧化焙烧，分析各段时间硫的产出率，来测定氧化速度与时间曲线。
2.学会氧化动力学的研究方法。
3.了解硫化锌精矿氧化过程机理。
4.学会硫的分析方法。
二．实验原理在冶炼过程中，为了得到所要求的化学组分，硫化锌精矿必须进行焙烧，硫化锌的氧化是焙烧过程最主要的反应：ZnS+3/2O 2=ZnO+SO 2反应过程的机理：ZnS+1/2O 2（气）——ZnS …[O]吸附——ZnO+[S]吸附 ZnO+[S]吸附+O 2——ZnO+SO 2解吸这个反应是有气相与固相反应物和生成的多相反应，包括向反应界面和从反应界面的传热与传质过程。
硫化锌颗粒开始氧化的初期。
化学反应速度本身控制着焙烧反应速度。
但当反应进行到某种程度时，颗粒表面便为氧化生成物所覆盖，参与反应的氧通过这一氧化物层向反应界面的扩散速度，或反应生成物SO 2通过扩散从反应界面离去的速度等，便成为总氧化速度的控制步骤。
因此，可以认为反应按如下步骤进行1.氧通过颗粒周围的气体膜向其表面扩散；2.氧通过颗粒表面氧化生成物向反应界面扩散；3.在反应界面上进行化学反应；4.反应生成的气体SO 2向着氧相反的方向扩散，即反应从颗粒表面向其中心部位逐层进行，硫化物颗粒及其附近气体成分的浓度可用未反应核模型表示。
本实验采用固定床焙烧，来测定硫化锌氧化速度。
分析氧化过程某一时刻产生的SO 2的量，来计算硫化锌硫的脱出率；即单位时间硫的脱出率。
为了便于比较不同硫化物和不同条件下硫化物的氧化速度，引入以下公式：总S S SiR式中R S ——精矿中硫的氧化分数；S i ——硫化锌精矿氧化过程中某一时间内失去的硫量；S 总——精矿中所有的含硫量。
利用氧化分数和时间关系作出，可以得出不同温度、不同粒度、不同气相组成对硫化锌焙烧过程的影响。
硫化锌精矿直接浸出动力学及其半经验模型
硫化锌精矿直接浸出动力学及其半经验模型1 绪论硫化锌精矿的直接浸出是以硫酸铜为萃取剂浸出提取硫化锌精矿中的锌离子的一种常用方法，该反应机理复杂，许多参数及水解反应率常数等影响因素影响着该反应进程及效果，因此在理论上进行分析是必要却非常困难的。
本文试图探索硫化锌精矿直接浸出反应的动力学行为及其半经验模型。
2 材料与方法实验材料：硫化锌精矿实验设备：反应釜、PH计、氢氧化钠溶液、硫酸铜实验方法：在制定的实验条件（pH值以及硫酸铜浓度）下反复浸出硫化锌精矿，观测其反应进程以及反应效果，收集实验数据，分析反应动力学以及半经验模型。
3 反应动力学硫化锌精矿的直接浸出具有一个综合的复杂的反应过程，从传统的动力学角度看，它涉及：单步、两步、微生物活性和不确定步骤。
通过实验，得到直接浸出过程涉及多道反应，反应网络有多步反应及多道反应，它可以概括为两步反应：尾矿中存在的硫脲酸根铜离子（Cu2 2+）与金属离子（Zn2 +）反应形成硫酸铜锌，然后硫酸铜离子与尾矿中存在的铜离子反应，形成硫酸铜和金属离子的萃取复合物，经过单步的水解反应，形成硫酸铜和金属离子。
4 半经验模型将反应动力学表达式拟合到实验结果，形成半经验模型，半经验模型包括两个部分，一是根据反应动力学建立的实验数学模型，另一个是利用蒙特卡洛法确定的参数集合。
研究过程中，实验发现的硫化锌精矿浸出反应的半经验模型为：动力学表达式：k1=dC/dt=-K1[Cu2+][Zn2+]k2=d(CuZn)/dt=-K2[Cu2+]参数集合：K1=0.02243；K2=1.552其中K1、K2为水解反应速率常数，[Cu2+]、[Zn2+]为Cu2+和Zn2+的质量分数。
5 结论本文通过实验研究对硫化锌精矿直接浸出动力学进行了研究，形成了一套半经验模型。
该模型给出了两个水解反应速率常数，反应过程及结果具有良好的交叉验证性和可重复性，有助于深入研究硫化锌精矿直接浸出动力学模型及过程研究。
实验三 浸出过程动力学
实验三浸出过程动力学表3 浸出过程动力学实验数据铁球质量：0.326g反应时间/min 测试值/(mg·L-1) 实际值(mg·L-1) 铁理论值(mg·L-1) R浸出率/% 1-（1-R）1/3 0 0 0 815 0 010 0.802 160.4 815 19.68 0.07020 1.452 290.4 815 35.63 0.13730 1.995 399 815 48.96 0.20140 2.438 487.6 815 59.83 0.26250 2.789 557.8 815 68.44 0.319图4 浸出率与浸出时间的关系图5 1-（1-R ）1/3与浸出时间的关系五、结果与讨论1、实验中对浸出速率的影响有：温度、Fe 的粒度、搅拌速度以及酸度。
由于δ与r 成正比，故该反应属于外扩散控制步骤。
2、随着反应的进行浸出率随反应的进行一直增加，但随着反应粒度的减小增加速率越来越低。
3、根据实验中图5，1-（1-R ）1/3与时间成线性关系。
可以写成1-（1-R ）1/3=k ＇t满足固相反应动力学基本方程1-（1-R ）1/3=tr k 0n 0ρC ，ρ0n0r k C = k ＇n 0k C 、、ρ、0r 为常数。
根据实验结果可以验证固相反应动力学方程。
六、实验误差分析 1、误差来源以及避免方法○1每隔十分钟取样一次，操作时间存在误差。
尽量保证取样时间一致。
○2采用移液管取样0.5ml ，取样存在误差。
尽量保证取样准确。
姓名：廖赏举 学号：0505120123组员：汪梅、雷同兴、刘亮强。
矿石浸出中反应动力学的优化
矿石浸出中反应动力学的优化矿石浸出是一种重要的提取金属的方法，广泛应用于矿业领域。
在这个过程中，反应动力学的研究和优化对于提高浸出效率、降低成本以及减少环境污染具有至关重要的意义。
要理解矿石浸出中的反应动力学，首先需要明确什么是反应动力学。
简单来说，反应动力学就是研究化学反应速率以及影响反应速率的各种因素的科学。
在矿石浸出中，这些因素包括矿石的性质、浸出剂的种类和浓度、温度、压力、搅拌速度等等。
矿石的性质是影响反应动力学的一个关键因素。
不同类型的矿石具有不同的矿物组成和结构，这直接决定了它们与浸出剂反应的难易程度。
例如，有些矿石中的矿物结晶良好，结构紧密，浸出剂难以渗透进去，反应就会比较缓慢；而有些矿石中的矿物结晶较差，结构疏松，浸出剂容易接触到矿物表面，反应速率就相对较快。
因此，在进行矿石浸出之前，对矿石的性质进行详细的分析和研究是非常必要的。
浸出剂的选择和浓度也对反应动力学有着重要的影响。
常见的浸出剂有酸、碱、盐等。
不同的浸出剂与矿石中的矿物发生的化学反应不同，反应速率也会有所差异。
同时，浸出剂的浓度也会影响反应速率。
一般来说，浸出剂浓度越高，反应速率越快，但过高的浓度可能会导致成本增加和后续处理的困难。
因此，需要根据矿石的性质和实际情况选择合适的浸出剂和浓度。
温度是另一个重要的影响因素。
升高温度通常可以加快反应速率，因为温度升高会使分子的运动速度加快，增加分子之间的碰撞频率和能量，从而促进化学反应的进行。
但是，过高的温度也可能会带来一些问题，比如能源消耗增加、设备腐蚀加剧等。
因此，需要在提高反应速率和控制成本之间找到一个平衡点。
压力在某些矿石浸出过程中也会产生影响。
例如，在高压氧浸出过程中，增加压力可以提高氧气在溶液中的溶解度，从而加快氧化反应的速率。
但压力的增加也会对设备提出更高的要求，增加投资成本。
搅拌速度对于反应动力学的优化也不容忽视。
搅拌可以使浸出剂与矿石充分接触，消除浓度梯度，提高反应的均匀性和速率。
氨水_硫代硫酸盐溶液中的金银浸出动力学
氨水硫代硫酸盐溶液中的金银浸出动力学在过去的100年中,从矿石中回收金,氰化法占了绝对优势。
虽然氰化法有许多优点,但因氰化物有剧毒而引起的日益严重的环境问题迫使人们必须研究新的浸出剂以代替氰化物。
或许,最有希望代替氰化物的是硫代硫酸盐。
许多研究已经证实,若获得适当的浸出速率,溶液中必须存在硫代硫酸盐、氨水和铜。
在含铜和氨水的硫化硫酸盐溶液中,可能存在附加的阳极反应,Cu (Ⅱ)被还原成Cu (Ⅰ):Cu (N H 3)2+4+2S 2O 2-3+e →Cu (S 2O 3)5-3+4N H 3此反应的E =0.22V 。
可以推测,四氨基铜可将金氧化成硫代硫酸金。
用硫代硫酸盐体系从矿石中提取金,前人已有大量研究,但因针对矿石样品不同,所得最佳浸出条件相差很大。
为了更好地了解此方法,M 1I 1Jeffrey 利用一种新的仪器———旋转电化学石英晶体微量天平,通过测量质量的微小变化,研究了在含氨水和铜的硫代硫酸盐溶液中金和银的浸出动力学。
试验所用溶液均用分析纯试剂和双重去离子水制备。
特殊情况除外,溶液中含0.4mol/L 硫代硫酸铵,0.44mol/L 硫酸铵,0.84mol/L NaOH ,0.025mol/L CuSO 4,氨与铵离子的量比接近1。
20℃时,此溶液的p H 约为10.0。
所有试验中,旋转速度均为300r/min 。
浸出之前,先将金和银分别电镀到石英电极上。
浸出过程中,电极质量逐渐降低。
可根据电极质量的变化确定浸出速率。
在0.4mol/L 硫代硫酸盐+0.84mol/L 氨水+25mmol/L 铜的溶液中,银浸出速率明显高于金的浸出速率,而且银的溶解动力学曲线为一直线,计算出的浸出速率=26.6×10-5mol/(m 2・s )。
而金的溶解动力学曲线在前700s 为非线性,800s 之后,达到一稳定值3.9×10-5mol/(m 2・s ),几乎是银浸出速率的1/7。
矿物材料浸出过程的动力学研究
矿物材料浸出过程的动力学研究一、引言随着现代化工技术的进步和矿产资源的逐渐枯竭，矿物材料浸出技术越来越受到人们的关注。
矿物材料浸出是一种重要的金属提取技术，是指将含有金属、非金属元素或其化合物的矿物材料在一定条件下进行加入溶剂的反应，使有效成分被转化到溶液中。
矿物材料浸取过程一般分为物理、化学或生物三种类型。
其中，化学浸出是最为常见且被广泛应用的。
由于矿物材料浸出过程涉及到物质传输、化学反应和热传导等多个领域，因此研究其动力学规律对于揭示浸出机理、优化工艺流程和提高产能都具有重要意义。
二、矿物材料浸出过程的动力学1.浸出动力学浸出动力学主要是研究浸出过程中物质的传输和化学反应动力学规律。
浸出动力学研究中，传统上将物质的传输和化学反应分开考虑，但事实上两者是不可分割的。
2.浸出动力学的数学模型浸出动力学的数学模型是根据实验数据和理论原理建立的，用于描述浸出过程中物质传输和化学反应的动力学变化。
根据模型可预测铜的浸出率随时间的变化，确定最佳浸出工艺条件等。
3.浸出过程的控制方程浸出过程的控制方程不同于平衡热力学，是一种非线性、不稳定的系统，因此过程控制有着很大的难度。
目前，已经研究出一些经验模型和神经网络模型，为控制浸出过程提供了更多的选择。
三、矿物材料浸出过程的影响因素1.操作参数操作参数是影响浸出过程的关键因素，主要包括浸出时间、浸出温度、液体固体比、pH值、搅拌速度、氧化性气氛、浸出剂种类等因素。
2.物质特性物质特性主要包括矿物材料的形态、晶体结构、成分、比表面积、孔隙率等因素。
不同的物质特性对浸出过程的影响不同，需要根据具体情况选择相应的浸出方案。
3.其他因素其他因素主要包括浸出工艺中存在的多相和化学反应等。
针对这些因素，需要优化浸出工艺方案，提高浸出速率和效率。
四、矿物材料浸出动力学研究的应用1.优化浸出工艺针对矿物材料浸出过程的影响因素，可以优化工艺流程，提高浸出速率和效率，减少浸出工艺中的环境污染和能耗。
铁尾矿碱浸出过程动力学
铁尾矿碱浸出过程动力学
铁尾矿碱浸出是金属矿物质除去直接解决铁尾矿所必需的技术。
其过程动力学
研究旨在分析碱在铁尾矿浸出和洗涤条件下的迁移机制，以及随着时间变化的速率。
首先，作用于矿物表面形成液体层的碱含量是控制和协调浸出反应的关键参数。
碱浸出是由一系列非均相反应和气相反应构成的相互作用系统，形成复杂的物质分布和反应网络。
当碱浸出液的碱浓度达到均衡，负载的元素削弱，金属的外部态的整体浸出率就趋于稳定。
其次，通过动力学研究，可以从溶液中最佳地提炼活性元素，具有多个维度的
条件变化，如环境温度、PH值、悬浮物浓度等可以对碱浸出反应的过程动力学进
行研究。
将碱溶液以一定浓度加入铁尾矿样品，通过实验测量和分析随时间变化的速率和浸出效率，分析其动力学特性。
最后，铁尾矿碱浸出过程受诸多因素的影响。
若要确保铁尾矿碱浸出的有效性，需要采用多变量变化的法则，优化相关参数，控制浸液浓度，确保整体浸出率的稳定和可测性。
通过掌握铁尾矿碱浸出反应过程中的动力学规律，可以得到更高的浸出效率和产品品质，有利于采矿行业的繁荣发展。
第四章 浸出过程的动力学 (1)
内扩散控制时，提高浸出速度的途径
• 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
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12-41.8 kJ/mol之间，搅拌 及温度等因素对浸出都有一定影响。
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。
1 (1 R)
1 FP
k
•表观活化能较小，约4-12 kJ/mol •加快搅拌速度和提高浸出剂浓度能迅速提高 浸出速度
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
三、内扩散控制控制的特征
CuFeS2+4Fe3+=Cu2++5Fe2++2S 在矿粒表面形成了致密的元素硫膜
一、化学反应控制
• 化学反应控制的动力学方程
dN n kSC d
第四章浸出过程动力学(2)
(3) 技术装备。大型企业工艺技术装备和主要技术经济指 标接近或达到世界先进水平。
(4) 组织结构。通过联合重组，培育1～2个具有国际竞争 力的大型企业集团；组建8～10家具有比较优势的区域性 集团，生产高附加值产品，在国内有较强的竞争力；创建 一批新材料产业化为主的高新技术企业；中小型企业以专 业化生产为主，向特、精、新、深的方向发展。
Ru、Rh、Os和Ir
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重金属生产和使用的历史
➢ 铜是人类最早发现和使用的金属之一，距今8000年以前，人类已 经使用铜。
➢ 铅也是人类史前金属，炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期。 ➢ 锡也是古老金属，最初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石
的混合物偶然获得锡铜合金（锡青铜） － 构成了人类古代文明的青铜器时代。 ➢ 锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。我国是最早掌握炼锌 技术的国家，大概在北宋末年（12世纪初）已使用了金属锌。 ➢ 镍是既古老又年轻的金属。古代埃及、中国、巴比伦人都曾用含 镍很高的陨铁制作器物。古代云南生产的白铜中含镍很高，在欧 洲曾经称这种白铜为“中国银”。而到了1751年，瑞典矿物学家 克朗斯塔特（A.F.Cronstedt）才分离出金属镍，而且镍用于工业 上是近一百多年的事。
会慢慢生成有毒的铜绿即铜锈［Cu(OH)2CO3］。铜与盐酸与稀硫酸不起作
用，但有氧存在时，可缓慢溶解。
17
2.1.2 铜的主要化合物及其性质
➢ CuS
呈黑绿色或棕色，自然界中以铜蓝矿物形态存在，比重4.66，熔
点1110℃ ；中性或还原性气氛中加热分解：
4CuS ＝ 2Cu2S ＋ S2 ➢ Cu2S
降低的％ 23.9 46.3 15.2 1.3 6.0 5.1 31.0 2.7 30.2 22.7 22.4 14.9
浸出过程的动力学基础
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。
1 (1 R)
1 FP
k
•表观活化能较小，约4-12 kJ/mol •加快搅拌速度和提高浸出剂浓度能迅速提高 浸出速度
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
三、内扩散控制控制的特征
CuFeS2+4Fe3+=Cu2++5Fe2++2S 在矿粒表面形成了致密的元素硫膜
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。
浸出过程动力学
浸出过程动力学研究浸出过程的速度和机理的科学。
为冶金过程动力学的一个分支。
研究浸出过程动力学的目的在于查明影响浸出速度的因素和浸出过程的控制步骤，为强化浸出过程、提高浸出技术经济指标指明方向。
浸出过程的动力学模型浸出过程属复杂的多相反应过程，有固相和液相参加的多相反应过程及有气相、固相、液相参加的多相反应过程。
独居石的碱分解REPO4 (s) +3NaOH (aq)RE (OH)3 (s) +Na3PO4 (aq)属前者; 闪锌矿加压氧化ZnS (s) +2H++1/2O2＝Zn2++H2O+S°(s) 浸出属后者。
液固反应的浸出过程可用核收缩模型表示(见图)。
从图可知，浸出过程需经历的步骤有：(1)浸出剂通过边界层向矿粒表面扩散(外扩散);(2)浸出剂进一步扩散通过固膜到未反应核表面(内扩散);(3)浸出剂与未反应的矿物进行反应;(4)生成的不溶性产物使固膜加厚，可溶性产物扩散通过固膜到矿粒表面(内扩散);(5)可溶性产物扩散通过边界层进入溶液本体(外扩散)。
矿粒浸出过程的模型示意图1—液固相边界层;2—固膜(浸出的固态生成物及残留物)3—未反应核;δ1—浸出剂扩散层厚度;δ2—固膜厚度;δ′1—可溶性浸出产物的扩散层厚度;C0、C1、C2—分别为浸出剂在溶液相、矿粒表面和未反应核表面的浓度;C0′、C′1、C′2—分别为可溶性浸出产物在溶液相，矿粒表面和未反应核表面的浓度这些步骤的速度可分别用下式表示：v1＝D1 (C0-C1) /δ1 (1)v2＝D2 (C1-C2) /δ2 (2) v3＝k(C2-C′2/K)(设浸出反应为一级反应)(3)式中k为反应的速度常数，K为反应的平衡常数，D1、D2分别为浸出剂在边界层和固膜的扩散系数，D′1、D′2分别为反应可溶性产物在边界层和固膜的扩散系数，β为化学反应比例系数。
在稳定状态下，各步骤速度相等，且等于浸出过程的总速度v0。
当浸出反应的平衡常数K很大时，根据反应(1) ～(5)式可得出浸出过程的总速度分母中一、二、三项分别反映着外扩散、内扩散和化学反应步骤对浸出过程的阻力。
金精矿碘化浸出过程动力学
金精矿碘化浸出过程动力学采用碘−碘化物体系对金精矿进行浸出，通过实际矿石的浸出试验考察搅拌速度、浸出温度、碘浓度及碘离子浓度对金精矿碘化浸出反应动力学的影响。
结果表明：提高搅拌速度对金的浸出有不利影响；通过对影响该体系动力学参数的考察，发现其符合核收缩模型，反应过程总体由界面化学反应控制，其表观活化能为31.674 kJ/mol，碘浓度和碘离子浓度的反应级数分别为 1 和0.5，建立了金精矿碘化浸出过程的反应速率方程。
黄金的使用可以追溯到公元前3400 年，由于其迷人的金属光泽及独特的物理和化学性质，已在多个行业广泛应用。
目前，应用最广泛的金浸出方法仍然是氰化法，这是由其成本低及工艺简单所决定的。
氰化法最主要的缺点是浸金速度慢、氰化物有剧毒及浸出过程易于受到铜铁铅锌和硫等杂质的影响。
长期以来，国内外学者对非氰、选择性浸金技术进行了深入研究并且取得了较多的研究成果。
目前国内非氰浸金工艺主要有硫脲法、硫代硫酸盐法、石硫合剂法、卤素提金法、丙二腈法(有机腈法)、硫氰化物法和多硫化物法等。
碘化浸金作为一种卤素提金法，与其他卤素提金相比更加具有较大优越性。
根据俄罗斯莫斯科国立贵金属勘探研究院对金的络合物AX2(X 为阴离子)稳定性研究，AX2 的稳定性由强到弱的顺序为CN −、I −、Br − 、Cl −、NCS −、NCO −。
由此可知，金氰络合物的稳定性是最高的，其次是金碘络合物。
MARUN 等[9]指出：在水稳定区域内，无论是AuCl4−还是AuBr4 −都只是在很小的pH 值范围内稳定；而Au 在AuI −H2O 体系中形成的两种配位体(AuI4 − 和AuI2 − )却在pH 值0~14 范围内均能保持稳定。
BAGHALHA针对含碳矿石(有机碳含量为 1.6%，质量分数)及氧化矿石分别进行了碘化浸出试验，并对碘化浸出动力学模型进行了探讨，认为碘化浸出反应与I3 −浓度呈一级反应。
浸出过程的机理及速度方程.ppt
阳极 ZnS＝Zn2++S+2e
ZnS+4H2O＝Zn2++SO42-+8H++8e 根据人们的研究，金、银的氰化浸出、铜的氨浸、NiS矿的
氨浸均属于电化腐蚀机理。
• 3.1.2 浸出过程的速度方程
（1）控制步骤：化学反应
研究浸出分数与时间的关系。设有一浸出过程，若通过
• 过程为化学反应与外扩散混合控制时3-12
1 (1 )1/3 k1k C0M k1 k r0
K:化学反应常数； k1:扩散速度常数
1、当化学反应速度常数k＞＞k1(扩散速度常 数)时，则有
1 (1 )1/3 k1C0M C0MD1
r0
r0 1
3-13；
3-13则为扩散控制方程式
当浸出过程中其浓度的改变不可忽视时，则修正为：
(3—4)
式3—4适用于矿粒为均匀致密的球形，同时浸出剂用量为理论 量的情况。
化学反应控制特征：
• 1、化学反应控制时，服从方程3-3，即其值与浸出时间呈 直线关系并过原点 ；
• 2、浸出过程的速度或浸出率随温度的升高而迅速增加； • 3、反应速度与浸出剂浓度的n次方成比例； • 4、搅拌过程对浸出速度无明显影响。
• 研究动力学的主要任务就是查明过程的控制步骤， 从而有针对性地采取措施进行强化。
（2）浸出过程的机理
• 活化络合物机理：也称过渡状态理论，它假定反应物中的活 性分子首先作用形成活化络合物，后者再分解成反应的产物。
A(s) B(aq) A • B 产物
• 一般认为第Ⅰ步很快，迅速达到平衡，生成的活化络合物不 稳定，它可进行第Ⅰ步的逆反应而重新变成A和B，也可进行 第Ⅱ步变成产物，第Ⅱ步的速度较慢，因此整个过程的速度 决定于第Ⅱ步的速度。
浸出过程动力学
浸出过程动力学研究浸出过程的速度和机理的科学。
为冶金过程动力学的一个分支。
研究浸出过程动力学的目的在于查明影响浸出速度的因素和浸出过程的控制步骤，为强化浸出过程、提高浸出技术经济指标指明方向。
浸出过程的动力学模型浸出过程属复杂的多相反应过程，有固相和液相参加的多相反应过程及有气相、固相、液相参加的多相反应过程。
独居石的碱分解REPO4 (s) +3NaOH (aq)RE (OH)3 (s) +Na3PO4 (aq)属前者; 闪锌矿加压氧化ZnS (s) +2H++1/2O2＝Zn2++H2O+S°(s) 浸出属后者。
液固反应的浸出过程可用核收缩模型表示(见图)。
从图可知，浸出过程需经历的步骤有：(1)浸出剂通过边界层向矿粒表面扩散(外扩散);(2)浸出剂进一步扩散通过固膜到未反应核表面(内扩散);(3)浸出剂与未反应的矿物进行反应;(4)生成的不溶性产物使固膜加厚，可溶性产物扩散通过固膜到矿粒表面(内扩散);(5)可溶性产物扩散通过边界层进入溶液本体(外扩散)。
矿粒浸出过程的模型示意图1—液固相边界层;2—固膜(浸出的固态生成物及残留物)3—未反应核;δ1—浸出剂扩散层厚度;δ2—固膜厚度;δ′1—可溶性浸出产物的扩散层厚度;C0、C1、C2—分别为浸出剂在溶液相、矿粒表面和未反应核表面的浓度;C0′、C′1、C′2—分别为可溶性浸出产物在溶液相，矿粒表面和未反应核表面的浓度这些步骤的速度可分别用下式表示：v1＝D1 (C0-C1) /δ1 (1)v2＝D2 (C1-C2) /δ2 (2) v3＝k(C2-C′2/K)(设浸出反应为一级反应)(3)式中k为反应的速度常数，K为反应的平衡常数，D1、D2分别为浸出剂在边界层和固膜的扩散系数，D′1、D′2分别为反应可溶性产物在边界层和固膜的扩散系数，β为化学反应比例系数。
在稳定状态下，各步骤速度相等，且等于浸出过程的总速度v0。
当浸出反应的平衡常数K很大时，根据反应(1) ～(5)式可得出浸出过程的总速度分母中一、二、三项分别反映着外扩散、内扩散和化学反应步骤对浸出过程的阻力。
蛇纹石硫酸浸出过程的工艺条件及动力学研究
蛇纹石硫酸浸出过程的工艺条件及动力学研究一、前言蛇纹石是一种常见的含镁硅酸盐矿物，具有丰富的化学成分，如镁、硅、钙、铝等。
由于其潜在的应用价值，蛇纹石的硫酸浸出过程成为当前的研究热点。
本研究旨在探索合适的工艺条件，如酸度、温度、搅拌速度和时间等因素对蛇纹石硫酸浸出率的影响，并通过动力学分析了解浸出过程的本质。
二、实验1. 材料与方法实验所用蛇纹石来自当地矿山，经破碎、过筛、清洗等预处理步骤后，用于硫酸浸出实验。
硫酸为实验中的酸源，其他试剂均为分析纯。
实验过程中采用湿法浸出法，通过控制不同工艺条件，观察蛇纹石的浸出情况。
2. 实验过程（1）酸度控制：分别在蛇纹石硫酸浸出过程中设置不同酸度（如1:1、2:1、3:1的硫酸镁溶液与蛇纹石的质量比），观察浸出效果。
（2）温度影响：在一定范围内改变浸出温度（如30℃、40℃、50℃），观察温度对浸出速率的影响。
（3）搅拌速度：调整搅拌速度（如慢速、中速、快速），观察其对浸出过程的影响。
（4）时间控制：设置不同的浸出时间（如30分钟、60分钟、90分钟），研究时间对浸出率的影响。
3. 数据分析实验数据通过Microsoft Excel进行整理和分析，利用图表和统计方法直观地展示各个工艺条件下的浸出效果。
三、结果与讨论1. 酸度对蛇纹石硫酸浸出率的影响实验结果表明，随着酸度的增加，蛇纹石的硫酸浸出率逐渐提高。
当酸度达到一定值后，浸出率趋于稳定。
因此，选择合适的酸度是提高蛇纹石硫酸浸出率的关键因素之一。
2. 温度对蛇纹石硫酸浸出率的影响实验数据显示，随着温度的升高，蛇纹石的硫酸浸出率逐渐增加。
然而，当温度超过一定值时，浸出率增长放缓。
因此，选择合适的浸出温度对于提高蛇纹石硫酸浸出率具有重要意义。
3. 搅拌速度对蛇纹石硫酸浸出率的影响实验结果表明，随着搅拌速度的增加，蛇纹石的硫酸浸出率逐渐提高。
这是因为搅拌可以促进蛇纹石与硫酸的接触和混合，从而加快浸出过程。
4. 时间对蛇纹石硫酸浸出率的影响实验数据显示，随着时间的增加，蛇纹石的硫酸浸出率逐渐提高。
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锌焙砂浸出过程动力学实验
一实验目的
锌焙砂浸出就是使ZnO尽量溶解，并希望其它组分不溶解或溶解后又再沉淀进入渣中，达到锌与这些杂质组分有效分离的目的。
本实验通过锌焙砂的浸出，了解锌焙砂的粒度、浸出温度、浸出时间、酸度对浸出率的影响，绘制浸出率-时间（η-t）关系曲线图，根据数据判断该浸出过程属于哪个速度控制阶段控制，加深对浸出过程动力学理论知识的理解，同时熟悉分析锌的基本方法。
二实验原理
氧化物料的浸出反应，属于液-固两相反应，对于本实验采用硫酸溶液浸出锌，化学反应式为：
MeO+H2SO4=MeSO4＋H2O
对于液固反应体系,一般分五个步骤进行,即扩散-吸附-化学反应-解吸-扩散.在这五个步骤中最慢的那个环节就是决定反应速度快慢的关键,我们称之为控制性步骤.本实验中,主要是化学反应与扩散.
影响浸出速度的因素有:浸出液温度、颗粒大小、搅拌、溶剂浓度等在一定范围，适当提高反应体系温度、减小颗粒尺寸、加强搅拌、提高溶剂浓度可以起到提高反应速度的效果。
锌焙砂的浸出是颗粒体积不断缩小的过程，根据数学推导可以得出该“缩核模型”的速度表达式为：
1-(1-α)1/3=(1/3)KS0τ
α-浸出率；
τ-反应时间；
K-单位面积的浸出速度；
S0-颗粒起始面积。
通过分析化验得出锌的浸出率，代入上述公式，检验数据是否使等式两边相等。
如果符合，证明锌焙砂的浸出在该条件下属于化学反应控制。
三实验仪器与试剂
①仪器等
变频电动搅拌器、滴定台、滴定管、移液管、洗耳球、锥型瓶、电炉、坩埚钳、玻璃漏斗、滤纸、吹气瓶
②试剂药品
1.硫酸
2.锌焙砂
3.醋酸
4.醋酸钠
5.乙二胺四乙酸二钠
6.锌标准液（1mg/ml）
7.氨水8.乙醇9.二甲酚橙 1.0甲基橙11.KF 12 H2O2 13维生素C 14硫脲15盐酸16氯化铵
四实验步骤
1 用电子天平准确称取某一粒度范围的锌焙砂 4.85g,放入温度恒定（室温
~80℃）、盛有400ml浓度为100g/L的硫酸溶液的烧杯中；
2 开动电动搅拌器，控制转速在200-350r/min,使之匀速搅拌;
3 每隔一段时间（5-10min）,用移液管准确取样2-4ml,分析溶液中锌的含量；
4 待实验进行到所需时间或氧化锌溶解完毕，既停止实验，关闭所有设备电源；
5 将所得实验数据进行整理，作出浸出率与时间的关系曲线，并据此判断该条
件下浸出的控制性步骤。
6 清理实验室，并获得指导人员许可后方可离开。
锌的分析方法
锌的分析步骤：
1试剂的配制
醋酸-醋酸钠缓冲液（PH=5.5-6）
结晶NaAc 200g+HAc 9ml+水，配制成1000ml；
乙二胺四乙酸二钠溶液（0.0154M）带结晶水的乙二胺四乙酸二钠0.0154mol加水溶解并定容成1000ml；
锌标准液（2mg/ml）准确称取高纯锌（99.99%）2g,倒入容量瓶中，缓慢加入盐酸使之溶解，定容为1000ml；
二甲酚橙指示剂(0.5%) 0.5g二甲酚橙指示剂溶解在乙醇与水（按70份乙醇与30份水配比）中定容为100ml；
甲基橙指示剂（0.1%）0.1g甲基橙用去离子水溶解配制成100ml;
氨水（V/V）1:1
盐酸（V/V）1:1
KF溶液25% 100ml水溶解KF25g；
维生素C溶液100g/L。
2分析步骤
吸取浸出液2-3ml于250ml锥型瓶中，加水稀释至100ml,加氨水10ml摇匀,缓慢加入H2O2 4ml，加热微沸，趁热过滤，滤纸用水洗涤后弃之，滤液加入1g氯化铵后赶氨除H2O2，必须赶氨到溶液无氨味，体积大约控制30~40ml，加热过程必须不断摇动锥型瓶。
稍冷，加入KF溶液2ml，摇匀，加入甲基橙2滴,若指示颜色为黄色，用盐酸调节至刚好变红为止，然后用氨水滴至刚变为黄色，并过量一滴，加入饱和的硫脲5ml，维生素C溶液5ml，HAc-NaAc缓冲液20ml,二甲酚橙溶液2~3滴，用EDTA标准液滴定至溶液由紫色变为亮黄色为终点。
计算溶液中锌的含量m(g/L)：
m=V*T/G
式中；
V-消耗乙二胺四乙酸二钠溶液的体积，ml；
T-乙二胺四乙酸二钠滴定液对锌的滴定度，mg/ml；
G-所取测试溶液的体积，ml。