实验三 浸出过程动力学
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。
电解锰渣中锰的浸出行为与动力学分析
此,在二次利用前,对锰、铁、铅等有价金属进行回
对 Mn 浸出率的 影 响,通 过 正 交 试 验 进 一 步 优 化
浸出条件,并基于 液 固 未 反 应 收 缩 核 模 型 建 立 了
收至关重要。酸 浸 是 一 种 成 熟 的 湿 法 冶 金 技 术,
电解锰渣中回收 锰 的 浸 出 动 力 学 模 型,探 究 了 其
关键词:电解锰渣;硫酸;浸出;锰;动力学;模型;机制
中图分类号:
TF803.
21;
TF792
文献标识码:
A
DOI:
10.
13355/
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i.
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2024.
01.
007
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电解 锰 渣 (
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文章编号:
1009
2617(
2024)
01
0039
与研究的热点领域。
电解锰 渣 的 资 源 化 再 利 用 主 要 包 括 制 备 水
泥、凝胶和耐火砖等建筑材料,但因其中所含重金
,因
高 浓 度 的 氨 氮 及 钙 、铝 等 元 素 ,酸 浸 液 的 后 续 处
70 ℃ 下 采 用 水 洗 —酸 浸 法 处 理 电 解 锰 渣 ,锰 回
[]
收 率 可 达 97.
第 43 卷第 1 期(总第 193 期)
2024 年 2 月
湿法冶金
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浸出过程的动力学基础
浸出过程的强化
• 矿物原料的机械强化 • 超声波活化 • 热活化 • 辐射线活化 • 加入催化剂：硫化矿浸出中加入HNO3
– 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。
1
• 动力学方程 1 (1 R)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
浸出过程的动力学基础
对于湿法冶金过程，由于温度较低，化学反应速度及扩 散速度都比较慢，因此很难达到平衡状态。实际生产过 程中的最终结果往往不是决定于热力学条件，而是决定 于反应的速度，即决定于动力学条件。 研究浸出过程动力学的主要任务就是查明浸出过程的控 制步骤，从而有针对性地采取措施强化。
浸 出 过 程 历 程 及 其 速 度 一 般 方 程
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。
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。
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。
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。
浸出动力学
dc S f k precip, f Q dt precip
，
P Q R
（5.39）
当矿物的溶解变成与一个或多个溶质组分如H+有关时，
表达式（5.36）就不能成为通用形式了。
在方程（5.36）中Sf通常写成表面积与溶液体积的
比值形式：
A Sf V
（5.40）
(5.4)
对于一个普通的基元反应
R P
i i i i
有
1 dcRi 1 dcpi V i dt i dt
(5.5)
实验中测出的通常是平均速率：
1 c Ri 1 c pi V i t i t
(5.6)
对于一个总反应，其反应速率等于反应最慢的基 元反应的速率，反应速率与反应物浓度的关系：
2．反应速率 反应速率的定义：单位时间、单位体积内反应物消耗或
产物生成的数量。对于与液相有关的反应，则是单位时
间、单位体积内反应物或生成物浓度的变化：
dc dt
产物： V
对于反应
dc dt
反应物： V
（5.3）
aA bB xX yY
1 dcA 1 dcB 1 dcX 1 dcy a dt b dt x dt y dt
k1 k2 A D C
在这个连串反应中，A是作用物，C是最终生成物，D是 中间生成物，k1和k2分别为第一步和第二步的反应速率常数。 在连串反应中，整个反应的速率由其中速率常数最小 的(通常是速率最慢的)一步所决定。这个最慢的反应步骤 称为整个反应的“速率控制步骤”。对于连串反应，不论 分几步进行，通常是最慢的一步控全局。如连串反应中， k1>>k2，则A很快地转化为D，而D变成C这一步就决定了整个 反应的速率。另一种极端情况是，如k1<<k2，则中间生成物 一旦生成，就会立即转化为C，因此反应的总速率就决定于 第一步。如果k1和k2相差不大，则整个反应的速率与第一步 和第二步都有关系。 在前面的臭氧反应例子中，较慢的第二步确定了反应 速率，所以这一步的速率k2称为速率确定步骤。
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。
浸出过程的化学原理
浸出过程的化学原理
浸出过程是一种化学反应过程。
在浸出过程中，可溶性物质从其固体物质中被一种溶剂取出。
这种取出的过程涉及化学热力学、动力学和传质原理。
化学热力学：浸出过程涉及化学热力学中的平衡定律。
根据这个定律，当在相互接触的两个相中，一个可溶性物质从其中一个相中扩散到另一个相中时，会生成一个平衡状态。
在这种平衡状态下，从可溶性物质中释放出的分子数量与被吸收的分子数量相等。
当达到这个平衡状态时，浸出过程停止。
动力学：浸出过程涉及到溶剂与可溶性物质之间的动态平衡，该平衡过程被称为扩散。
在浸出过程中，可溶性物质分子从其固体物质中逐渐扩散到溶液中。
这个过程取决于浸出液中的浸出速率、浸出温度、溶解度、颗粒尺寸和反应时间等因素。
传质原理：浸出过程的传质原理涉及物质从浓度高的相到浓度低的相的扩散。
在浸出过程中，浓度高的相指的是可溶性物质固体，而浓度低的相是指溶液。
在这个过程中，可溶性物质分子从高浓度区域向低浓度区域扩散，直到扩散平衡达到。
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。
影响铬焙砂浸出的因素及浸出过程动力学分析
钢 的特 性 ， 提高 钢 的韧性 、 磨性 、 耐 防腐 性等 。铬 是 不锈 钢 、 具 钢 、 珠 钢 等 钢 种 中 不 可 缺 少 的 元 工 滚
素 － 。金 属铬 主要 用 于 冶 炼 高 温 合 金 、 阻 合 金 、 ｌ Ｊ 电 精密 合金 和其他非铁 合金 如铸 铁合 金 、 基合 金 、 镍 电 热合 金 、 合金 、 钴 铝合金 、 铜合 金 、 钛合金 等Ｌ 。 ２ Ｊ
金属 铬 的 提 取 方 法 有 金 属 热 还 原 法 和 电 解 法【 ］ ３ 。金属 热 还 原 法将 铬 精 矿 配 与 白云 石 和 苏 打在 １ ０ ℃下 陪 烧 ， 硫酸 浸 出得 到 铬 酸 钠 溶 液 ， ００ 用 金属 热还 原法 中 的金 属 还 原 剂 有 铝 粉 、 粉 、 粉 镁 硅 等， 通常用 铝粉 作还 原 剂 。电解 法 有铬 酐 电解法 和 铬铵 矾 电解 法 ， 在铬 酐 电解法 中 ， 铬精矿 经焙烧 ～浸 出 一酸化 ， 后 得 到 铬 酐 ， 酐 在 水 溶 液 中进 行 电 然 铬 解 。 由此可 见无论 用 那 种方 法 制 备金 属 铬 ， 都需 要 将铬 精 矿 焙 烧 后 进 行 浸 出 一 ６。因 此 研 究 铬 焙 砂 ３ 浸出过程 的影 响因素及其 在溶 出过程 的动力 学行 为
有重 要 的理 论意义 和实 际意义 。
２ 影 响铬 焙 砂 浸 出的 主要 因素
２ １ 铬 焙砂粒 度对 铬酸 钠浸 出率的影 响 ．
将焙 烧所得 的铬焙 砂 细 磨 至全 部 小于 ３ ０ ｉ， ７（ ｎ 混均 后 分取 ５个试 样 ， 为 ２ ０ ， 后 对 每 一 个 样 均 ０ｇ 然 进 行细 磨全部 过相 应的检验 筛后 作为其 粒级 的试验
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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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 0
10 0.802 160.4 815 19.68 0.070
20 1.452 290.4 815 35.63 0.137
30 1.995 399 815 48.96 0.201
40 2.438 487.6 815 59.83 0.262
50 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=t
r k 0
n 0ρC ，ρ0n
0r 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。