机械活化强化矿物浸出过程的研究进展

综述了近10年来国内外关于机械活化强化矿物浸出的研究工作,包括机械活化对矿物原料性质的影响,对强化矿物浸出的效果及作用机理,强化矿物浸出反应动力学.最后对机械活化的研究发展前景进行了展望.     

机械活化方式对攀枝花钛铁矿浸出强化作用

对滚筒球磨、行星球磨和搅拌球磨不同设备机械活化攀枝花钛铁矿及其浸出反应进行了研究.结果表明;机械活化可以强化钛铁矿的浸出过程;搅拌磨强化浸出的效果最好;行星磨次之;滚筒磨最差.活化后的钛铁矿浸出活性与其晶胞在c轴方向的显微应变增大有关;而与a轴和b轴方向的显微应变关系不大.搅拌磨活化时能产生更细小的矿物颗粒;在c轴方向有更大的显微应变以及在颗粒表面有更高的表面活性;浸出活性更高.钛铁矿的浸出效果与有效的活化效果有关;而活化效果与机械力的强度和类型都有关.     

机械活化对氧化锌矿碱法浸出及其物化性质的影响

研究了不同活化时间、活化方式对云南兰坪低品位氧化锌矿碱法浸出的影响. 结果表明,当浸出液NH4Cl浓度2.0 mol/L、NH3×H2O浓度1 mol/L、温度30℃、浸出液与浸出矿样液固比为10 L/g时,未活化矿样浸出90 min浸出率仅为60.08%,而活化90 min矿样浸出90 min的浸出率为69.36%,为可浸出含锌物相的103.97%;先磨后浸的强化效果优于边磨边浸. 不同活化时间、活化方式不仅造成矿物的形貌、粒度分布不同,而且使矿样在球磨过程中的物相转化存在差异：活化与浸出步骤分离时,球磨过程发生了机械化学反应,矿样中ZnS被氧化成利于浸出的物相,从而比两步骤合并的浸出效果好.     

锂辉石-氧化钙烧结法提锂的物相重构与动力学

对锂辉石-氧化钙烧结过程进行热力学分析;绘制了各反应Gibbs自由能与温度的关系图。结果表明;Al₂O₃会优先和Na₂O、Li₂O、K₂O反应;然后与CaO反应生成CaO·Al₂O₃;而且烧结温度需高于1060℃以保证LiAlSi₂O₆能够完成晶形转变。并探讨了锂辉石-氧化钙烧结法提锂的反应机理。考察了不同烧结条件对锂浸出率的影响并对熟料进行X射线衍射（XRD）分析表征。实验结果表明;在配料比为1∶1.25、烧结温度1150℃、烧结时间60min时;锂的浸出率达到92.14%;熟料中的主要物相为Ca₂SiO₄与LiAlO₂。利用XRD和扫描电镜-能谱联用仪（SEM-EDS）对熟料与浸出渣的物相、显微形貌及元素分布情况进行了分析表征。为了确定烧结反应的控制性步骤;在最优烧结条件的基础上对烧结过程进行动力学分析;结果表明;锂辉石-氧化钙烧结体系属于球形颗粒三维界面化学反应控制;烧结过程的动力学拟合方程为。     

机械活化强化锌焙砂中锌的浸出

锌精矿焙烧阶段产生的铁酸锌(ZnFe₂O₄)是一类具有尖晶石结构的复合氧化物,性质稳定,不溶于稀酸和碱,在常规浸出条件下,仍有20%的锌以铁酸锌的形式存在于锌浸渣中,导致锌精矿焙烧产物的锌浸出率不高,一般为80%左右。机械活化具有使矿物晶格产生缺陷,降低反应对温度、酸浓度等条件依赖程度的优点。因此,本文采用机械活化对锌焙砂进行预处理,以硫酸为浸出剂,研究了机械活化时间、球料比、硫酸浓度、液固比、温度对锌的浸出率及其他杂质离子的影响规律。结果表明：锌的浸出率随机械活化时间的延长呈现出先增大后降低的趋势。机械活化(H₂C₂O₄·2H₂O与锌焙砂的质量比为3.60%,球料比为2∶1,球磨时间10min)-酸浸(70g/L H₂SO₄,液固比为10∶1,温度为35℃)工艺结果表明,锌的浸出率为87.61%,与未机械活化时相比(82.59%),锌的浸出率提高5个百分点。机理分析表明,机械活化使锌焙砂颗粒粒径变小,产生晶格畸...     

机械活化强化二氧化硫脲漂白高岭土的试验研究

以星子高岭土为原料,在常温弱碱(T=25℃,p H=8)条件下采用机械活化强化二氧化硫脲(TD)漂白高岭土。考察了活化时间、行星磨转速和TD用量对高岭土除铁效果的影响。采用X射线衍射、扫描电镜表征试样,结果表明:机械活化强化TD漂白高岭土中的最佳条件为:TD用量为高岭土质量的0.6%,转速为400 r/min的行星磨球磨处理时间120 min。此时,铁的去除量可达2.51 mg/g,烧成白度可达75.18%,比原矿提高10.95%。     

铜尾矿浮选明矾石精矿中有价元素直接碱浸动力学及过程强化

作为一种多元素矿物,紫金山铜尾矿浮选明矾石精矿有望成为铝、钾和镓等元素的替代资源。相对于传统工艺,KOH溶液直接浸出明矾石精矿可以避免高能耗的热分解过程,同时降低杂质离子的干扰。本工作研究了铜尾矿浮选明矾石精矿在KOH溶液中的直接浸出行为特性,重点研究了不同碱浓度和温度下精矿中多元素浸出率随时间的变化规律,并结合动力学分析阐明了精矿直接碱浸反应的控制步骤;在此基础上,引入机械活化促进精矿中有价元素的高效浸出。结果表明,在实验条件下精矿直接碱浸过程中仅发生明矾石相的分解;提高KOH浓度和浸出温度可使元素浸出速率快速增加;根据经典的液-固反应收缩核模型的动力学理论,分析发现浸出反应符合化学反应步骤控制。机械活化使精矿粒径降低、比表面积增加、非晶化程度提高,从而使精矿的反应活性增强,使铝、钾和镓的浸出速率提高。     

机械活化固相共反应剂法制备硬脂酸淀粉酯

以木薯淀粉为原料,硬脂酸为酯化剂,乙酸酐为共反应剂,采用机械活化共反应剂法制备硬脂酸淀粉酯。以取代度为评价指标,考察共反应剂用量、酯化剂用量、预反应温度、预反应时间、酯化反应时间等对酯化反应的影响,并用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对产物进行表征。实验表明,硬脂酸和乙酸酐摩尔比1∶1. 5,酯化剂用量为30%淀粉干基,预反应温度80℃,预反应时间1 h,机械活化温度60℃,机械活化时间1 h,得到淀粉酯最高取代度为0. 086 7。红外光谱与核磁表明淀粉成功酯化,并同时含有乙酰基与硬脂酸基两种不同长度的碳链。     

机械活化固相共反应剂法制备硬脂酸淀粉酯

以木薯淀粉为原料,硬脂酸为酯化剂,乙酸酐为共反应剂,采用机械活化共反应剂法制备硬脂酸淀粉酯。以取代度为评价指标,考察共反应剂用量、酯化剂用量、预反应温度、预反应时间、酯化反应时间等对酯化反应的影响,并用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对产物进行表征。实验表明,硬脂酸和乙酸酐摩尔比1∶1. 5,酯化剂用量为30%淀粉干基,预反应温度80℃,预反应时间1 h,机械活化温度60℃,机械活化时间1 h,得到淀粉酯最高取代度为0. 086 7。红外光谱与核磁表明淀粉成功酯化,并同时含有乙酰基与硬脂酸基两种不同长度的碳链。     

机械活化强化锌精矿焙烧脱硫的研究

分析了机械活化强化焙烧脱硫的机理,并对锌精矿进行了试验研究。结果表明,机械活化对锌精矿焙烧脱硫的强化效果非常显著。     

预焙烧活化低质铝土矿的碱液溶出机理与动力学

近年来;随着氧化铝产量急剧增加;我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足;多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿;优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此;低品位铝土矿资源的有效利用对我国氧化铝行业可持续发展具有重要意义。针对这一问题;本工作提出了一种硝酸钠与低品位铝土矿预焙烧活化耦合低碱溶液溶出的新方法。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段对铝土矿及预焙烧制的熟料进行表征;详细研究了预焙烧铝土矿碱液溶出氧化铝的温度、溶出时间、固液比等技术参数的影响;重点研究了预焙烧铝土矿低碱溶液溶出的机理与动力学。研究结果表明;添加硝酸钠预焙烧后;促使铝土矿的微观结构变得疏松;呈现出孔洞和沟壑结构;铝硅比为3.57的铝土矿经活化预焙烧后;使用较传统拜耳法溶出浓度更低的160 g(Na2O)/L的低浓度苛性碱溶液溶出;在溶出温度为270℃、溶出时间为60 min、固液比为300 g/L的条件下;氧化铝的溶出率可达87.22%;赤泥的铝硅比可降至0.88;该方法能有效提高低品位铝土矿中氧化铝的溶出率;并突破了拜耳法理论溶出率的限制;其动力学研究表明;预焙烧熟料氧化铝溶出的表观活化能为23.21 kJ/mol;其溶出过程为混合控制。     

高炉铝酸钙炉渣浸出过程动力学

研究了高炉铝酸钙炉渣的浸出动力学,考察了搅拌强度、浸出反应温度、浸出剂初始浓度及炉渣粒度对浸出速率的影响. 结果表明,浸出过程符合一级反应的收缩未反应核模型,宏观动力学方程为1+2(1-xB)-3(1-xB)2/3= 1.108exp(-1906/T)t,表观活化能为15.84 kJ/mol,过程速率为固膜内扩散速率控制. 通过实验数据验证,表明所得模型能较好地描述炉渣的浸出过程.     

混合铜矿酸浸动力学实验与计算

以混酸(H2SO4+HNO3)为浸取剂研究了混合铜矿浸出动力学,详细考查了温度、粒度以及浸取剂的浓度对反应速率的影响.结果表明:浸出过程的控制步骤为化学反应过程,浸出过程的表观活化能为45.73 kJ/ml,根据研究结果建立了反应的动力学方程.     

铬铁矿无钙焙烧渣的SO2还原解毒

系统地对铬铁矿无钙焙烧渣进行了表征,并研究了SO₂还原解毒铬渣,提出了机械活化与SO₂还原相结合的解毒工艺。结果表明,该铬渣主要物相组成是（Fe,Mg）（Cr,Fe）₂O₄和MgAlFeO₄,铬渣中Cr₂O₃含量为12.23%,铬渣粒径越小,含有的总Cr（Ⅵ）、水溶性Cr（Ⅵ）、难溶性Cr（Ⅵ）量越小。SO₂还原解毒铬渣工艺过程中搅拌能有效强化外扩散过程,液固比增大有利于铬渣中Cr（Ⅵ）的浸出,铬渣中Cr（Ⅵ）的浸出随温度升高先增加后急剧降低,反应体系中压力变化对铬渣还原解毒效果影响不大。优化的SO₂还原解毒铬渣条件为：压力0.1 MPa、温度60℃、搅拌速度500 r·min^-1、反应时间60 min,此时铬渣中Cr（Ⅵ）的去除率达90%;机械活化90 min的铬渣进行SO₂还原解毒60 min后,渣中的Cr（Ⅵ）去除率达到98.1%,含量降至25 mg·kg^-1以下,达到国家排放标准。     

难选氧化锌矿氨浸动力学

兰坪氧化锌矿氨浸的动力学实验表明,氧化锌矿的氨浸动力学遵从不生成固体产物层的未反应核缩减模型,即符合1–(1–a)1/3=[MkCn/(brd0)]t方程. 通过研究氨水的浓度、温度以及矿石粒度对难选氧化锌矿浸出速率的影响,发现氧化锌矿氨浸反应为一级反应,得到反应的活化能为11.1 kJ/mol,为边界层扩散控制.     

HCl-NaCl浸出铅锑合金氧化吹炼渣过程中锑的浸出动力学

用液-固多相反应的收缩未反应核模型研究了在HCl-NaCl浸出铅锑合金氧化吹炼渣过程中锑的浸出动力学. 详细考察了浸出温度、盐酸浓度、颗粒粒度对锑的反应速率的影响. 研究结果表明,从铅锑合金氧化吹炼渣中浸出锑过程的控制步骤为固膜扩散,表观反应级数为0.2775. 在实验选取的温度范围内,反应的表观活化能为7.656 kJ/mol. 根据研究结果,建立了浸出锑的宏观动力学方程.