浸出

浸出指的是用化學溶劑從固體中提取可溶物質的過程，又稱浸取。浸出用的化學溶劑稱為浸出劑;浸出後所得的溶液稱為浸出液，剩餘的固體叫殘渣。浸出 效果用浸出率表示，即固體中可溶性物質溶入浸出液中的百分率。濕法冶金中浸出的固體是礦石、精礦、焙砂或冰銅、煙塵、陽極泥等冶金中間產品。工業上 常用的浸出劑是水、酸、鹼及鹽水溶液。低品位原料的浸出要消耗大量溶劑，浸 出劑必須價廉並能經濟地再生。

基本介紹

• 中文名：浸出
• 外文名：lixiviate
• 學科：冶金工程
• 別稱：浸取
• 浸出劑：水、酸、鹼及鹽水溶液
• 影響因素：浸出原料的組成、結構和粒度等
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介紹

浸出又稱浸取、溶出、濕法分解。用適當的浸出劑選擇性地與礦石、精礦、焙砂等固體物料中某些組分發生化學作用並使之溶解而與其他不溶組分初步分離的濕法冶金單元過程。目前，世界上大約15%的銅，80%以上的鋅，幾乎全部的鋁、鎢、鉬都是通過浸出使之與礦物原料中的其他組分得到初步分離的。

方法分類

根據浸出劑不同可分為酸浸出、鹼浸出、氨浸出、氰化物浸出、氯鹽浸出、氯氣浸出、硫脲浸出、加入微生物的細菌浸出等。根據浸出過程的壓力可分為常壓浸出和加壓浸出。根據浸出的方式可分為就地浸出、堆浸、滲濾浸出、攪拌浸出、熱球磨浸出、管道浸出、流態化浸出和電浸出等。根據浸出過程反應的特點可分為氧化浸出和還原浸出。根據浸出流程可分為間歇浸出，連續浸出和多段浸出。

浸出劑的選擇

工業上常用的浸出劑有酸、鹼、鹽、氨和氯氣等水溶液。浸出劑的選擇主要依據被處理固體原料的特性、浸出效果和經濟因素，即既要得到高的浸出率和好的分離效果(浸出劑選擇性好)，又要來源廣、價格便宜、使用方便、可回收利用和利於環境保護。此外，浸出劑的選擇還要考慮與隨後作業的合理銜接。

浸出成分的溶解形式

浸出成分的溶解形式主要有：

(1)簡單溶解。固體物料的某些化合物本身易溶於水，在浸出時可簡單溶入水中。例如黑鎢精礦蘇打燒結料中Na₂WO₄的溶出和鋅焙砂中ZnSO₄的溶出。

(2)無價態變化的溶出。固體物料中某些組分與浸出劑作用時沒有發生價態變化的溶出。例如鋅焙砂中的ZnO、MgO和ZnO·Fe₂O₃用硫酸浸出時生成ZnSO₄、MgSO₄和Fe₂(SO₄)₃進入溶液，白鎢精礦Ca-WO₄ 用鹽酸浸出時生成鎢酸H₂WO₄。

(3)有氧化-還原反應的溶出。固體物料中某些組分在浸出過程中發生價態變化。例如閃鋅礦ZnS的加壓氧浸出，其中的硫便被氧化成元素硫留在浸出渣或氧化成SO2-4進入浸出液。

(4)有配合物生成的溶出。固體物料中某些組分在浸出過程中生成配合物進入溶液。例如紅土礦經還原焙燒後的氨浸出，鎳與氨以配位離子形態進入溶液;自然金礦的氰化物浸出，金與氰根形成金-氰配合離子進入溶液等。

影響因素

影響浸出率的因素有：浸出原料的組成、結構和粒度，浸出劑的濃度、溫度、攪 拌速度和礦漿濃度等。原料粒度細，比表面大，有利於浸出;但粒度過細則磨礦 費用增加，浸出後固液分離較困難。浸出劑濃度高則浸出速率快，但濃度過高， 浸出後有較多的浸出劑留下來未被充分利用，使浸出劑消耗增大。溫度高、可 溶物溶解度和浸出反應速率都會增大。礦漿濃度(礦漿中固體物料所占的質量 分數)低，相當於較少量的固體與較多的浸出劑作用，浸出速率就快。

實際上， 浸出過程採用的礦漿濃度為20—50%。礦漿濃度過低，所得浸出液中有價金 屬濃度亦低，浸出液體積增大。當浸出過程總速率受固體顆粒周圍流體邊界層 的擴散傳質控制時，加強攪拌有利於提高浸出速率，特別是有氣體參與浸出的 反應，攪拌有利於氣體的吸收。倘若浸出過程總速率受固液界面化學反應所控 制，則應減小固體的粒度。加壓浸出可使某些氣體(如O₂)或易揮發的試劑(如 氨)在浸出時有更高的分壓，有利於反應的進行。加壓浸出的溫度為100℃— 200℃，壓力為0.1 MPa—5 MPa。浸出方法有就地浸出、堆浸、槽浸、細菌浸出 等。工業上廣泛使用槽浸，即在浸出槽內進行，槽內固體物料不動，靠浸出劑滲 瀝流過物料層而浸出，浸出速率慢，適用於滲透性好、粒度不小的礦石。對於細 粉狀物料，則採用攪拌浸出法，用機械法或氣體對礦漿進行攪拌以加快浸出速 率。

浸出條件

浸出過程的熱力學條件

浸出是在有液、固、氣相參與下發生的一系列物理化學變化過程：常用標準反應吉布斯自由能變化△Gθ、平衡常數K或電位-pH圖來判斷浸出過程的熱力學條件。在一定反應溫度下，標準反應吉布斯自由能變化的負值愈大，表明浸出反應的可能性及進行的限度愈大。當浸出反應達到平衡時，其熱力學平衡常數愈大，表明該反應的限度愈大。電位-pH圖常用於判斷浸出過程各組分的穩定存在範圍，可能發生的反應及其平衡條件，據此擬定合理的浸出工藝參數。

浸出過程的動力學條件

影響浸出速度的因素主要有固體物料的組成、結構和粒度，浸出劑濃度、浸出溫度、液固相相對流動的速度和礦漿粘度等。浸出是一複雜的多相反應過程，浸出速度不僅取決於化學反應速度，而且也取決於邊界層或固體膜的擴散傳質速度。當浸出過程速度受化學反應速度控制時，要提高浸出劑的濃度和浸出溫度，減小固體物料的粒度以增大固體顆粒的反應表面積。當浸出過程速度受液-固相間擴散傳質速度控制時，提高反應速度的有效措施是增大固液相間的相對流動速度，例如可通過提高攪拌強度來實現。

存在問題及改進方向

由於所用浸出劑對欲浸出的礦物成分具有選擇性，因而浸出過程的分離效果好，適宜處理低品位和複雜礦物原料。但浸出還存在一些需進一步解決的問題。

(1)一般的浸出過程溫度低、反應速度慢，致使浸出設備龐大，單位廠房面積的產能低。解決這一問題的主要途徑有：強化浸出過程，例如推廣採用高溫、加壓浸出技術;研究提高固體物料顆粒反應活性的活化措施，包括機械活化、熱活化、超音波活化和輻射活化等;開發有利於提高反應速度的有效催化劑及催化技術;套用具有高傳質速率的諸如流態化浸出、管道浸出和熱球磨浸出等工藝與設備。

(2)為提高浸出過程的速度和浸出率，往往需用過量很多的浸出劑。因此，開發具有高選擇性的浸出劑和相應的浸出工藝，以及開展浸出劑的再生利用，儘可能降低浸出劑的消耗，對充分發揮浸出過程適於處理低品位及複雜礦物原料的這一優勢，具有十分重要的意義。

(3)浸出往往在具有強烈腐蝕性的介質中進行，浸出設備的腐蝕常常成為制約浸出工藝工業套用的重要因素。因而加強對高效而廉價的防腐材料及耐腐蝕浸出設備加工製造技術的研究和推廣套用，對拓寬浸出的套用範圍具有特殊意義。