什么是浸取?

[拼音]：jinqu

[外文]：leaching

又称浸出。用适当的溶剂处理固体物料（如矿石、精矿或焙砂等），选择性地溶解其中一种或几种有价金属，使之与固体物料中不溶解的组分分离的过程。这是一般湿法冶金流程中的第一步作业。

常用的工业浸取剂有酸、碱、氨和盐类等的水溶液。根据所用的浸取剂的不同可分为酸浸、碱浸、氨浸、氰化物浸取、氯化物浸取和有机溶剂（如乙二胺、乙腈）浸取等。浸取剂的选择主要考虑被处理原料的特性、浸取的效果和经济因素等，既要达到浸取率高和选择性好，又要使用方便、经济和能再生循环使用。例如，含酸性脉石为主的铀矿石应采用酸浸，含碱性脉石为主的铜矿则宜采用氨浸。中国株洲冶炼厂和沈阳冶炼厂的湿法炼锌车间，采用锌电解的废液作为锌精矿焙砂的浸取液。

在湿法冶金中，浸取不仅是溶解过程，常常伴随有氧化、还原等化学反应，而且大多数涉及液、固、气三相的多相反应。从物理化学观点看，浸取过程应在化学热力学因素较有利的条件下进行。

在浸取的化学热力学中，常用水溶液的电势-pH图研究浸取反应中各组分平衡的条件及存在范围。在水溶液中，铜的各种形态稳定存在的热力学条件，可用25℃时的Cu－H2O系电势-pH图说明（见图）。因为氧线(a)在铜线之上，当有氧存在时，铜在整个pH范围内都能被氧化，并分别在不同的pH下可得到不同的氧化产物。如果要使铜呈稳定的Cu2+形态进入溶液，显然要在有氧或其他氧化剂存在的条件下尽可能地使浸取液保持较小的pH。由于氢线(b)在铜线之下，所以当有氢存在时所有呈氧化态的铜都能被氢还原为金属铜。

在湿法冶金浸取过程中，除使用Me-H2O系电势-pH图外，还发展了Me-L-H2O系电势-pH图；其中Me表示金属，L表示NH3、Cl-或CN-等。除室温(25℃)下的电势-pH图外，还绘制了高温(100～300℃)电势-pH图，以满足高温加压浸取的需要。

影响浸取速度的因素很多，包括浸取物料的组成、结构和粒度，浸取剂浓度，温度，搅拌速度和矿浆粘度等。研究浸取过程的速度和反应机理，属于化学反应动力学的范畴。目的是要查明影响浸取过程的主要因素或控制步骤，探索强化浸取的途径。

浸取反应速度取决于反应进行的扩散传质过程，还是取决于反应进行的动力学过程，一般可通过实验确定。例如进行浸取温度效应试验，测定反应表观活化能数值，可以作为判别根据之一。总的说来，扩散传质过程较慢，往往成为浸取过程的控制步骤或决定性因素。如果浸取速度由固液界面的反应控制，则应减小颗粒的粒度。如受外扩散即颗粒外围流体边界层的扩散控制，则应加强搅拌速度。

结合浸取动力学开展反应工程学的研究，建立浸取过程的数学模型，目的是便于工程上应用、设计放大和进行自动化控制。目前已提出的模型有颗粒表面收缩核心模型、颗粒崩解模型、多孔扩散模型和混合模型等。

浸取过程一般可以在常压和低于100℃的温度下进行。为强化浸取过程，50年代以来发展了加压浸取技术，即在密闭的反应容器内进行加压高温浸取，主要特点是：

（1）提高浸取温度，加快浸取速度，从而大大地缩短浸取时间；

（2）加压浸取能使一些在常温常压下不能进行的化学反应成为可能；

（3）加压可以使某些气体（如氧气）或易挥发性的试剂（如氨）在浸取时有更高的分压，使反应可能在更有利的条件下进行。在处理铝矿、铀矿和镍矿时，工业上已经采用加压浸取技术。中国郑州铝厂使用加压碱浸法处理铝土矿生产氧化铝。加拿大于1981年新建成一座加压湿法炼锌厂，直接处理硫化锌精矿，生产锌和副产单质硫。

湿法冶金所用的加压浸取，一般温度为100～200℃，压力为 1～50公斤力/厘米2。70年代以来，还研究了在更高温度和压力下的浸取反应，如在加压碱浸铝土矿时，把温度提高到300℃和压力提高到100公斤力/厘米2左右，反应可以在几分钟内完成。

浸取的方法较多，如就地浸取、细菌浸取、堆浸和槽浸等。工业上广泛使用的是槽浸，即先将矿石磨细，有时需要先经氧化或还原焙烧，然后在搅拌槽内加入溶剂浸取。浸取流程可以是一次或多次并流浸取，也可以是多级逆流浸取。浸取设备有浸滤槽和搅拌槽等，后者又分机械搅拌、气体搅拌和管道反应器等。

例如：

（1）将固体物料进行超细振动研磨，把颗粒磨细到几微米再进行浸取；

（2）寻找新的催化剂以加速浸取过程，如发现银离子对某些硫化铜矿浸取有催化作用；

（3）硫化矿的活化浸取，使矿物晶格破坏或转变后再浸取；

（4）阳极电溶解和阴极电还原析出金属产品；

（5）将有机溶剂或非水溶液用于浸取过程。

参考书目

A.R.Burkin，The Chemistry of Hydrometallurgical Processes， Spon.，London，1966.H.Y.Sohn & M.E.Wadsworth， ed.， Rate Processes of Extractive metallurgy，Plenum，New York，1979.