成都科技大学学报年第三期稀盐酸道接浸取攀枝花钦精矿反应动力学的研究金作美’段朝玉邱道常攀校花资源研究主针对攀枝花地区钦精矿的特点采用稀盐酸直接浸取钦精矿制取人造金红石产辰虽然是加工高钙镁钦精矿的有效途径位不够高的缺点但在工业生产工艺中还存在反应时间长和人造金红石品为此我们进行很有必要进一步探讨强化反应过程和提高反应速度的途径了稀盐酸浸取攀枝花钦精矿反应动力学的研究原试验所用原料为攀枝花钦精矿料和设备组成见表试验在一个封升的塘瓷反应罐内进行无夹套蒸汽间接加热转分,反应器搅拌轴采用机械密压力可达表压仍搅拌速度反应时设备密闭表攀枝花钦精矿组成…坐…竺…竺些坐竺…竺丛竺显竺皇瞥只厄于户竺生二刽兰兰兰兰…昌。。。…“”“试验结果和讨论一般而言影响多项反应动力学的因素有矿粒度盐酸浓度盐酸用量温度等由于为消考虑到在稀酸浸取钦铁矿中最有代表性的是除盐酸用量对浸取的影响浓度的盐酸因此固定了盐酸浓度采用较大的矿酸比,矿粒度通过目在试验中重点研究了不同温度和时间下稀盐酸浸取攀枝花钦精矿时对反应速度的影响不同温度下铁钦浸取率和时间的关系常压下‘盐酸的沸腾温度为加压至无。饥表压稀盐酸的沸腾温度为本认验有东升冶妹厂工人同志参加工作一左右在进行试验的设备条件下我们选择试验的温度范围是每次试验量加矿下公斤温度误差士现将温度为和等温条件用稀盐酸浸取钦精矿在不同时间下所得的铁钦浸取率数据分别绘于图一在三个温度条件下铁的浸取率都随着浸取时间延长而增加从图一可以看出在初始阶段铁浸取率提高甚快从图一在以后逐渐减缓还可以看出钦精矿中二价铁浸取率远远大于三价铁的浸取率在温度因而总铁的浸取率始终低于二价铁的浸取率一一条件下反应六小时三价铁浸取率皆而在相同一范围提高温度和继续延长时间小时对三价铁总浸取率没有明显提高的试验条件下反应二价铁在时的浸取率皆可达到以上以上即使在,常压铁的浸取率下反应个小时以后二价铁的浸取率亦可达到由此可以看出在钦精矿中三价铁含量增高对用稀盐酸直接浸取钦精矿是不利的它将延长反应时间和降低总设取牟义。,。凡石介夕衅产」和于尹赶劝助翻创抓酬川动阳加勒加牙切乙下鲁六气瓷已二边动图时铁钦浸取率和时间的关系又由图一可以看出图时铁钦浸取率和时间的关系图时铁钦浸取率和时间的关系在反应前期随着温度的升高不论二价铁或三价铁的浸取率左右均显著提高如反应一个半小时后在下二价铁的浸取率为在而在时二价铁浸取率可达为又如反应二小时时三价铁的浸取率为而在由此看来采用加压浸取方案以提高反应温度对加快浸取速度提高浸取率是很有效果的骨架中而各异这究竟是何原因我们将在下一节中进行分析钦在浸取过程中的行为与铁完全不同在稀盐酸浸取钦精矿时大部分钦残留在钦铁矿有少部分钦在升温过程和反应初始阶段溶解于稀盐酸中并随浸取温度的升高而降低其溶解量因浸取温度不同低时钦离在温度为。一范围内浸取攀枝花矿磷时钦浸取率约在一之间并可看出攀枝花矿含磷低和一。子的水解不受磷的抑制间增加而不断降低因而水解开始的时间都很快随着钦离子的水解故钦浸取率随时由图一可以看出在温度为时反应一小时钦的浸取率皆在不考虑机械损失以下当温度为时反应小时后钦浸取率可在以下因此若在常压或加压情况下钦的回收率皆可达到一以上多相化学反应动力学方程式稀盐酸直接浸取钦精矿的主要反应为选择性浸取固门’十其主要反应方程式如下二仇固液……“…”……由反应式可以看出这个多相反应过程稀盐酸浸取钦精矿是一个固液多相化学反应过程稀盐酸浸取钦精矿的可能包括下面五个过程盐酸分子扩散到钦精颗粒表面的界面层盐酸分子进一步扩散通过固体膜盐酸分子与钦精矿颗粒发生化学反应反应所产生的可溶性化合物扩散通过固体膜从矿颗粒表面的界面层向溶液扩散反应所产生的可溶性化合物取钦精矿的反应过程究和探讨的问题由式而整个浸取过程的反应速度却是由上述五个步骤中最慢的一个步骤控制稀盐酸直接浸是属于扩散控制还是化学反应控制或是中间控制这正是我们研可以看出在反应开始时虽然因为有化学反应进行要耗去部分盐酸但由于物系中酸矿比较大因而溶液本体中盐酸浓度变化不大而在钦精矿颗粒表面液膜中的盐酸却由于参与化学反应而不断耗去因而在溶液和界面液膜上的盐酸的浓度梯度大所以盐酸分子在盐酸溶液中扩散到钦精矿颗粒表面的速度是足够高的具有较大的溶解度的一段时间内又反应生成的可溶性化合物因此在矿颗粒表面的液膜中浓度较高所以在反应开始的相当长反应产物向溶液中扩散的速度也是相当快的反应中形成的固体是残留在钦铁矿骨架中因此我们认为在反应开始后的相当长的一段时间内整个反应过程可能是属于化学反应控制另外在稀盐酸浸取钦精矿的反应过程中有少部分钦精矿按下式进行反应,固液今二“液“液……反应生成的钦离子“液又会按下式发生水解“液一“固〔‘〕液……水解产物面上“可以在溶液本体中析出但也可能沉积在尚未反应完的钦精矿颗粒表这样在钦精矿颗粒表面上就有形成水解产物固体膜的固体膜的可能性若在钦精矿颗粒表面形成样则反应动力学将受这一层固体膜特性的影响如果形成的固体膜是疏松多孔可透性薄膜则盐酸进入界面将不受阻力反应仍和不形成固体膜一属于化学反应控制类型若将矿粒近似看作球形则反应过程应符合多相化学反应动力学方程式一一含二里旦,户〕…………式中表示反应分数尹为该实验条件下之反应速度常数为相应的浸取时间如果在矿粒表面上形成的固体膜不是疏松多孔而比较致密此时反应属于扩散控制类型〔一则固体膜的阻力不能忽视反应过程应符合简德尔动力学公式一‘含〕‘〔〕……或符合克兰克一金斯特林一布劳希特因动力学公式〔〕一兰和一一号‘……式中分别将的意义同式等温条件下所得之亚铁浸取率实验数据含和相应之一用上述公式作进行数学分析算出一一值并以一一一含为纵座标对时间图见图同法又分别以〔一一,号〕一一含〕和一号号一一一号为纵座标对时间作图略从〔图和号一一图上得到的均不是直线关系这说明了稀盐酸直接浸取钦精矿的反应过程不符合简德尔动力学公式力学公式从图也不符合克一金一希动看出〔一一一含〕图上皆口佗吞日一今夕洲加仰一柳时亡中图正衣和时间系弄高到吃时辰应速度常数约增高倍温度由‘的关升高至,如时反应速度常数约增大倍反应速度常数随温度升高而增加是十分明显的由此可知以前用浓度稀盐酸浸取攀枝花钦精矿时在亚铁浸取率总铁浸取率整个反应过程为化学反应控制一在此阶段用加压方式升高反应温度十分有利可以明显提高反应速度改为加压一根据此动力学的研究将稀盐酸直接浸取攀枝花钦精矿由常压品位由使反应时间比原来缩短一倍提高到在以后的反应阶段里,一方面由于溶液中盐酸浓度降低氯化亚铁浓度不断增高所以盐酸向旷粒表面的扩散速度以及氯化亚铁由界面层向溶液的扩散速度均减缓另一方面这时由于大部分铁已被选择性浸出盐酸必须通过保留在钦铁矿骨架中的层继续向矿粒内部扩散而和残留铁作用制因而整个反应过程逐渐由化学反应控制过渡进入扩散控活化能之针算当反应过程属于化学反应控制时方程式一一,则反应速度常数与温度的关系服从阿累尼鸟斯八………………上式又可改写为无一一以和表作图如图所示其数据列于表值不同温度时之鹭一﹃︸叫洲一,义一一理一图夕一图由图求得直线斜率为。。卡一由此计算得出△卡克分子活化能在克分子以上这又进一步证明了上述反应阶段属化学反应控制结在温度以后逐渐延缓论等温条件下和研究了稀盐酸直接浸取攀枝花钦精矿之铁钦浸取率和时间的关系铁的浸取皆随时间延长而增加二价铁浸取率在开始阶段浸取率提高甚快在铁浸取率以前铁之浸取率随温度提高而显著三价铁之浸取率最高在增加一在试验条件下发现三价铁之浸取率显著低于二价铁之浸取率范围而二价铁之浸取率可高达以上钦之浸取率在升温和开始阶段可达以后由于钦离子的水解以下故钦浸取率随时间增加而不断降低以下故理论上钦回收率可在在以上下最后钦浸取率在在在温度一范围内稀盐酸直接浸取攀枝花钦精矿之反应过程在亚铁浸取一率总铁浸取率以前符合多相化学反应动力学方程式在试验条件下之反应速度常数,二豆二‘表明在此阶段为化学反应控制值时为’时为倍“时为提高至当温度由反应速度提高提高至时一反应倍速度提高当温度由时倍将稀盐酸直接浸取攀枝花钦精矿由常压品位由改为加压使反应时间比原来缩短提高至当亚铁浸取率达总铁浸取率以后反应逐渐进入扩散控制区参成都科技大学“考文献”稀盐酸直接浸取攀枝花钦精矿反应机理探讨《冶金原理》美哈伯斯著本文年月日收到上接第十页在的一范围内研究了杂质在浸取过程中之行为在一小时内以上。,以上”几可浸取出来’。。浸出一在半工业试验中可达乎全部进入溶液取和在稀盐酸中基本上不被浸取,但硫可在产品锻烧时以切高逸出磷最初为酸所分解而进入溶液继后为产品吸附而不能除去因此钦精矿中’基本上不为稀盐酸所浸在产品中几乎成倍地集富达到一不利于产品品位的提高稀盐酸直接浸取钦精矿所得之二氧化钦富集物来只是初具金红石雏型锻烧产品相比虽有金红石型的特微衍射线但看。结晶程度很不好且有部分偏钦酸存在所以和天然金红石及其衍射线强度较低在结晶程度很差的金红石晶格空隙内还充填了不少结构水,含量为一为提高产品品位和得到结晶良好之金红石型高温锻烧提供含水量合格的优质沸腾氯化原料都必须经过参考文献特许公报有色金属昭一了俄凡峨眉矿产综合研究所等攀枝花铁矿中有益元素及其在生产过程中的分布和赋存状态的研究同上攀枝花钦精矿物相鉴定报告单《稀盐酸直接浸取攀矿反应动力学的研究》成都科技大学盐酸法加工钦铁矿实俄阮本文年月日收到
