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文档简介
浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess课程导入
Courseguide矿物浸出反应是属于水溶液与固体物质之间的多相反应体系,在多相体系中,反应是在相界面上发生的。Mineralleachingreactionisaheterogeneousreactionsystembetweenaqueoussolutionandsolidmatter.
Intheheterogeneoussystem,thereactionoccursatthephaseinterface.+
林忠
Lin
Zhong
主讲教师
Lecturer课程导入
Courseguide结晶
——
化学反应过程Crystallization-chemicalreactionprocess扩散过程Diffusionprocess溶剂向相界面迁移Solventmigrationtowardphaseinterface反应产物由相界面排开Thereactionproductsaredisplacedbythephaseinterface反应过程
Reactionprocess浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess课程导入
Courseguide浸出反应总速度取决于步骤中最慢的一个过程。Theoverallrateoftheleachingreactiondependsontheslowestoneofthesteps.浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess课程导入
Courseguide浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess固
Solid液
Liquid白钨矿的盐酸浸出
Hydrochloricacidleachingofscheelite固
Solid液
Liquid闪锌矿的高压氧浸
Hyperbaricoxygenleachingofsphalerite气
Gas课程导入
Courseguide浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess固
Solid液
Liquid白钨矿的盐酸浸出
Hydrochloricacidleachingofscheelite固
Solid液
Liquid闪锌矿的高压氧浸
Hyperbaricoxygenleachingofsphalerite气
Gas浸出槽
Leachingtank浸出过程控制
Leachingprocesscontrol浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess化学反应控制
Chemicalreactioncontrol
外扩散控制
Externaldiffusioncontrol内扩散控制
Internaldiffusioncontrol混合控制
Hybridcontrol化学反应控制
Chemicalreactioncontrol主要研究浸出过程为化学反应控制的浸出分数与时间的关系。
Therelationshipbetweenleachingfractionandtimeoftheleachingprocesscontrolledbychemicalreactionwasprimarilystudied.UO2粉末在碳酸钠中溶解的动力学曲线
KineticcurvesofUO2powderdissolutioninsodiumcarbonate浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess设有一浸出过程,若通过扩散层及固体膜的扩散阻力很小,以至反应速度受化学反应控制,则:Assumingaleachingprocess,ifthediffusionresistancethroughthediffusionlayerandthesolidfilmissosmallthatthereactionspeediscontrolledbychemicalreaction:对粒度均匀、致密,且浸出剂浓度可视为不变的过程而言,当其受化学反应控制时,浸出分数值与浸出时间成直线关系并过原点;Fortheprocesswithuniformanddenseparticlesize,andtheconcentrationofleachingagentcanberegardedasconstant,whenitiscontrolledbychemicalreaction,theleachingfractionvaluehasalinearrelationship
withtheleachingtimeandpassesthroughtheorigin;浸出过程的速度或浸出率随温度的升高而迅速增加;Thespeedorleachingrateoftheleachingprocessincreasesrapidlywiththeincreaseoftemperature;反应速度与浸出剂浓度的n次方成比例;Thereactionrateisproportionaltothenthpoweroftheconcentrationoftheleachingagent;搅拌过程对浸出速度无明显影响。Thestirringprocesshasnoobviouseffect
ontheleachingspeed.CaCO3+2HCl(kg)=CaCl2(og)+H2O+CO2(g)(1-2)浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess化学反应控制
Chemicalreactioncontrol设有一浸出过程,若通过扩散层及固体膜的扩散阻力很小,以至反应速度受化学反应控制,则:Assumingaleachingprocess,ifthediffusionresistancethroughthediffusionlayerandthesolidfilmissosmallthatthereactionspeediscontrolledbychemicalreaction:对粒度均匀、致密,且浸出剂浓度可视为不变的过程而言,当其受化学反应控制时,浸出分数值与浸出时间成直线关系并过原点;Fortheprocesswithuniformanddenseparticlesize,andtheconcentrationofleachingagentcanberegardedasconstant,whenitiscontrolledbychemicalreaction,theleachingfractionvaluehasalinearrelationship
withtheleachingtimeandpassesthroughtheorigin;浸出过程的速度或浸出率随温度的升高而迅速增加;Thespeedorleachingrateoftheleachingprocessincreasesrapidlywiththeincreaseoftemperature;反应速度与浸出剂浓度的n次方成比例;Thereactionrateisproportionaltothenthpoweroftheconcentrationoftheleachingagent;搅拌过程对浸出速度无明显影响。Thestirringprocesshasnoobviouseffect
ontheleachingspeed.CaCO3+2HCl(kg)=CaCl2(og)+H2O+CO2(g)(1-2)浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess化学反应控制
Chemicalreactioncontrol对化学反应控制的浸出过程而言,提高其浸出分数R(或称精矿分解过程的分解率)的途径主要为:Forchemicalreactioncontrolledleachingprocesses,waystoincreasetheleachingfractionR(ordecompositionrateofconcentratedecompositionprocess)Mainly:提高温度TIncreasethetemperatureT提高浸出剂浓度CoIncreasetheconcentrationofleachingagentCo
降低颗粒的原始半径Reducetheoriginalradiusoftheparticle浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess化学反应控制
Chemicalreactioncontrol反应物气流边界层的外扩散速度
Externaldiffusionvelocityofreactantgasflowboundarylayer反应总速度
Totalreactionspeed当不存在固体膜时,浸出率与时间成正比。与化学反应控制相似,因此仅根据动力学方程式(J=-DCxJ)不足以判断控制步骤为外扩散步骤还是化学反应步骤。Whennosolidmembraneispresent,theleachingrateisproportionaltotime.Similartochemicalreactioncontrol,itisnotsufficienttojudgewhetherthecontrolstepisanexternaldiffusionsteporachemicalreactionstepbasedonthekineticequation(J=-DCxJ)alone.其表观活化能较小,约为4~12kJ/mol。Itsapparentactivationenergyissmall,about4-12kJ/mol.加快搅拌速度和提高浸出剂浓度能迅速提高浸出速度。Speedingupthestirringspeedandincreasingtheconcentrationofleachingagentcanrapidlyincreasetheleachingspeed.主要特征
Keyfeatures浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess外扩散控制
Externaldiffusioncontrol加强搅拌
Intensifystirring加快溶液与固体颗粒表面的相对扩散速度
Acceleratetherelativediffusionvelocitybetweensolutionandsolidparticlesurface减小扩散层的厚度
Reducethethicknessofthediffusionlayer加快溶液与固体颗粒间的传质速度
Acceleratemasstransferbetweensolutionandsolidparticles根据计算,强烈搅拌下浸出剂扩散层的有效厚度可减小为静止时间的1/50~1/5。Accordingtothecalculation,theeffectivethicknessoftheleachingagentdiffusionlayercanbereducedto1/50-1/5oftheresttimeunderstrongstirring.提高浸出剂浓度Co。IncreasetheconcentrationCoofleachingagent.加强搅拌,减小扩散层厚度。Strengthenstirringandreducethethicknessofdiffusionlayer.提高浸出率的途径
WaystoImproveLeachingRate浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess外扩散控制
Externaldiffusioncontrol提高温度Raisethetemperature内扩散是指绝大多数反应物分子要沿着孔道向颗粒内部扩散。Internaldiffusionmeansthatmostreactantmoleculesdiffusealongtheporestotheinterioroftheparticle.其浸出分数与时间的关系浸出率与时间成正比。Therelationshipbetweenleachingfractionandtimetheleachingrateisdirectlyproportionaltotime.表观活化能小,一般仅为
4~12kJ/mol;Theapparentactivationenergyissmall,generallyonly4-12kJ/mol;原矿粒度对浸出率有明显影响;Theparticlesizeofraworehasobviousinfluenceonleachingrate;搅拌强度对浸出率几乎没有影响。Theagitationintensityhadlittleeffectontheleachingrate.主要特征
Keyfeatures浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess内扩散控制
Internaldiffusioncontrol矿粒的粒度Particlesizeoforeparticles降低原料粒度利于缩短时间或加快速度Reducingtheparticlesizeofrawmaterialsisbeneficialtoshortenthetimeorspeedup.固体膜厚度Solidfilmthickness影响浸出率的因素
Factorsaffectingleachingrate浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess内扩散控制
Internaldiffusioncontrol浸出过程的控制步骤
Controlstepsoftheleachingprocess两个步骤的阻力
Two-stepresistance大体相同
Roughlyidentical远大于其他步骤
Muchlargerthanothersteps两者混合控制
Hybridcontrolofboth中间过渡控制
Intermediatetransitioncontrol化学反应速度外扩散速度数量级相同Thechemicalreactionvelocityandtheexternaldiffusionvelocityarethesameorderofmag
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