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本论文采用四川农乐杂卤石矿为原料,选取CaCl2溶液作为溶浸剂。从静态、动态两种角度分别对利用CaCl2溶液溶浸杂卤石矿样的行为过程的机理和动力学模型做了初步研究和探讨。旨在通过间歇溶浸实验获得过程中相关的动力学参数;通过柱浸试验,以渗滤方式溶浸矿石,以获得在野外条件进行工艺研究的方向和参数。 在间歇溶浸过程的研究中,通过不同矿物粒度、体系温度、溶浸剂浓度、液固比、搅拌等条件影响溶浸过程的结果发现,不同条件对体系中有价组分钾离子的浸出有不同程度的影响。从实验结果显示,溶浸液中有价组分(K+)的浸出率随反应温度、溶浸时间的增加而增快,而随矿物颗粒尺寸的减小、液固比的降低而增快。从实验分析结果可知,此固液多相反应为一级反应,并且在实验温度范围内(288K~373K)测得的反应过程表观活化能比较低,为13.951kJ/mol,根据此固液反应与固体颗粒表面积的关系、表观活化能以及温度系数的数值特征,初步推断该过程为扩散控制的浸取过程。从搅拌条件对体系的影响不很明显的结果分析,过程属于受内扩散控制的溶浸过程。 在动态条件下对浸出过程进行了研究,在不同矿物粒度、溶浸剂浓度、渗滤速度、渗滤路径等条件下的柱浸实验表明,在一定条件下杂卤石矿浸出性能较好。且在不同的实验条件下,对浸出液中有价组分浸出率的影响也有差别,随着粒度的减小,体系的浸出率增大;随溶浸剂浓度的增大浸出率有所提高,但当继续增大浓度时,浸出率的提高不很明显,实验中选取溶浸剂CaCl2溶液的最佳百分浓度为5%;渗滤速度对浸出率的影响较复杂,当渗滤速度增快,K+浸出率提高,但当渗滤速度继续增大浸出率反而会降低;随着渗滤路径的增长使溶浸液在矿层中有足够的时间扩散,有利于与矿石中的离子进行反应,从而使浸出率提高。由实验结果表明:当浸出率达80%时,消耗溶浸剂的量与矿石量之比约为10:1。由上述几种衡量浸出效果的主要指标来看,利用溶浸技术对杂卤石矿开采具有可行性。 论文研究的溶浸反应一开始便会在未反应的颗粒表面上生成固体硫酸钙层,要继续进行反应,溶浸剂CaCl2溶液必须穿过形成的硫酸钙层才行。因此以收缩未反应核模型为基础,建立了CaCl2溶液溶浸杂卤石矿的动力学模型。对实验数据进行多相反应动力学处理,对1-2α/3-(1-α)2/3~t作图得到近似直线,进一步证实了该过程是受固体产物层控制(即,内扩散控制)的浸取过程。