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延长,溶液酸度及NaCl浓度逐渐减小,浸出推动力下降,浸出渣表面阻力层增厚引起浸出阻力增大的缘故,综合考虑浸出成本,确定最佳浸出时间条件为2 h。此时,Sb、Pb的浸出率分别达到84.25%和73.05%。
2.2.4.2 浸出温度对浸出率的影响
固定盐酸浓度5.17 mol·L-1,NaCl 240 g·L-1,液固比(L/S)5︰1,浸出时间2 h,反应温度对浸出效果的影响如图2-3所示。
8580率,%浸出7570 Sb Pb7580859095100温度,℃图2-3 温度对浸出率的影响
从图2-3中可以看出,在选取75~100℃温度范围内,温度的提高对Sb的浸出率影响不大,而对Pb的浸出影响较大。吹渣中酸溶性的Sb2O3,Sb2O4等与盐酸反应很快,当温度达到75℃时,Sb的浸出率已达83.27%,继续提高温度只能是在一定程度上降低溶液粘度,增大扩散系数从而增大浸出率。而Pb是以Pb2+与Cl-形成配位数不同的各种配合物的形式浸出,而此配合物的溶解度随着温度的升高而迅速增大[81,82],所以,温度对Pb的浸出率影响很大,考虑到生产实际的可
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行性如浸出承受的温度等,确定最佳温度为95℃。
2.2.4.3 HCl-NaCl的加入量对浸出率的影响
在时间2 h,液固比(L/S)5︰1,温度95℃条件下,HCl-NaCl的加入量对浸出效果的影响分别是图2-4和图2-5。
8580757065 Sb Pb率,%浸出3456 -178HCl,mol·L图2-4 HCl浓度对浸出率的影响
8580率,%浸出75706560 Sb Pb 160180200220240 -1260280NaCl浓度,g ·L图2-5 NaCl浓度对浸出率的影响
从图2-4和图2-5中可以看出,随着HCl及NaCl的浓度提高,Sb的浸出率增大缓慢,而Pb的浸出率增大非常明显,Pb浸出率随着[Cl-]的增加而逐渐增大。这是由于Pb2+与Cl-形成的各级配合物的平衡常
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数,随着[Cl-]增加而逐渐增大从而提高Pb的浸出率的缘故。
2.2.4.4 液固比对浸出率的影响
液固比对浸出效果的影响如图2-6所示。实验条件为盐酸浓度5.17 mol·L-1,NaCl 240 g·L-1,温度95 ℃,时间2 h。
8580率,%浸出75706560Sb Pb 4.04.55.05.5L/S6.06.57.0
图2-6 液固比对浸出率的影响
由图2-6可以看出,随着液固比的增大,Sb、Pb浸出率均有不同程度的提高,尤其是Pb的浸出率提高显著。当液固比为4︰1时,Sb的浸出率为83.25%,Pb的浸出率为62.33%,而液固比增大为6︰1时,Sb的浸出率提高到85.42%,Pb的浸出率则提高到74.44%。此后再增大液固比对Pb的浸出率虽有一定的提高,但对Sb的浸出率影响不大。在生产实践中如果液固比过小会导致溶液粘稠,难以搅拌。液固比过大,虽然可以因粘度减小而提高扩散速率,增大浸出率,但对反应器的要求就高。考虑到设备和原料处理效率确定最佳液固比为6︰1。
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综合考虑生产实际及操作成本等因素,选取吹渣常规浸出的最佳条件是:温度 95℃,盐酸浓度6 mol·L-1,NaCl 280 g·L-1,时间2 h,液固比(L/S)6︰1。在此浸出条件下Sb﹑Pb的浸出率分别为85.21%、75.25%。
2.3 吹渣常规浸出的动力学研究
为考察影响从吹渣中浸出锑的各因素,寻求强化浸出过程的措施,有必要进行系统的动力学研究。
在宏观反应动力学中要描述每个步骤的速率以及判断每个步骤在整个反应过程中是否起决定作用,即判断所谓的速率控制步骤。根据液固浸取反应的特性,速率控制步骤可以是液体反应剂通过液膜时的扩散,也可以是液体反应剂在固体孔隙内的扩散,或液体反应剂与固体反应剂在固体表面的反应速度。通常,为加快反应剂在固体颗粒外表面处穿过液膜的扩散速度强化液固之间的混合、搅拌,以消除液膜传质的阻力,因此反应速度的控制步骤便集中在固相内的扩散及表面反应。为此研究者提出多种描述固相内的扩散及化学反应的模型
[83]
。而收缩核心模型是目前使用比较广泛,概念比较简洁、清晰的模
型,它的概念是:固体颗粒在反应前是致密无孔的,当流体的反应剂与固体反应组分反应后,除形成流体产物外,生成的固体产物或残留的惰性物质是疏松多空的,称为“灰层”,其代表性的反应式如下:
A((2-8)
液
)+bB(
固
)
→
cC(
液
)+dD(
固
)
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