浸出的理论基础---浸出过程的动力学

    浸出是在固液界面进行的多相化学反应过程，与在固气界面进行的焙烧过程相似，大致包括扩散→吸附→化学反应→解吸→扩散等五个步骤。
    由于固液多相反应动力学涉及的面相当广泛，在讨论非催化的一般多相反应动力学时，由于相界面的吸附速度相当快，反应速度主要决定于扩散和化学反应两个反应步骤。
    固体与液体接触时，固体表面上紧附着一层液体，称为能斯特附面层，层内的传质过程仅靠扩散来进行，此时浸出剂由溶液本体向矿粒表面的扩散速度可用菲克定律表示：

    式中  V_D———单位时间溶剂向矿粒表面迁移而引起的浓度降低，称为扩散速度,mol/s;
          c———溶液中浸出剂的浓度,mol/mL;
          c_s———矿粒表面上浸出剂的浓度,mol/mL;
          A———溶液与矿粒接触的相界面积,cm²;
          δ———扩散层厚度,cm;
          D———扩散系数,cm2/s;
          K_D———扩散速度常数,
    矿粒表面进行的化学反应速度，按质量作用定律可表示为：

    式中  V_K———单位时间内由于在矿粒表面发生化学反应而引起的试剂浓度降低，称为化学反
                 应速度,mol/s;
          K_K———化学反应速度常数,cm/s;
          n———反应级数，一般n=1;
          A、c_s———分别为相界面积和矿粒表面的试剂浓度。
    浸出一定时间后达平衡，在稳定态下两种速度相等：

    从上式可知(1)当K_K＜＜K_D时,V=K_KA_c,浸出过程受化学反应控制,过程在动力学区进行；
    (2)当K_K＞＞K_D时,υ=K_DA_c,浸出过程扩散控制,过程在扩散区进行;
    (3)当K_K≈K_D时,上式不能简化,过程在混合区或过渡区进行.[next]
    按活化络合理论,反应速度常数与温度的关系遵循阿累尼乌斯方程:

    因此，反应速度常数的对数与1/T呈直线关系(下图).因E为正值，故斜率A为负值。从图中曲线可知，低温时斜率大,E值大，故反应处于动力学区；高温时斜率小,E值小，反应处于扩教区，这是普遍的规律。一般认为扩散活化能小于13千焦/摩,而化学反应活化能高达42千焦/摩。因此，可用活化能值和温度系数(温度增高10度所对应的速度常数增大的比值)来判断速度控制步骤。知道浸出过程的速度控制步骤，即可利用其特点来提高反应速度，强化浸出过程，如过程受化学反应步骤控制时，温度系数大，提高浸出温度对提高浸出速度很有效，当过程受扩散控制时，温度系数小，提高温度的效果较小，但提高搅拌速度和磨矿细度可有效地提高浸出速度。

    从上述分析可知，影响浸出速度的主要参数为浸出温度、磨矿细度、试剂浓度、搅拌强度、矿浆液固比和浸出时间等，在一定范围内，目的组分的浸出率皆随上列各值的增大而增大，但有一适宜值。由于浸出过程本身的复杂性，浸出的最佳工艺参数一般均由试验决定。