在密闭容器中进行热压浸出可提高反应速度,可用气体或易挥发物质作浸出剂。目前,工业上可用热压技术浸出铀、钨、钼、铜、镍、钴、锌、锰、铝、钒、金等矿物原料。
(一)热压无氧浸出
溶液的沸点随蒸气压的增大而升高,纯水的沸点与蒸气压的关系如图1所示,水的临界温度为374℃.因此,热压浸出温度一般低于300℃,否则,水的蒸气压大于10.13兆帕(100大气压).
热压无氧浸出是在不用氧或其他氧化剂的条件下,仅用提高温度的方法以提高被浸组分在浸液中的溶解度,如铝土矿、钨矿和钾钒铀矿等的碱浸.
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(二)热压氧浸
金属硫化物几乎不溶于水,甚至加温至400℃时也如此,但当有氧存在时则易溶。当温度为110℃,氧压为1.01兆帕,液中金属和硫的浓度为0.1摩/升时,S-H-O,M-H-O(M为Ni、CoZn、Cu、Fe)的ε--pH图分别如图2至图7所示。图中曲线及试验表明,热压氧浸硫化矿物一般遵循下列规律:
(1)温度小于120℃的酸性介质中,金属呈离子态进入液中,硫呈元素硫析出,但各硫化矿物在酸性介质中析出元素硫的电位和pH值不同,如热压氧浸黄铁矿时,pH<2.5生成元素硫, pH>2.5时则主要生成硫酸根。
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(2)温度小于120℃的中性介质中,金属和硫均进入液中,硫呈硫酸根形态存在。
(3)碱性介质中,金属和硫均进入液中,硫主要氧化为硫酸根,部分呈低度氧化物(如SO32-、S2O32-、S3O42-、SO22-等)存在,金属呈简单离子或络离子存在,或被水解沉淀析出,两性金属可呈阴离子形态存在。
(4)温度低于120℃时,元素硫氧化为硫酸的反应速度慢,温度高于120℃时反应加速。因此,在低温酸介质中热压氧浸硫化矿可得到元素硫,否则,硫被氧化为硫酸根或硫的低度氧化物。
(5)热压氧浸低价金属硫化物时,浸出呈现阶段性,如低温热压氧Cu2S、Ni3S2的反应为: