不少学者根据堆浸中的浸出曲线特征和堆浸中存在两个化学反应区的设想,提出堆浸速率是不均衡的,在初期堆浸速率与被浸矿石的表面积成正比,而在后期则与矿石中的孔隙体积成正比。因此,堆浸的动态过程是一元多次方程式。堆浸浸出率的经验式为:η=a+a1t+a2t2+a3t3。式中的系数可用数理统计中的最小二乘法处理试验数据来确定。而堆浸速率是上述经验式的一阶导数。
运用这种方法求取堆浸速率的步骤如下:(1)对不同粒级矿石做柱浸试验;(2)将浸出率对时间的数据列表,并作曲线,如图1所示;(3)用最小二乘法求出相应的系数,并列出经验式;(4)求经验式的一阶导数。现以И.К.卢切恩科等的资料为例子以说明。该例是用稀硫酸堆浸铀矿石。表1是试验矿石性质。柱浸试验条件:柱高1.2m,直径0.3m,用稀硫酸溶液浸出,控制剩余酸度为5g/L,每天喷淋7h,喷淋强度为6L/(h·m2),分四个不同粒级分别装柱浸出。
图3-7 花岗岩-斑岩铀浸出率与矿石粒度及时间的关系
1-粒度小于25mm;2-粒度大于25mm小于50mm;
3-粒度大于50mm小于l00mm;4-粒度大于l00mm小于200mm
表1 试验矿石性质
含矿岩石 | 矿石构造 | 铀矿物 | 品位(%) | 孔隙度(%) | 矿石粒度(mm) | |
总孔隙度 | 有效孔隙度 | |||||
花岗岩·斑岩 | 浸染型、细脉型 | 沥青铀矿、铀黑 | 0.041 | 1.5 | 1.1 | -200 |
泥板岩 | 浸染型、细脉型 | 沥青铀矿、铀黑 | 0.042 | 1.1 | 0.72 | -200 |
试验所得的每天的浸出率对时间关系,如图1。(图中只画了花岗岩-斑岩的曲线)。用最小二乘法对试验数据进行处理,确定经验式中的系数,表2列出了两种铀矿石在前62天浸出率的渐近方程。
表2 浸出62天的两种铀矿石的浸出率渐近方程
花岗岩-斑岩 | -25mm | η=3.934+7.748t-0.391t2+0.667×10-2t3 |
-50~+25 | η=2.867+2.069t-0.63×10-1t2+0.667×10-2t3 | |
-1000~+50 | η=0.57+1.319t-0.49×10-1t2+0.63×10-3t3 | |
-2000~+100 | η=0.042+0.436t-0.967×10-2t2+0.538×10-4t3 | |
泥板岩 | -25mm | η=19.7+1.85t-0.15×10-1t2+0.406×10-4t3 |
-50~+25 | η=15.9+1.46t-0.119×10-1t2+0.341×10-4t3 | |
-1000~+50 | η=11.33+1.31t-0.104×10-1t2+0.298×10-4t3 | |
-2000~+100 | η=6.95+1.26t-0.984×10-1t2+0.266×10-4t3 |
由表2可见:(1)同一种矿石,它的块度越大,经验式系数越小。说明矿石中的孔隙度越大,传质系数越大。(2)随着浸出时间的延长,系数变小。说明堆浸速率是不均衡的。因此,在谈堆浸速率方程时,最好按浸出过程划分几个阶殷,分别求出经验式,然后对经验式求一阶导数即得到各阶段的堆浸速率表达式。