层填料层4分别采用PVC壳7盛装，中间矿层2和中间填料层3盛装于同一个PVC壳中，再按照上层填料层1、中间矿层2、中间填料层3和下层填料层4依次填充于浸矿柱体中，柱浸柱底部的支座6用于支撑下层填料层4 ;填充完毕后,浓度为5?20g/L的喷淋液以3?10ml/min的喷淋速率喷淋上层填料层，经过上层填料的均匀再分布后，与中间矿层接触反应，反应后经过中间填料层和下层填料层后流入集液瓶中，集液瓶中的恒温、恒电位和恒pH值的溶液经循环泵再次作为喷淋液从顶部喷淋头中喷淋上层填料层。
[0050]本发明中PVC壳底部的筛板9上设置若干个圆形筛孔8。
[0051]实施例1:
[0052]某次生硫化铜纯矿物1.5g，粒度30?55 μ m占75 %，喷淋液为浓度为10g/L的Fe2 (S04) 3溶液300ml，喷淋速率为5ml/min，喷淋液0RP控制在750 土 10mV (vs SHE)，喷淋液pH控制在1.00±0.05，温度控制在30°C，上层填料层高度为4.5cm，中间矿层高度为0.5cm,中间填料层高度为0.5cm，下层填料层高度为4.5cm，PVC壳内径均为4.5cm，填料为玻璃珠，利用上述装置进行反应，每隔12h进行取样，用ICP-0ES测定浸出液中Cu2+浓度，根据X =C*V/(G*a)*100%计算Cu的浸出率X。分别利用收缩核模型中的动力学方程1-(1-X)1/3、3-2X-3 (1-X)2/3,1-(1-X) 1/3+B[3-2X-3 (1-X)2/3]进行拟合，结果如图 4、图 5 和图 6 所示。
[0053]由图4、图5和图6可以看出，图4为反应控制拟合，线性较差且不经过原点，图5为内扩散控制拟合，虽然线性系数R2很高，但是不经过原点，故拟合效果不好，图6为混合控制动力学方程的拟合结果，线性相关系数R2 = 0.995且经过原点，相比其他两条直线拟合效果更好，说明很好的符合了混合控制模型，从图6中可以得到的反应速率常数Κ =0.00133h \将之定义为I。由混合控制动力学拟合方程线性好、过原点可知，从浸出开始到结束之间0?12h均符合收缩核模型。
[0054]实施例2:
[0055]某次生硫化铜纯矿物2g，粒度30?55 μ m占75 %，喷淋液采用浓度为20g/L的Fe2(S04)3 溶液 200ml，喷淋速率为 3ml/min，溶液 0RP 控制在 750mV土 10mV(vs SHE)，溶液pH控制在1.00±0.05，温度控制在45°C，上层填料层高度为7cm，中间矿层高度为0.4cm,中间填料层高度为1.1cm，下层填料层高度为7cm，PVC壳内径均为6cm，填料为石英砂，利用上述装置进行反应，反应前期取样较为密集，后期时间间隔变长(0?10h隔lh，10?50h隔3h)进行取样，用ICP-0ES测定浸出液中Cu2+浓度，根据X = C*V/(G*a)*100 %计算Cu的浸出率X。分别利用收缩核模型中的动力学方程1-(1-Χ)1/3、3-2Χ-3(1-Χ)2Λ、1-(1-Χ)1/3+Β[3-2Χ-3(1-Χ)ζ/3]进行拟合，结果如图7、图8和图9所示。
[0056]由图7、图8和图9可以看出，图7为反应控制拟合，线性较差且不经过原点，图8为内扩散控制拟合，虽然线性系数R2很高，但是不经过原点，故拟合效果不好，图9为混合控制动力学方程的拟合结果，利用混合控制模型拟合所得直线的线性相关系数R2 = 0.999且经过原点，相比其他两条直线拟合效果更好，说明很好的符合了混合控制模型，从图9中可以得到的反应速率常数Κ = 0.0068h \将之定义为K2。由混合控制动力学拟合方程线性好、过原点可知，从浸出开始到结束之间0?45h均符合收缩核模型。
[0057]实施例3:
[0058]某次生硫化铜纯矿物lg，粒度30?55μπι占75%，喷淋液采用浓度为5g/L的Fe2 (S04) 3 溶液 300ml，喷淋速率为 10ml/min，溶液 ORP 控制在 750mV土 10mV (vs SHE)，溶液pH控制在1.00±0.05，温度控制在60°C，上层填料层高度为3cm，中间矿层高度为0.3cm,中间填料层高度为0.5cm，下层填料层高度为3cm，PVC壳内径均为4cm，填料为石英砂，利用上述装置进行反应，每隔约lh进行取样，用ICP-OES测定浸出液中Cu2+浓度，根据X =C*V/(G*a)*100%计算Cu的浸出率X。分别利用收缩核模型中的动力学方程1-(1-X)1/3、3-2X-3 (1-X)2/3,1-(1-X) 1/3+B[3-2X-3 (1-Χ)2/3]进行拟合，结果如图 10、图 11 和图 12 所示。
[0059]由图10、图11和图12可以看出，图10为反应控制拟合，线性较差且不经过原点，图11为内扩散控制拟合，虽然线性系数R2很高，但是不经过原点，故拟合效果不好，图12为混合控制动力学方程的拟合结果，利用混合控制模型拟合所得直线的线性相关系数R2 =0.999且经过原点，相比其他两条直线拟合效果更好，说明很好的符合了混合控制模型，从图12中可以得到的反应速率常数Κ = 0.02329h \并将之定义为K3。由混合控制动力学拟合方程线性好、过原点可知，从浸出开始到结束之间0?240h均符合收缩核模型。
[0060]实施例4:
[0061]利用实施例1、2、3中的实验结果得到的反应速率常数kp k2、k3,结合Arrhenius方程进行拟合，K为反应速率常数，T为反应温度，可得到淋滤条件下该次生硫化物在酸性硫酸铁溶液中溶解的活化能，结果如图13所示。图中横坐标为1/T*1000 ;纵坐标为LnK，K为反应速率常数，即之前所求的1、K2、Κ3，拟合得到一条直线，活化能Ea =直线的斜率*R，R 为普适常数 8.314J/ (mol*K)。
[0062]由图13可以看出，拟合得到一条直线，线性系数为0.994，活化能为80.17KJ/mol。根据活化能大小及收缩核混合控制拟合可以判断在淋滤条件下该次生硫化铜矿物在酸性硫酸铁溶液中的溶解受化学反应为主导的混合控制。
[0063]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种符合收缩核模型的柱浸方法，所述方法包括以下步骤: 1)利用恒温恒电位柱浸装置，先将上层填料层和下层填料层分别采用PVC壳盛装，中间矿层和中间填料层盛装于同一个PVC壳中，再按照上层填料层、中间矿层、中间填料层和下层填料层依次填充于浸矿柱体中； 2)喷淋液喷淋上层填料层，经过上层填料的均匀再分布后，与中间矿层接触反应，反应后经过中间填料层和下层填料层后流入集液瓶中，集液瓶中的恒温、恒电位和恒pH值的溶液经循环泵再次作为喷淋液从顶部喷淋头中喷淋上层填料层； 所述步骤1)中PVC壳内径为4?6cm，中间矿层中纯矿物加入量为1?2g ; 所述步骤2)中纯矿物加入量与喷淋液的用量比为1:100?1:300，喷淋液浓度为5?20g/L，喷淋速率为3?10mL/min。2.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，所述中间矿层高度< 0.5cm，中间矿层和中间填料层总高度为0.8?1.5cm。3.根据权利要求1所述的符合柱浸收缩核模型的方法，其特征在于，所述上层填料层和下层填料层的高度均为3?7cm。4.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，所述上层填料层、中间填料层和下层填料层中的填料为玻璃珠或石英砂。5.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，通过氧化还原电位在线监控装置和双氧水控制喷淋液的氧化还原电位，控制氧化还原电位波动范围为±10mVo6.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，通过pH计间歇测量集液瓶中溶液的PH，并通过酸碱溶液调节pH使其波动范围控制为±0.05。7.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，通过水浴加热夹套层保持浸出柱内的温度恒定，通过油浴加热保持集液瓶中溶液的温度恒定。8.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，所述集液瓶中的温度维持在30?60°C。9.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，所述中间矿层与石英砂混合。10.根据权利要求1所述的符合收缩核模型的柱浸方法，其特征在于，所述PVC壳的筛板(9)上设置若干个圆形筛孔(8)。
【专利摘要】本发明公开了一种符合收缩核模型的柱浸方法，所述方法包括以下步骤：1)利用恒温恒电位柱浸装置，先将上层填料层和下层填料层分别采用PVC壳盛装，中间矿层和中间填料层盛装于同一个PVC壳中，再按照上层填料层、中间矿层、中间填料层和下层填料层依次填充于浸矿柱体中；2)喷淋液喷淋上层填料层，经过上层填料的均匀再分布后，与中间矿层接触反应，反应后经过中间填料层和下层填料层后流入集液瓶中，集液瓶中的恒温、恒电位和恒pH值的溶液经循环泵再次作为喷淋液从顶部喷淋头中喷淋上层填料层。本发明既能模拟工业堆浸，又能较快速的满足收缩核模型，可利用其求解有关矿物浸出的关键动力学参数。
【IPC分类】C22B3/04
【公开号】CN105349775
【申请号】CN201410416184
【发明人】阮仁满, 牛晓鹏, 谭巧义, 孙和云
【申请人】中国科学院过程工程研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年8月21日