论文部分内容阅读
钨是我国重要的优势战略资源,其矿物大多为复杂难处理的白钨矿。本研究中以白钨矿为对象,系统考察超声场中NaOH、Na2CO3、 Na3PO4三种体系条件下白钨矿浸出动力学,以探讨超声场对矿物浸出过程的影响机理。主要结论如下：(1)超声波在溶液中产生的空化现象常常伴随着界面效应,湍动效应和微扰效应。在固—液反应中,界面效应对颗粒表面产生冲击,使表面产物层剥落。白钨矿在三种碱性体系中浸出时都有着固体产物层生成,在NaOH和Na2CO3体系中产物层不影响浸出剂的传质,反应过程受表面化学反应控制。这种情况下超声波作用不改变反应机理,过程仍为化学反应控制。表观活化能不变,NaOH体系为80kJ·mol-1, Na2CO3体系为72kJ·mol-1。超声场下反应速率大大增加,主要体现在指前因子的增长上,NaOH体系中增长了9.66倍,Na2CO3体系中增长1.30倍。而Na3PO4浸出时白钨矿表面生成一层致密的固体膜,影响浸出剂的传质扩散,反应过程受扩散控制。空化现象的界面效应能够使固体膜剥离,反应机理发生改变,过程转为化学反应控制,表观活化能从78kJ·mol-1变为50kJ·mol-1。(2)空化现象的湍动效应能够增强溶液扩散,加速物质间的传递,同时,微扰效应能加速颗粒微孔内溶液的扰动作用,由此可知超声场能够减弱浸出剂浓度对反应过程的影响,降低反应级数。其中NaOH体系中反应级数由1.3降为0.8；Na2CO3体系中达到最大反应速率所需的浸出剂浓度减小；Na3PO4和NaOH共同作用体系下NaOH反应级数由0.46降为0.07,而Na3PO4浓度大于0.2mol·kg-1后,其反应级数从0.39直接减为0。(3)超声场能够明显强化白钨矿碱浸过程,大大加快反应速率。随着超声强度的增大,白钨矿浸出率提高。但当超声强度超过一定值时,其浸出率反而降低。