抽濾裝置反應器在冶金行業礦漿浸出反應與固液分離中的實驗設計

更新時間：2025-10-14 點擊次數：120

一、實驗背景與目標

冶金礦漿浸出（如銅、金礦石酸浸）傳統工藝需 “浸出反應（攪拌槽）+ 固液分離（板框過濾）" 分步操作，存在浸出劑利用率低（≤70%）、分離耗時（≥2h）、浸出率波動大（±5%）的痛點。本實驗以 “浸出 - 分離一體化" 為核心，設計抽濾裝置反應器，實現礦漿浸出時實時分離浸出液，優化浸出效率與金屬回收率，目標為：浸出率提升≥5%、分離時間縮短 50%、浸出劑利用率≥85%。

二、實驗材料與設備

材料：銅礦石（粒徑 0.1-0.3mm，銅品位 2.5%）、硫酸浸出劑（濃度 1.5mol/L）；

設備：定制抽濾裝置反應器（容積 5L，含攪拌槳、聚四氟乙烯濾膜（孔徑 0.22μm）、負壓控制系統）、原子吸收分光光度計（測銅離子濃度）、電子天平（測濾渣含水率）。

三、實驗設計與參數優化

（一）實驗變量設定

采用單因素變量法，以銅浸出率、濾渣含水率為評價指標，優化 3 個關鍵參數：

浸出溫度（A）：25℃、40℃、55℃（影響浸出反應速率，過高易致浸出劑揮發）；

抽濾負壓（B）：0.04MPa、0.06MPa、0.08MPa（控制分離速率，過大易堵塞濾膜）；

攪拌轉速（C）：200rpm、300rpm、400rpm（保證礦漿均勻性，提升浸出劑接觸效率）。

（二）實驗流程

稱取 100g 礦樣與 500mL 硫酸浸出劑加入反應器，設定溫度、轉速；

啟動負壓系統，實時抽濾分離浸出液，每 30min 取樣測銅離子濃度，計算浸出率；

反應結束（浸出率穩定），測濾渣含水率，對比傳統分步工藝（攪拌浸出 4h 后板框過濾）。

（三）最佳參數確定

實驗結果顯示：

溫度 40℃時，浸出率達 88%（25℃為 75%，55℃為 86%，高溫致硫酸揮發）；

負壓 0.06MPa 時，濾渣含水率 12%（0.04MPa 為 20%，0.08MPa 濾膜堵塞）；

轉速 300rpm 時，浸出均勻性最佳（200rpm 浸出不均，400rpm 能耗過高）。

最佳組合：40℃、0.06MPa、300rpm。

四、實驗效果驗證

與傳統工藝對比：

指標	傳統分步工藝	抽濾裝置反應器	提升幅度
銅浸出率	83%	88%	6%
浸出 - 分離總時間	4.5h	2h	56%
浸出劑利用率	68%	87%	28%
濾渣含水率	18%	12%	33%

五、結論

抽濾裝置反應器通過 “浸出 - 分離同步進行"，解決傳統工藝效率低的問題。40℃、0.06MPa、300rpm 的參數組合，可顯著提升冶金礦漿浸出率與浸出劑利用率，縮短處理時間，為冶金行業礦漿預處理提供高效、集成化的實驗方案與技術參考。