1、 濕法冶金動(dòng)力學(xué)概述；濕法冶金反應(yīng)的類型 ；液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)；濕法冶金動(dòng)力學(xué)的研究方法 ；濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究；冶金化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究中應(yīng)注意的幾個(gè)問題 。 濕法冶金動(dòng)力學(xué)概述；概述目的、意義 冶金化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究的主要目的是弄清反應(yīng)的機(jī)理，查明反應(yīng)物的粒度、濃度、溫度等對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響，從而可以采取有效措施來促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，以達(dá)到提高生產(chǎn)力，降低成本。 概述目的、意義 冶金化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究的主要目的是概述目的、意義目前由于能源和環(huán)保的因素，冶金過程的強(qiáng)化成為冶金工作的熱點(diǎn)。人們將目光集中在冶金化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制這一環(huán)節(jié)，并在這方面取得了一些成果。 工廠技術(shù)人員更關(guān)心的是動(dòng)力學(xué)研究，反應(yīng)速度加快

2、，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。概述目的、意義目前由于能源和環(huán)保的因素，冶金過程的強(qiáng)化成為概述主要內(nèi)容類型、機(jī)理、組成環(huán)節(jié)，其中最慢的是哪一步？影響因素，如何利用因素加快反應(yīng)速度？概述主要內(nèi)容類型、機(jī)理、組成環(huán)節(jié)，其中最慢的是哪一步？概述過程動(dòng)力學(xué)的標(biāo)度（過程速率） 速率不能說成速度 R P 反應(yīng)物 生成物定義：單位時(shí)間、單位體積內(nèi)反應(yīng)物分?jǐn)?shù)的減少數(shù)量（或生成物增加數(shù)量）。 （1mol6.02103個(gè)分子數(shù)）概述過程動(dòng)力學(xué)的標(biāo)度（過程速率） 概述過程動(dòng)力學(xué)的標(biāo)度（過程速率）換算為單位t、單位v 內(nèi)mol 減少為： （微商）對(duì)于水溶液中水溶物種，用濃度表示為：概述過程動(dòng)力學(xué)的標(biāo)度（過程速率）換算為單位

3、t、單位v 內(nèi)m概述過程動(dòng)力學(xué)的標(biāo)度（過程速率）例如：反應(yīng) 概述過程動(dòng)力學(xué)的標(biāo)度（過程速率）例如：反應(yīng) 濕法冶金反應(yīng)的類型液固反應(yīng)；如：浸出、置換、離子交換等。液液反應(yīng)；如：有機(jī)溶劑萃取。氣固反應(yīng)；如：氧壓浸出。需要特別說明的是：許多氣體是溶于水后再參加反應(yīng)，因此本類反應(yīng)本質(zhì)上也屬于液固反應(yīng)類型。濕法冶金反應(yīng)的類型液固反應(yīng)；如：浸出、置換、離子交換等。濕法冶金反應(yīng)的類型 生產(chǎn)中，萃取反應(yīng)(液液反應(yīng)類型)反應(yīng)很快，所以研究其動(dòng)力學(xué)對(duì)生產(chǎn)指導(dǎo)意義不大。如果實(shí)在需要研究其過程動(dòng)力學(xué)，則需要將過程有意識(shí)地變慢，因此，關(guān)于這種類型的動(dòng)力學(xué)在此不作多講。濕法冶金反應(yīng)的類型 生產(chǎn)中，萃取反應(yīng)(液液反應(yīng)類型)

4、液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)而重點(diǎn)介紹液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)。對(duì)于液固反應(yīng)有三種情況：液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)而重點(diǎn)介紹液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)。液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)第一類：生成物是水溶物種( )的情況其步驟為：液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)第一類：生成物是水溶物種( 液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)擴(kuò)散：反應(yīng)物B擴(kuò)散到固體反應(yīng)物A的表面(擴(kuò)散動(dòng)力是濃度梯度)，本質(zhì)是穿越邊界膜的擴(kuò)散。B(ad)P(ad) A邊界膜(附面層)液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)擴(kuò)散：反應(yīng)物B擴(kuò)散到固體反應(yīng)物A的表面(液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)邊界膜(附面層) 固體反應(yīng)物A液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)邊界膜(附面層) 固體反應(yīng)物A液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(2) B在A(s)表面被吸附；

5、 B B(ad)B(ad)P(ad) A邊界膜(附面層)BP液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(2) B在A(s)表面被吸附；B(ad液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(3)被吸附的B(ad)與A在A表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； A+ B(ad) pP(ad)B(ad)P(ad) A邊界膜(附面層)BP液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(3)被吸附的B(ad)與A在A表面發(fā)生液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(4) P(ad)從A表面脫附；B(ad)P(ad) A邊界膜(附面層)BP液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(4) P(ad)從A表面脫附；B(ad液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(5) P(ad)反擴(kuò)散穿過邊界膜(附面層)進(jìn)入溶液本體。 B(ad)P(ad) A邊界膜(附面層

6、)BP液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(5) P(ad)反擴(kuò)散穿過邊界膜(附液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué) 以上5步過程，哪一步最慢，則為控制步驟。所以有可能擴(kuò)散、吸附、化學(xué)反應(yīng)三個(gè)控制步驟。但一般吸附(脫附)過程較快，所以實(shí)際上只有擴(kuò)散和化學(xué)控制2個(gè)控制步驟。液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué) 以上5步過程，哪一液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)第二類：生成物是固體( )的情況其步驟為：液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)第二類：生成物是固體( 液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)物B擴(kuò)散到固體產(chǎn)物P(s)的表面，本質(zhì)是穿越邊界膜的擴(kuò)散。 B(ad)P(s) A邊界膜(附面層)固體產(chǎn)物層)液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)物B擴(kuò)散到固體產(chǎn)物P(s)的表面，本液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)

7、液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)（2)B穿過固體產(chǎn)物層的擴(kuò)散，進(jìn)而達(dá)到未反應(yīng)的A表面；液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)（2)B穿過固體產(chǎn)物層的擴(kuò)散，進(jìn)而達(dá)到未液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)（3)在A表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； A+ B(ad) pP(s)液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)（3)在A表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(4) P(s)進(jìn)入P(s)的晶格(無序有序)； 液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)(4) P(s)進(jìn)入P(s)的晶格(無序液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué) 以上3步過程，哪一步最慢，則為控制步驟。所以控制步驟可能有：擴(kuò)散(外擴(kuò)散)、化學(xué)反應(yīng)、固體產(chǎn)物層擴(kuò)散(內(nèi)擴(kuò)散)。液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué) 以上3步過程，哪一液固反應(yīng)類型的動(dòng)

8、力學(xué)第三類：塊狀物料的情況 此時(shí)包括上述一、二兩種情況。 表面上的發(fā)生屬于第一種情況；內(nèi)部發(fā)生的屬于第二種情況。液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)第三類：塊狀物料的情況液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)礦石（脈石）B礦物（A）B液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué)礦石（脈石）B礦物（A）B液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué) 穿過附面層到達(dá)A表面 在A表面反應(yīng)B 穿過附面層到達(dá)塊礦表面在擴(kuò)散穿越 脈石層到達(dá)A表面液固反應(yīng)類型的動(dòng)力學(xué) 穿過附面層到達(dá)A表濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法過程速率的研究及測定 濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法過程速率的研究及測定 濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法 (切線的斜率)濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法取樣方法：間斷、連續(xù)兩種取樣手段：

9、自動(dòng)化、人工濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法取樣方法：間斷、連續(xù)兩種濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法各種因素對(duì)過程速率的影響 (1) 液固比： 液(L，ml):固(kg，g)； (2) 固體物料的粒度： (目，m)； (3) 溫度： ()； (4) 攪拌速度：(r/min，m/min)； (5) 溶液成分：酸度，反應(yīng)物濃度(pH，g/L， mol/L)。濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法各種因素對(duì)過程速率的影響濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法研究方法： (1) 固定其它因素，改變變量之一進(jìn)行試驗(yàn)； (2) 正交試驗(yàn)。濕法冶金動(dòng)力學(xué)研究方法研究方法：濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究通過研究機(jī)理，找到控制步驟。從而可以采取有效措施來促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，

10、以達(dá)到提高生產(chǎn)力，降低成本。 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究通過研究機(jī)理，找到控制步驟。從而可以采濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究動(dòng)力學(xué)研究必須創(chuàng)造的條件： 在研究動(dòng)力學(xué)過程中，應(yīng)該注意其研究的前提條件、適用條件與范圍。否則可能造成動(dòng)力學(xué)研究結(jié)論是片面的甚至是錯(cuò)誤的，這是冶金動(dòng)力學(xué)研究中應(yīng)該注意的問題。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究動(dòng)力學(xué)研究必須創(chuàng)造的條件：濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 (1) 溫度恒定； (2) 攪拌速度恒定； (3) 物料必須是單粒級(jí)物料； (4) 水溶液反應(yīng)物濃度恒定；采取的措施有：濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 (1) 溫度恒定；濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 特大液固比(如：100:15)； 防止水份蒸發(fā)而造成溶液

11、體積變化。 防蒸發(fā)設(shè)備(五口燒瓶)：利用家用酸菜罐的原理。 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 特大液固比(如：100:1濕法冶金動(dòng)力學(xué)濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)、取樣、化驗(yàn)；數(shù)據(jù)處理； 例如：ZnS精礦加壓浸出浸出率數(shù)據(jù)。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)、取樣、化驗(yàn)；濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究建立數(shù)學(xué)模型。 固液相反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)的研究有多種方法， F.Habash系統(tǒng)介紹了這一模型的推導(dǎo)與應(yīng)用方法。 在一固體反應(yīng)物B(s)與一水溶物種A(aq)反應(yīng)生成的產(chǎn)物也是水溶物種P(aq)時(shí)，即 b B(s)+a A(aq) p P(aq) 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究建立數(shù)學(xué)模型。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究這一反應(yīng)的速率 式中 反應(yīng)

12、速率，mol/sec N固體反應(yīng)物的摩爾數(shù)，mol； t反應(yīng)時(shí)間，sec； W固體反應(yīng)物的質(zhì)量，g； M固體反應(yīng)物的分子量，g。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究這一反應(yīng)的速率濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究按照質(zhì)量作用定律，這一反應(yīng)的速率 式中 k反應(yīng)的速率常數(shù)； S固體反應(yīng)物的表面積。對(duì)于顆粒狀物 質(zhì)，表面積與其粒度有關(guān)，m2； C水溶物種反應(yīng)物A(aq)的濃度， mol/L； n反應(yīng)級(jí)數(shù)。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究按照質(zhì)量作用定律，這一反應(yīng)的速率濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 聯(lián)合上述求速率的方程，并求解(求解方法略)，得浸出率與時(shí)間的關(guān)系式為 式中 固體反應(yīng)物的反應(yīng)率，浸出過程則為浸出率； t浸出時(shí)間，min； k反應(yīng)

13、速率常數(shù)； 固體反應(yīng)物的密度，g/cm3； r0固體反應(yīng)物顆粒的初始半徑，cm。 該式即為生成物為水溶物種的“多相反應(yīng)的收縮核動(dòng)力 學(xué)模型”。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 聯(lián)合上述求速率的方程，并求解(求濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 這一模型是針對(duì)一個(gè)固體反應(yīng)物(顆粒狀)與一種水溶物種之間的反應(yīng)，若有多種水溶物種參加反應(yīng): 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 這一模型是針對(duì)一個(gè)固體反應(yīng)物(顆濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究則根據(jù)質(zhì)量作用定律，反應(yīng)速率 式中 代表連乘； Ci每種水溶物種反應(yīng)物的濃度，mol/L； ni每種水溶物種反應(yīng)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)(并非 其計(jì)量系數(shù))， 則為反應(yīng)的級(jí)數(shù)。 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究則根據(jù)質(zhì)量作用定律，

14、反應(yīng)速率濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 按照同一推導(dǎo)方法可推導(dǎo)出一種固體反應(yīng)物與多種水溶物種反應(yīng)物反應(yīng)并生成產(chǎn)物為水溶物種時(shí)的“收縮核動(dòng)力學(xué)模型”為： 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 按照同一推導(dǎo)方法可推導(dǎo)出一種濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究例如：對(duì)于ZnS的加壓浸出，這一動(dòng)力學(xué)模型具體化為： 式中 水溶液中氧的濃度，mol/L； C水溶液中酸濃度，mol/L。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究例如：對(duì)于ZnS的加壓浸出，這一動(dòng)力學(xué)濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究根據(jù)亨利定律 亨利定律常數(shù)。則濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究根據(jù)亨利定律 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究從該式可以得知，影響浸出的因素有： k，表達(dá)溫度的影響； r0，表達(dá)固體反應(yīng)物粒度的影響；

15、 C，表達(dá)酸濃度的影響； ，表達(dá)氧壓力的影響； t，表達(dá)時(shí)間的影響； 除上述影響因素外，溶液中的Fe作為催化 劑，其濃度對(duì)浸出也有明顯的影響。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究從該式可以得知，影響浸出的因素有：濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 在研究一種因素時(shí)，其它因素保持恒定。以上式公式是在特別設(shè)定的條件下推導(dǎo)出來的，這些條件是：浸出過程中，溫度、水溶液中反應(yīng)物種的濃度保持恒定；(2) r0為一具體的定數(shù)。 因此，在做動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足上述條件 才能應(yīng)用上述收縮核模型處理試驗(yàn)結(jié)果。 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 在研究一種因素時(shí)，其它因素保持恒濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 在遵守上述條件的情況下，對(duì)于一個(gè)浸出過程，上式中

16、const以k代表之，可視為表觀速率常數(shù)。則有 為了方便應(yīng)用該式，將式中左邊用f表示，即 f= 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 在遵守上述條件的情況下，對(duì)于濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究對(duì)生成物是水溶物種的 (1)對(duì)生成物是固體產(chǎn)物層的 (2)濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究對(duì)生成物是水溶物種的濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 將上圖的結(jié)果用上述動(dòng)力學(xué)方程式(1)進(jìn)行處理，處理如下圖所示。圖示表明：反應(yīng)速率與溫度有關(guān)。 濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究 將上圖的結(jié)果用上述動(dòng)力學(xué)方濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究阿侖尼烏斯（Arrhenius）公式表達(dá)了恒濃度下基元反應(yīng)的速率與反應(yīng)體系溫度的關(guān)系： k=Aexp(-E/RT)式中： A-指前因子； R-摩爾氣體常數(shù)； E-反應(yīng)活化能，j/mol。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究阿侖尼烏斯（Arrhenius）公式表濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究對(duì)上式取對(duì)數(shù)得 以 對(duì) 作圖常?？傻靡灾本€，由此直線的斜率可求出反應(yīng)活化能。濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究對(duì)上式取對(duì)數(shù)得濕法冶金動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究表觀速率常數(shù)k，它的值等于上圖中各直線的斜率。以不同溫度下反應(yīng)k的對(duì)數(shù)值對(duì)溫度的倒數(shù)作圖