一种氧化浸出的方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种氧化浸出的方法，其包括步骤1）原料粉碎，与氯酸钠、氯酸钾或高锰酸钾混合；2）在密闭的系统中加水、通入含有氧气的气体，用易燃物点火；3）停止含有氧气的气体的通入，对反应混合物喷入水雾，通入氯气或氧气20-600min；4）至反应混合物不再有蒸汽产生时停止喷入水雾，加入无机酸溶解反应混合物，并控制溶液的pH值为1-3.5；5）固液分离反应混合物，取液相。本发明专利技术提出的方法，氯气等有害气体的浸出方式不再需要尾气吸收设施；可以充分利用氯气体积百分比较低的混合气体，有效利用氧化性气体的同时减少了尾气吸收的运行成本；提高了试剂、材料的利用率；过程控制点精简，操作更简单，过程更容易控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于原材料的预处理领域，具体涉及一种氧化反应预处理原材料的方法及其系统。
技术介绍
冶金、材料加工等领域中需要对难溶解的原料进行浸出溶解处理。针对难溶解的原料，现有的溶解浸出技术主要有:氯气浸出、硫酸氧化浸出、加压浸出等。这些溶解浸出方法都是直接在溶液中对原料进行氧化还原反应和溶解处理，存在设备投入成本高、生产技术和设备系统复杂、生产效率低、处理速度慢、易污染环境、材料利用率低、运行成本高、经济技术指标低等缺点。浸出过程中，通过控制所处理的固体原料和原料所处环境达到特定的物理和化学条件，在这个条件下，颗粒状固体原料与添加的试剂材料能够发生速度可控的化学反应，生成更易于浸出和溶解的物质成份。其中，物理条件:固体颗粒表面温度、环境压强、气体成份的体积比浓度；化学条件:反应物的氧化性和还原性、氧化还原反应的能垒。物理条件和化学条件的组合(诱导条件)能够突破氧化还原反应需要克服的能垒、反应物的氧化还原性和化学反应的吉布斯自由能的变化使反应能够顺利进行，并且化学反应过程为氧化还原反应的持续进行提供有利条件。诱导条件的启动有两种方式，不使用其它化学试剂材料的启动方法处理条件启动速度慢、氧化性反应物的加入速度随时变化，操作控制较复杂；使用氯酸钠等起同样氧化性作用的化学试剂的启动方法简单，诱导条件启动速度快
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氧化浸出的方法。本专利技术的另一目的是提出一种用于氧化浸出的系统。一种氧化浸出的方法，包括步骤:I)原料粉碎，与氯酸钠、氯酸钾或高锰酸钾中的一种混合；2)在密闭的系统中加水、通入含有氧气的气体，用易燃物点火，点火点位于步骤I)所得混合物内部；3)停止含有氧气的气体的通入，对反应混合物喷入水雾，通入氯气或氧气20-260min，并保持密闭的系统中的压力为常压；4)至反应混合物不再有蒸汽产生时停止喷入水雾，加入无机酸溶解反应混合物，并控制溶液的pH值为1-3.5 ;5)固液分离反应混合物，取液相。其中，所述步骤I)中的原料为含有金属或金属化合物的矿物原料和/或废弃物，所述金属为铜、铁、釕、铑、钯、钴、锰、镍、铅、锌、金、银、锇、铱、稀土元素中的一种或多种，所述原料被粉碎至10_以下。所述原料可以为金属的盐、单质、氧化物、硫化物和合金形式。易燃物选自碳粉、木材、棉花、枯草、枯叶、纤维中的一种。所述步骤I)中的原料与氯酸钠、氯酸钾或高锰酸钾的质量比例为10:1-5 ;所述原料用质量比例为10-50%的水浸湿。步骤2)中的含有氧气的气体为含有体积比20-80%氧气的气体；加水使液面到达混合物底部。加水使装载原料的装置浸入水中，起到保护的作用。所述含有氧气的气体可以用空气。其中，所述步骤3)中通过通入空气保持密闭的系统中的压力为常压；所述步骤4)中无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种；加入无机酸时对反应混合物进行搅拌。其中，所述步骤5)之后还包括将固液分离得到的固相再次进行氧化浸出处理的步骤。通过控制加入的无机酸溶液、喷入的水雾、所加的水，最后得到液相的体积(L)与原料质量(kg)比例为7.2-16.3:1。一种用于氧化浸出的系统，其包括密闭的罐体、载物装置、加热装置、喷雾装置和搅拌装置；所述载物装置、加热装置、喷雾装置和搅拌装置均位于所述罐体的内部，所述喷雾装置位于载物装置的上方，所述加热装置位于载物装置的下方并与载物装置接触；所述罐体还设置有通气的管道、溶液的进口和出口。其中，所述罐体上还设置有液位测量装置、压力测量装置；所述加热装置为电加热 装置。其中，所述系统还设置有使罐体内气体循环的装置；所述气体循环的装置包括气体循环管道，气体循环管道上设置有风机；所述气体循环管道与所述通气的管道连接。其中，所述载物装置为盘状，中间有凸起。凸起的顶部为点火点，上面放置易燃物，下面可以加热。本专利技术提出的方法，其氧化反应条件参数的范围是:固体颗粒表面温度:≥300°C环境压强:常压；氧化性试剂为气体的情况下，氧化性气体为氧气或氯气时，氧化性气体体积比浓度:≥40%。氧化浸出反应过程的温度包括两方面的:氧化反应中心的温度；混合物表面体现出来的温度。反应中心的温度主要由反应放热速度和热量释放的速度决定，通过控制氧化性试剂加入速度控制化学反应速度，达到控制放热速度的目的。热量释放的速度，通过改变向已经开始发生反应的混合物中加水或溶液的方法进行控制，加入的水或溶液在接近反应中心高温区时，液态水汽化蒸发吸收热量，加快热量释放速度。混合物反应过程中，化学反应中心的反应热向外扩散，在混合物表面表现出一定温度。混合物表面的温度可以通过在混合物表面喷撒雾状的水或溶液的方法进行控制。根据氧化浸出反应的特点，在确保一定的经济技术指标的条件下，一次处理的原料量越大，反应的速度可以越快，这是因为:(I)原料发生化学反应的中心温度对表面温度影响小，在表面温度一定时，原料总量越大，加入氧化性试剂的速度越快，氧化浸出反应速度越快。(2)原料量越大，可以在原料中增加氧化性试剂的加入点，实现多点反应，提高反应速度。(3)加快外界降温速度，例如增加喷水量或增大热气流通速度。氧化浸出(诱导处理)技术的特点可以在氧化性气体浓度(或者说气体分压)比较低的情况下也能够与原料进行比较完全的反应，这个特点决定了氧化性气体纯度比较低时也能够应用于氧化浸出技术。低浓度氯气应用于浸出技术的条件是:(I)与氧化性气体混合在一起的气体是空气或无毒无害的气体；(2)混合气体中氧化性气体所占体积比不低于30% ；(3)混合气体中氧化性气体成份越低，氧化性气体的利用率越低。氧化还原反应中氧化性试剂是一类消耗材料。在诱导处理浸出反应已经开始进行时，可以通过反应过程的控制有效利用空气中的氧气，具体方法有:(I)向已经形成反应条件的原料中通入空气，当空气含氧量不足以维持反应以一定的速度进行时，停止通入空气，调整为加入含氧化性成份更高的物质，使反应速度再次提高,当达到一定条件时再调整为通入空气,如此以氧化性成份高的物质和空气交替使用,有效利用空气中的氧气，减少氧化性试剂的消耗比例。(2)向已经形成反应条件的原料中通入氧化性成份高的物质和空气的混合物，使氧化性物质成份达到确保氧化还原反应持续进行的浓度，使氧化性试剂的消耗量降低。氧化浸出技术可以在一定条件下直接处理大颗粒原料，处理大颗粒原料需要有一定比例的破碎后的原料启动氧化浸出条件，条件启动后，混在一起的大小颗粒原料一起参加化学反应，此时 反应的特点有:(I)大颗粒原料的大小没有具体要求，可以是块状或体积很大的物体，但体积越大反应速度越慢。(2)大颗粒原料的反应需要启动更强烈的诱导处理浸出条件。本专利技术的方法使用特别设计的设备，运行成本低、操作简单、速度快:(I)浸出设备增加密封功能:通过测量密封设备内的气压变化，相应控制试剂或气体的通入速度；防止有效气体成份流失；密封在设备内的气体，通过气体循环方式继续利用；防止氯气等有害气体污染环境；如果有反应新生成的气体，气体外排或回收利用。(2)诱导处理浸出设备内设托盘，存放待处理的原料，托盘和托盘下方是溶液，托盘浸泡在溶液中一定深度，在托盘上方固定一个或多个试剂出口，用于加入试剂或气体，同时配套点火装置，用于氧化浸出条件的启动。(3)设备内配置喷洒溶液或水的控温装置；配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化浸出的方法，其特征在于，包括步骤：1）原料粉碎，与氯酸钠、氯酸钾或高锰酸钾中的一种混合；2）在密闭的系统中加水、通入含有氧气的气体，用易燃物点火，点火点位于步骤1）所得混合物内部；3）停止含有氧气的气体的通入，对反应混合物喷入水雾，通入氯气或氧气20?600min，并保持密闭的系统中的压力为常压；4）至反应混合物不再有蒸汽产生时停止喷入水雾，加入无机酸溶解反应混合物，并控制溶液的pH值为1?3.5；5）固液分离反应混合物，取液相。

【技术特征摘要】
1.一种氧化浸出的方法，其特征在于，包括步骤: 1)原料粉碎，与氯酸钠、氯酸钾或高锰酸钾中的一种混合； 2)在密闭的系统中加水、通入含有氧气的气体，用易燃物点火，点火点位于步骤I)所得混合物内部； 3)停止含有氧气的气体的通入，对反应混合物喷入水雾，通入氯气或氧气20-600min，并保持密闭的系统中的压力为常压； 4)至反应混合物不再有蒸汽产生时停止喷入水雾，加入无机酸溶解反应混合物，并控制溶液的PH值为1-3.5 ; 5)固液分离反应混合物，取液相。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中的原料为含有金属或金属化合物的矿物原料和/或废弃物，所述金属为铜、铁、釕、铑、钯、钴、锰、镍、铅、锌、金、银、锇、铱、稀土元素中的一种或多种，所述原料被粉碎至10_以下。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中的原料与氯酸钠、氯酸钾或高锰酸钾的质量比例为10:1-5 ;所述原料用质量比例为10-50%的水浸湿。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的含有氧气的气体为含有体积比20-80%氧气的气体；加水使液面达到混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：连迎立，栗晓光，连晶晶，
申请(专利权)人：谷盾，
类型：发明
国别省市：