声化学在湿法冶金中应用研究现状 □孙家寿 刘彬
□孙家寿 刘彬 所谓声化学，是指利用超声波来加速化学反应，提高化学反应产
所谓声化学，是指利用超声波来加速化学反应，提高化学反应产率的一门新兴交叉学科。目前，声化学已引起世界各国的化学及化工工作者的广泛兴趣。每年都有大量论文和专著发表，介绍各种最新的声化学研究成果，内容包括：有关理论研究，声化学反应器介绍，声化学在化学、化工、有机合成、聚合物科学、生物化学、分析化学、化学镀等方面的应用。我国声化学研究工作正在广泛和深入地进行。本文将着重介绍声化学在湿法冶金中的应用研究现状。 一、声化学强化氯化法—PVL浸出法
一、声化学强化氯化法—PVL浸出法 ＰＶＬ浸出法的实质是在浸出过程中引入超声波。它已成功应用
ＰＶＬ浸出法的实质是在浸出过程中引入超声波。它已成功应用于氰化提金，可使浸出时间由２４ｈ缩短到１～２ｈ，对难浸金矿金的浸出率可提高５％～２０％。ＰＶＬ法用于氯化浸金其效果更好。例如，含金氧化矿仅浸出５～１０ｍｉｎ，金品位由７．９５ｇ／ｔ降到０．６６ｇ／ｔ；湿法炼铜渣仅浸出５ｍｉｎ，金品位由６．６８ｇ／ｔ降到０．３２ｇ／ｔ，含铜金精矿焙砂浸出４０ｍｉｎ，金品位由１２７．２ｇ／ｔ降到１．９７ｇ／ｔ。Ｇｌａｋｈａｖ等研究了２１．３ｋＨｚ的超声波处理各种金矿的浸出过程，在Ｌ∶Ｓ＝３∶１，ＢａＯ用量为１０ｋｇ／ｔ矿，ＮａＣＮ浓度为０．１３％，ＣａＯ用量为０．０５％的条件下超声波处理，使金的浸溶速率增加了１０～１２倍，金的浸出率达９２％，并考察了频率和声强对氰化的影响，对比了２１．３ｋＨｚ、４～５Ｗ／ｃｍ２和７５ｋＨｚ、３～５Ｗ／ｃｍ２的处理效果，金的浸溶速率增加了２～１２倍，使金的浸出率增加了５％～１０％。 赵文焕则用ＰＶＬ浸出法对含金氯化矿（Ａｕ７. ８６ｇ／ｔ，
赵文焕则用ＰＶＬ浸出法对含金氯化矿（Ａｕ７. ８６ｇ／ｔ，Ａｇ７．０ｇ／ｔ），湿法炼铜渣（Ａｕ８３．２ｇ／ｔ，Ａｇ１３２ｇ／ｔ），含碳银精矿（Ａｕ４.４１ｇ／ｔ， Ａｇ４００４ｇ／ｔ）及单一银精矿（Ａｕ３７.９ｇ／ｔ， Ａｇ６１６０ｇ／ｔ）进行了浸出试验。对含金氧化矿，其ＰＶＬ浸出条件为：常温、矿浆浓度３３％，初始盐酸用量１０ｋｇ／ｔ矿，浸出时间１０ｍｉｎ，金的浸出率达９２％，与常规氰化浸出４～５ｈ相当。这充分体现了ＰＶＬ法浸出的强化效果。就金品位高达８３ｇ／ｔ的湿法炼铜渣浸出试验而言，在常湿、矿浆浓度２０％，初始酸用量１０ｋｇ／ｔ的条件下，ＰＶＬ法仅浸出２０ｍｉｎ，金浸出率较常规浸出６ｈ还高０．７％～１％，可见ＰＶＬ法对提高金浸出率是有效的。对于含金、银较高的单一银精矿，应用强氧化氯化-ＰＶＬ法联合浸出， 浸出时间为１．５ｈ，矿浆浓度２５％，氯盐浓度３００ｇ／ｔ矿的条件下，可使金品位由３７．８ｇ／ｔ降至１．５８ｇ／ｔ，银品位由６１６０ｇ／ｔ降到５３．７５ｇ／ｔ，金的浸出率达９６％，银的浸出率达９９．２５％，且大大简化了工序，因此该法是很有发展前途的方法。 南非专利报道了在常温常压下，用超声波消除Ｆｅ３＋盐浸出时
南非专利报道了在常温常压下，用超声波消除Ｆｅ３＋盐浸出时形成的元素硫阻力膜，湿法分解含砷黄铁矿和黄铁矿的新工艺。用硫酸铁浸出金精矿、并用ＣＳ２擦洗脱除元素硫后常规氰化浸出，金的回收率为９０％。 笔者则用硫酸铁在氯化气氛中进行酸性浸出黄铜矿精矿，在超声
笔者则用硫酸铁在氯化气氛中进行酸性浸出黄铜矿精矿，在超声波作用下，铜的浸出率大幅度提高。 一种超声雾化器被用于电感耦合等离子体原子发射光谱和微波、
一种超声雾化器被用于电感耦合等离子体原子发射光谱和微波、诱导等离子体原子发射光谱的进样。研究表明，使用这种方法对磷、铅、银等元素的检测限比气动雾化器低得多，用于贵金属元素的分析和实际样品中金和银的测定效果较好。超声波用于检测矿浆浓度、调制捕放剂和起泡剂对硫化矿浮选作用的研究亦有报道。 二、声化学强化浸出机理
二、声化学强化浸出机理 尽管化学家们作了大量研究工作，然而当前人们对声化学强化机
尽管化学家们作了大量研究工作，然而当前人们对声化学强化机理的认识一般解释为“空腔化”自由基产生理论。 超声波引入浸出过程起到强化作用，主要是由于在特定条件下把
超声波引入浸出过程起到强化作用，主要是由于在特定条件下把声场能量集中起来，当声波频率达１８～２５ｋＨｚ时，便产生空腔，然后伴随空腔塌陷瞬间而在极小空间内将集聚的能量释放出来，使之在正常温度与压力的液体介质中产生异乎寻常的高温（＞５０００Ｋ）和高压（＞１００ＭＰａ），形成所谓“热点”，可以广辟化学反应通道，骤增化学反应速度。同时在液固界面产生速度高达１０００ｍ／ｓ的微射流冲击固体表面，使固体表面发生局部浸蚀而大大加强了物质的传递过程，改变了化学反应状态。 超声波在湿法冶金中的作用机理，首先是机械波的作用，它特别
超声波在湿法冶金中的作用机理，首先是机械波的作用，它特别能清除或破坏矿物表面影响浸出的薄膜或反应过程中生成的钝化膜，清除微观裂纹、缝隙、缺陷、矿块间隙及部分连生体裂缝中吸附的杂质，从而使矿物表面保持高度活性，使空气中氧迅速扩散到矿物表面进入液相中，因此大大强化了传质效应，加快了化学反应速度。由于高压及冲击波可使氧及浸出剂进入到缝隙及孔穴中，使该处金属参加反应。又因波的强大浸蚀作用，使部分包裹金属裸露出来，从而提高金属的浸出率。 近年来，研究发现在很多反应中声化学强化作用与自由基的产生
近年来，研究发现在很多反应中声化学强化作用与自由基的产生密切有关。如水在超声辐照下能发生离解。ＥＰＳ谱证实了Ｈ和ＨＯ的存在，并探测到少量Ｈ２和Ｈ２Ｏ２。显然水在超声辐照下产生了Ｈ２Ｏ２和Ｈ、ＨＯ、ＨＯ２等。这些自由基的存在促进了氧化反应。研究表明，金的氰化反应速度主要由扩散和电化学反应决定。因此，超声波在水溶液中产生的Ｈ２Ｏ２无疑加速了金的氰化溶解速度，而提高了金的浸出率。 根据上述机理，我们在硫酸介质中，用Ｆｅ３＋浸出铜精矿中铜
根据上述机理，我们在硫酸介质中，用Ｆｅ３＋浸出铜精矿中铜用以生产硫酸铜的过程中引入超声波，不仅可缩短浸出时间，还降低了硫酸耗量，提高了硫化铜矿的铜浸出率。因此，此法是一种高效节能方法，必将产生极大的社会、环境和经济效益。