随着世界上有色金属产业的快速发展,金属矿产资源消耗量也逐年增加,目前高品位的金属资源已经供不应求,所以一些国家不得不利用伴生资源及低品位资源进行有价金属的提炼[1-2]。而湿法冶金工艺技术特别适用于处理复杂的、共伴的和低品位的有色金属资源,能够实现资源的综合利用。但是湿法冶金中的常压浸出过程大多是在室温或溶液沸点温度以下的条件下进行的,浸出速率往往比较慢,即需要较长的浸出时间,且有价金属的浸出率偏低[3-5]。为了解决这一问题,许多学者研究了加压浸出处理低品位矿石,这种短流程、浸出强化、金属提取率高等特点的加压湿法冶金技术作为现代湿法冶金新兴发展的领域,已广泛地应用于铜、锌、镍、钴、钨及多种稀贵金属提取冶金及材料制备等多个方面[6-7]。
硫化矿加压浸出体系中的氧化过程主要是在液相内进行的[8-10]。就此而言,氧气的气含率以及在液相中的溶解就对氧化浸出过程十分重要了。在硫化矿加压反应的过程中,离散的气泡有可能聚合成大的气泡或者大的气泡分解成离散的小气泡。气泡在液体中的气含率决定了气液固三相间的接触程度,进而决定了加压浸出过程中气液固三相反应的最终效果和有价金属的提取率。 因此,研究气泡在液相中的行为规律有助于深入了解硫化矿加压浸出中现象的物理化学本质,具有十分重要的理论和实际意义[11]。
目前,大多数学者[12-13]主要考察常压下气泡在液体中的行为,而对加压下气泡在液体中的行为研究较少。Letzel et al[14]研究了高压对气液鼓泡塔均相泡状流动稳定性的影响。结果发现增加系统的压力,在不稳定点的气含率就会显著增加。Liu et al[15]分别讨论了中心和偏心搅拌模式下气体流量、搅拌转速等因素对局部气含率和平均气含率的影响,结果表明,中心双向搅拌和偏心单向搅拌均可显著提高气含率,且后者更有效果。
在高压釜中模拟硫化矿精矿加压浸出条件下氧气气含率的研究没有报道。为解决氧利用率低的问题奠定理论指导,本文使用透明石英高压釜,在高温高压条件下,研究了气液两相混合状态和气泡在溶液中的行为规律。该研究有助于掌握硫化矿精矿加压浸出过程中氧气溶解调控机制,提高生产率和降低运行费用,从而指导加压浸出的生产操作。
2. 实 验
2.1. 实验装置
本实验使用BCFD 2-0.8型
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