湿法冶金新发展
摘要:根据收集的资料及多年的研究结果，系统地总结了湿法冶金中的新技术，分别阐述了浸出(加压浸出、活化浸出、细菌浸出、原地浸出)、溶剂萃取、离子交换、膜分离及电解方面的新发展与新技术，特别介绍了湿法制备粉体材料，并提出了湿法冶金的研究与应用方向。关键词:湿法冶金;新技术;新发展;综述
追溯历史，在公元前20 6年，也就是在西汉时期，就有了用胆矾法提取铜的记载。多少年来，湿法冶金技术发展缓慢，只是作为火法冶金的一个辅助手段而存在。直到19世纪它才得到快速发展，20世纪逐渐成为冶金学科中的一个独立分支，进而成为重要的二级学科。
湿法冶金理论主要是依靠化学理论发展起来的，现在虽然还是以化学理论为基础，但是由于学科交叉、互相渗透，它与地球科学、矿物学、物理学及一些工程科学都有关系}于刀。湿法冶金与各类学科间的关系如图1所示。
湿法冶金技术得到长足发展主要缘于它在以下几方面中的优势:
1)可以处理低品位物料，包括低品位原生硫化矿、氧化矿、表外矿及废弃的尾矿，并可对一些低品位二次资源中的有价金属进行回收;
2)可以处理复杂矿石，包括一些低品位复杂矿石及大洋锰结核，能够有效回收其中的各种有价金属;
3)可以提高资源的综合利用率，在提取精矿中主金属的同时，可以回收一些伴生的稀贵金属(Au, Ag及铂族金属)及稀散金属;
4)���动条件较好，有利于环保，较容易实现清洁生产;
5)吸入了其他一些学科的理论与新技术，相关学科的发展也促进了它的发展。
综观湿法冶金的作用以及它所提取的金属之多(如图2所示)，足以反映出它在冶金学中的地位及在学科发展及国民经济发展中的作用。（湿法冶金）
1湿法冶金中的新发展
湿法冶金主要工艺过程包括:①矿石原料预处理;②矿石原料浸出;③固液分离;④溶液净化、富集及分离;⑤从溶液中回收化合物或金属。近些年来，湿法冶金技术发展较快，目前最为主要的新发展分述于下。
1. 1浸出工艺的新发展
1. 1. 1高压浸出
近年来，一些采用高压浸出的工厂相继开工或投产。据不完全统计，从上世纪90年代到现在己经投产的高压浸出厂至少超过20家，其中包括我国第1个用高压浸出法处理高镍铣的工厂—中国新疆阜康冶炼厂。可以预料，今后一段时间内，高压浸出工艺的应用领域还会不断扩大，浸出工艺也会得到不断完善。世界上重要的高压浸出厂如表1所示。
浸出速度一般随温度升高而明显增加，某些浸出过程需在溶液沸点温度以上进行。对某些有气体参加的浸出过程，增大气体反应剂的压力有利于浸出过程的进行，这种在高温高压下的浸出称为高压浸出或压力溶出。高压浸出分为高压氨浸、高压碱浸、高压酸浸。高压浸出在高压釜内进行，高压釜的工作原理及结构与机械搅伴浸出槽的相似，但更耐高压，密封良好。高压釜有立式及卧式2种，卧式釜的结构如图3所示。
卧式高压釜的材质要求能承受一定的温度及压力，并耐磨及抗腐蚀。工业上有单体釜及串级釜之分。串级釜一般分成数个室，矿浆连续溢流通过每个室，每室有单独的搅拌器。目前，应用在冶金工业中的高压釜其工作温度能达到23 0 c卿C右，工作压力达到2. 8 M Pao
高压浸出是强化浸出的重要方法之一。过去，由于设备(高压釜)制造复杂及材质腐蚀问题不易解决，其发展遇到了一定困难。而今天制造业的发展及耐腐蚀材料的出现，上述困难大大减少，高压浸出得到了快速发展。目前高压浸出最受关注的是:①硫化铜精矿的高压浸出;②硫化锌精矿的高压浸出;③钨、铂矿的高压浸出;④镍、钻矿的高压浸出;⑤铝土矿的高压水化学法生产氧化铝;⑥铂族金属的加压浸出及难处理金矿的加压浸出等。
1.1.2流态化浸出
流态化浸出设备简单、效率高，其工作原理如图4所示。矿物原料从加料口进入浸出塔，浸出剂由喷嘴连续喷入浸出塔。在塔内，由于浸出剂的线速度超过临界速度，因而固体物料发生流态化，形成流态化床。在床内，两相间传质及传热条件良好，浸出反应迅速发生。浸出液流到扩大段时，流速降低到临界速度以下，固体颗粒沉降，清液则从溢流口流出。为保证浸出时的温度，浸出塔可通过夹套通蒸气加热，亦可用其他方式加热。（湿法冶金）
流态化浸出的特点是:溶液在塔内的流动近似于活塞流，容易转换，易实现多段逆流浸出;相对于搅拌浸出，颗粒磨细作用小，因而对浸出后的固态产品的粒度控制有利;流态化床内有较好的传质和传热条件，因而有较快的反应速度和较大的生产能力。据报道，锌湿法冶金过程中，采用流态化浸出，其单位生产能力比机械搅拌浸出时大10 ~17倍。特别是在有氧参与的浸出过程(如金的氰化浸出)中，先将矿石与浸出剂加入塔内，然后从底部鼓入氧(或空气)，利用气流使矿料形成气液固3相流态化床，其传质效果更好。
流态化的原理和设备不仅可用于浸出过程，也可用于其他有固相参加的过程，如置换过程等。据报道，在流态化反应器中对zn5 04溶液锌粉置换除铜锅时，其生产能力比机械搅拌的高8一10倍。
1. 1. 3管道浸出
管道浸出的简单设备及工作原理如图5所示。
混合好的矿浆通过隔膜泵以较快速度(0.5 ~5 m/s)进入反应管，反应管外有加热装置对矿浆加热，反应管前部主要利用己反应的矿浆的余热加热，后部则用高压蒸气或工频感应加热。矿浆在沿管道流动过程中逐步升温并发生反应。管道反应器的特点是矿浆流动快速，管内处于高度紊流状态，传质及传热效果良好，温度高，因而浸出效率较高，一般反应时间远比搅拌浸出时间短。这一技术在铝土矿浸出制备氧化铝中得到了大规模应用。
1. 1. 4活化浸出
①机械活化浸出。机械活化属于新兴的边缘学科—机械化学的一部分。在机械力的作用下，矿物晶体内部产生各种缺陷，处于不稳定的能位较高的状态，相应地其化学反应活性较大。早在上世纪20年代，人们在研究磨矿后晶体的活性时就发现，磨矿所消耗的能量不是全部转化为热能或表面能，而是有5% ~10%储存在晶格内，使晶体的化学活性增加。这种活化方法迅速扩展到钨、铂矿物强化浸出过程的研究之中，国内外学者在这方面都取得了较多的研究成果。
通过机械活化，矿物的浸出速度和浸出率都有大幅度提高，反应表观活化能明显降低，这种效果己引起冶金工作者的极大兴趣，并己将其用于活化所有有固相参与的反应过程，如浸出过程，合金化过程，工程材料的合成过程，非晶态材料的制备过程等。
②其它活化浸出法。其它方法有超声波活化、热活化、辐射线活化、添加催化剂活化等。这些方法都能强化浸出过程，但大都没有实现大规模工业应用，都有待进一步研究。
1. 1.细菌浸出
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