抽滤装置反应器在冶金行业矿浆浸出反应与固液分离中的实验设计

更新时间：2025-10-14 点击次数：28

一、实验背景与目标

冶金矿浆浸出（如铜、金矿石酸浸）传统工艺需 “浸出反应（搅拌槽）+ 固液分离（板框过滤）" 分步操作，存在浸出剂利用率低（≤70%）、分离耗时（≥2h）、浸出率波动大（±5%）的痛点。本实验以 “浸出 - 分离一体化" 为核心，设计抽滤装置反应器，实现矿浆浸出时实时分离浸出液，优化浸出效率与金属回收率，目标为：浸出率提升≥5%、分离时间缩短 50%、浸出剂利用率≥85%。

二、实验材料与设备

材料：铜矿石（粒径 0.1-0.3mm，铜品位 2.5%）、硫酸浸出剂（浓度 1.5mol/L）；

设备：定制抽滤装置反应器（容积 5L，含搅拌桨、聚四氟乙烯滤膜（孔径 0.22μm）、负压控制系统）、原子吸收分光光度计（测铜离子浓度）、电子天平（测滤渣含水率）。

三、实验设计与参数优化

（一）实验变量设定

采用单因素变量法，以铜浸出率、滤渣含水率为评价指标，优化 3 个关键参数：

浸出温度（A）：25℃、40℃、55℃（影响浸出反应速率，过高易致浸出剂挥发）；

抽滤负压（B）：0.04MPa、0.06MPa、0.08MPa（控制分离速率，过大易堵塞滤膜）；

搅拌转速（C）：200rpm、300rpm、400rpm（保证矿浆均匀性，提升浸出剂接触效率）。

（二）实验流程

称取 100g 矿样与 500mL 硫酸浸出剂加入反应器，设定温度、转速；

启动负压系统，实时抽滤分离浸出液，每 30min 取样测铜离子浓度，计算浸出率；

反应结束（浸出率稳定），测滤渣含水率，对比传统分步工艺（搅拌浸出 4h 后板框过滤）。

（三）最佳参数确定

实验结果显示：

温度 40℃时，浸出率达 88%（25℃为 75%，55℃为 86%，高温致硫酸挥发）；

负压 0.06MPa 时，滤渣含水率 12%（0.04MPa 为 20%，0.08MPa 滤膜堵塞）；

转速 300rpm 时，浸出均匀性最佳（200rpm 浸出不均，400rpm 能耗过高）。

最佳组合：40℃、0.06MPa、300rpm。

四、实验效果验证

与传统工艺对比：

指标	传统分步工艺	抽滤装置反应器	提升幅度
铜浸出率	83%	88%	6%
浸出 - 分离总时间	4.5h	2h	56%
浸出剂利用率	68%	87%	28%
滤渣含水率	18%	12%	33%

五、结论

抽滤装置反应器通过 “浸出 - 分离同步进行"，解决传统工艺效率低的问题。40℃、0.06MPa、300rpm 的参数组合，可显著提升冶金矿浆浸出率与浸出剂利用率，缩短处理时间，为冶金行业矿浆预处理提供高效、集成化的实验方案与技术参考。