熱壓浸出(heat-pressure leaching)

在密閉容器中加入浸出劑，在高溫高壓下進行攪拌浸出的礦物浸出工藝。熱壓浸出分熱壓無氧浸出和熱壓氧浸出兩類。

熱壓無氧浸出在不用氧或其他氣體的條件下，僅以提高浸出溫度和壓力的方法，提高被浸組分在浸出液中的溶解度的浸出工藝。水溶液的沸點隨體系蒸氣壓的提高而提高，因此，在高壓條件下可采用較高的浸出溫度。當溫度高于300℃時，水的蒸氣壓大于10．13MPa。熱壓浸出的溫度常小于300℃。工業(yè)上熱壓無氧浸出用于鋁土礦的熱壓堿浸、鎢礦的熱壓堿浸和鉀釩鈾礦的熱壓堿浸等工藝中。

熱壓氧浸出主要用于浸出金屬硫化礦。這種礦若用熱壓無氧浸出，即使溫度高達400℃也不分解，但在有氧存在時，則易于氧化分解。隨浸出溫度和介質(zhì)pH值的不同，金屬組分皆呈離子形態(tài)轉(zhuǎn)入浸出液中，而硫則以元素形態(tài)留在渣中或被氧化，呈不同價態(tài)的氧化物轉(zhuǎn)入浸出液。在溫度低于120℃的酸性條件下，硫呈元素硫形態(tài)留在浸渣中；在中性介質(zhì)中，硫被氧化為硫酸根；在堿性介質(zhì)中，硫主要氧化為硫酸根，部分硫氧化為硫的低價氧化物。當浸出溫度高于元素硫的熔化溫度(120℃)時，硫的氧化速度加快，硫呈硫酸根形態(tài)轉(zhuǎn)入浸出液。在酸性介質(zhì)中進行的熱壓氧浸稱為熱壓氧酸浸；在氨介質(zhì)中進行的稱為熱壓氧氨浸。

影響因素影響熱壓氧浸的主要因素為浸出溫度、介質(zhì)的pH值、氧分壓、浸出劑濃度、相界接觸面積、擴散層厚度和催化作用等。一般需通過試驗確定諸因素的最佳值。

(1)浸出溫度是影響工藝的首要因素。熱壓氧浸時，氧在水中的溶解度因溶液溫度和體系壓力而異，若溫度一定，溶液中溶解氧的濃度隨體系壓力的增大而提高；壓力不變時，溶液中溶解氧的濃度在90～100℃時最低，然后隨溫度的升高而增大，至230～280℃時達最高值，然后隨溫度的升高而急劇地降為零。提高浸出溫度可提高氧化速度，但浸出溫度常受工藝條件限制。如在熱壓氧酸浸金屬硫化礦過程中，當溫度高于120℃時，熔化的元素硫往往可包裹硫化礦礦粒，妨礙硫化礦的進一步氧化分解。因此，浸出溫度不宜高于110～115℃。熱壓氧酸浸時，礦漿的酸度隨浸出溫度的升高而增大，提高酸度可獲得易澄清過濾的Fe₂O₃•nH₂O沉淀。一般浸出低硫物料(如多金屬冰銅)的溫度采用175～200℃；處理高硫物料(如硫化礦物原料)采用110～115℃。熱壓氧氨浸時，浸出溫度一般為70～80℃，此時反應(yīng)速度較高，若進一步提高浸出溫度則氨分壓將急劇增大。

(2)降低磨礦粒度可增大相界面積，使目的礦物單體解離或更好地暴露，有利于加速浸出過程。但礦粒過細會增大礦漿粘度而不利于擴散過程的進行。磨礦粒度一般為一200目80％～90％。

(3)熱壓氧氨浸時，氨的濃度對氧的溶解度有較大的影響。溶液中溶解氧的濃度隨氨濃度的增大而增大，浸出時，一部分氨用于中和酸，一部分氨與金屬離子形成可溶性絡(luò)離子。增大氨的濃度通常可加速浸出過程。

(4)某些組分可起催化作用。如Cu²⁺離子能催化硫化鋅和硫化鎘礦物的熱壓氧浸，熱壓氧浸硫化銅礦物時，使用鹽酸較使用相同濃度的硫酸或高氯酸的浸出速度高；Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺等能催化元素硫的熱壓氧浸，提高浸出速度。

應(yīng)用熱壓氧浸既可處理硫化礦，又可處理含黃鐵礦的氧化礦；可在酸性介質(zhì)中進行，也可在氨介質(zhì)中進行。熱壓氧酸浸時，設(shè)備的防腐蝕要求較高。熱壓氧酸浸硫化礦過程中生成的元素硫可從浸渣中用浮選法或篩分法進行回收。在氨介質(zhì)中進行熱壓氧氨浸時，必須嚴格控制游離氨的濃度，否則，易生成不溶性高氨絡(luò)合物。此工藝從1953年開始在工業(yè)上用于處理鎳一銅一鈷硫化礦。浸出條件為：80℃，壓力為0.44～0.64MPa，浸出時間20～24h；最終產(chǎn)出鎳粉、鈷粉、硫化銅和硫酸銨等產(chǎn)品。熱壓氧氨浸時，鈷的浸出率較低，鉑族金屬分散于浸出液和浸出渣中。此工藝適于處理鈷含量小于3％和鉑族金屬含量較低的礦物原料。

設(shè)備熱壓浸出在高壓釜中進行。高壓釜可為立式或臥式，依其攪拌方式可分為機械攪拌、氣流(蒸汽或空氣)攪拌和氣流一機械混合攪拌三種，根據(jù)實際條件進行選用。