超声辅助隐晶质石墨酸浸动力学及强化机制分析

针对隐晶质石墨酸浸除杂过程中杂质去除率低、浸出时间长等问题,提出酸浸过程中超声波辅助浸出的强化方法。首先,进行常规酸浸除杂试验因素优化,其次,进行常规和超声波酸浸过程动力学参数计算,最后,综合运用激光粒度仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线荧光光谱(XRF)、透射电镜-能谱(TEM-EDS)等测试手段分析超声波强化酸浸过程中杂质矿物的赋存状态。研究结果表明：当超声波引入酸浸过程后,在盐酸浓度为8 mol/L、固液比为0.1 g/mL、酸浸温度为343 K、酸浸时间为60 min和超声功率为300 W的条件下,最佳灰分脱除率提高至50%左右。常规和超声条件下的酸浸过程符合Johnson-Mehl-AxTami(JMA)模型,常规浸出过程受扩散控制,超声波浸出过程随着温度的增加由扩散控制向混合控制转变,同时,超声波对酸浸反应速率的强化主要体现在指前因子的显著增大;常规酸浸仅去除一部分含钙、镁、铁的矿物,超声波通过破坏石墨表面形成的惰性层、促进颗粒破碎、产生氧化自由基等方式提高杂质矿物的脱除效率。