矿浆吸附法(sotption—in—pulp process)

使用离子交换剂或其他活性物质通过离子交换反应或物理吸附，直接从矿浆中提取有价金属的过程。吸附剂为液体离子交换剂时，即为矿浆革取；吸附剂为活性炭时，称为炭浆法(见炭浆法提金)；吸附剂为离子交换树脂时，称为树脂矿浆吸附法(resin—in—pulp)。

树脂矿浆吸附法是20世纪70年代初发展起来的一种新的离子交换方法，该法可省去矿浆澄清、过滤、洗涤等液固分离的一些操作步骤，从而简化了工艺流程，降低了投资和操作成本。该法已用于从酸性铀矿浸出矿浆中直接提取铀和含金溶液中提取金。

预处理作业树脂矿浆吸附法主要用于处理粘度和密度较大的含固体矿浆，为了获得好的效果，要进行一些预备工作，其中有：(1)离子交换树脂经过筛选和预处理；(2)料液经预处理准备。

对树脂矿浆吸附法使用的离子交换树脂有一些特殊要求，如离子交换树脂的颗粒要大，以便于与矿浆分离；并要耐磨，以减少离子交换树脂的磨损；还要求离子交换树脂具有较大的吸附容量。为此，要按这些要求对离子交换树脂进行筛选。

在进行树脂矿浆吸附作业之前，料液要经过预备处理，即要除去矿浆中的砂质组分及分离除去木质纤维素(木屑)等杂质，这样可以减少离子交换树脂的磨损及避免料液的堵塞等问题。料液的预处理已成为矿浆树脂吸附法一个独立组成部分，除去木屑的方法是进行筛分作业，通过过筛把木屑除去，矿浆中的砂质组分是用跳汰分选的方法开路除去。

设备设备是保证完成树脂矿浆吸附法正常作业的重要手段，对其基本要求是：(1)能使矿浆与离子交换树脂接触良好；(2)具有一定的搅拌速度，避免矿粒和离子交换树脂沉降；(3)矿浆及离子交换树脂在设备中有一定的停留时间；(4)吸附达到平衡后，离子交换树脂与矿浆能顺利地分离；(5)尽可能实现连续化作业。

进行矿浆吸附的工业设备有四种主要类型：悬浮(流态化)层矿浆吸附设备，有搅拌矿浆吸附设备，脉冲或跳汰层矿浆吸附设备和连续逆流矿浆吸附设备。

悬浮(流态化)层矿浆吸附设备这类设备可以是柱形，也可以是锥形，可用耐酸水泥、玻璃钢、塑料或衬胶的钢板制成。带有压力矿浆输入管的锥形交换柱如图1所示。当矿浆及离子交换树脂从下部自上送入时，在柱内的离子交换树脂与矿浆成为悬浮(流态化)状态。一般是当矿浆液流速度为6～8m／s，床层可达到稳定的流态化态。矿浆的输送可自流，也可用泵输送。

当处理低浓度矿浆时，在圆锥型交换柱(图1)内的离子交换树脂可以达到均匀分布。当处理浓矿浆时，把圆锥形交换柱改成圆柱形交换柱，离子交换树脂也会形成较好的悬浮状态。在工业条件下，离子交换树脂会被矿浆流带出来，因此，在矿浆出口处要设有筛网，这种筛网可由钛、不锈钢、聚丙烯、卡布隆等制成，其作用是防止离子交换树脂被带出柱外。

在流态化层矿浆吸附设备吸附金属时，需要将几个交换柱串联起来，才能定时地提取金属。几个吸附柱可以间断地重复进行吸附、解吸和离子交换树脂再生作业。这类设备的缺点是不太适合处理高浓度的矿浆，一次装入的离子交换树脂量较多，离子交换树脂的周392转使用效率较低。

有搅拌的矿浆吸附设备可用机械搅拌或空气搅拌，在湿法冶金中较多使用空气搅拌。用得最多的是帕丘卡型的树脂矿浆吸附设备(图2)。设备的外壳由钢制成，内衬耐酸砖。所有内部零件(如进排液管、空气搅拌装置或机械搅拌装置等)都由钛制作。

这类设备设有上部网状排液器，其筛孑L大小要能使离子交换树脂留在体内，而矿浆可以通过筛孔排出。上部网状排液器有淹没式和旁设式两种类型，有时还装有中间空气升液器。中间空气升液器起缩短设备高度和增大直径的作用，而作输送用的空气升液器要和所采用的排液器结构适应，以便从设备内导出矿浆。这种设备虽是间断作业，但矿浆经多段吸附之后，具有较高的金属提取率，而且可以处理高密度矿浆。

脉冲或跳汰床矿浆吸附设备在生产规模不大，特别是在吸附分离物理和化学性质相近的金属时，可以采用这类设备。其原理是使矿浆以脉动流动代替连续流动通过离子交换树脂层，并形成流态化(悬浮)床。也可使矿浆自下而上流过离子交换树脂床，设备顶部装有一定孔度的筛网，吸附后的离子交换树脂和矿浆分离后，经洗涤，再通过跳汰作用，使已饱和吸附了金属的离子交换树脂进入淋洗设备中再生。另一种类型的设备是采用离子交换树脂筐装置，把离子交换树脂装在由串级不锈钢网格制作的筐内，浸出的矿浆穿过筐中的离子交换树脂层，而装有离子交换树脂的筐体可在矿浆中作往复运动。吸附饱和的离子交换树脂再在筐内进行洗涤和淋洗，吸附、洗涤、淋洗不断交替间歇进行，从而完成矿浆树脂吸附作业。

脉冲和跳汰床设备存在的主要问题是：(1)网格易被离子交换树脂和杂物堵塞；(2)离子交换树脂筐和脉冲床不能随意扩大尺寸，因而生产规模受到限制；(3)床体因脉动引起离子交换树脂的机械磨损；(4)单一床的使用受到限制，各级不能连成一个系列，影响到效率的提高，仅适用于小规模生产。

连续逆流矿浆吸附设备这类设备可进行连续作业，属高效矿浆吸附设备，已有多种类型。图3所示为其中的一种，属于上流式多段流态化床设备，吸附柱由锥形底的圆筒形塔身组成，可用玻璃钢制造，顶部装有溢流堰和筛网。塔内设有多孔的塔盘，孔眼上装有罩帽，每一段的离子交换树脂分别转移，而离子交换树脂在转移中是连续运动的。离开塔底部的离子交换树脂进入计量槽，计量槽的溢流返回到吸附塔的底段，负载离子交换树脂则进入解吸塔，解吸后再进入到吸附塔上部，矿浆和离子交换树脂流动方向相反，而且在每一塔盘段都形成流态化状态。

连续逆流矿浆吸附设备的优点是设备的利用率高，吸附效果好，离子交换树脂耗量低。

应用实例矿浆吸附已在铀、金的湿法冶金中得到了应用。中国从20世纪60年代初期就采用这种方法提取铀，效果良好。美国卡罗来纳州的伊哲蒙特工厂是最先采用矿浆吸附的铀生产厂。该厂于1956年投产，处理能力为360t／d，铀矿用硫酸进行酸性浸出之后，用装在尺寸为1．37m×1．37m×1．53m网篮中的强碱性阴离子交换树脂别尔姆吉特8K吸附铀。树脂的粒度为0．8ram，网篮孔径为0．5mm，矿浆最大粒度为0．25mm，网篮安装在14个衬有橡胶的钢制搅拌槽中。网篮每分钟摆动6次，网篮孔径比离子交换树脂直径小，但比矿浆的最大固体直径大，因而在摇动时，矿浆可通过网篮并同离子交换树脂接触。铀含量为0．8g／L的原矿浆相继流过7个槽子，首先同几乎饱和了的离子交换树脂接触，最后在第7个槽子中同淋洗再生后的离子交换树脂接触，铀在尾矿浆液中的含量小于2．5mg／L。5个槽子用于淋洗，一个槽子冲洗，一个槽子备用，吸附一解吸循环之后富集比为10～12。一个设备的吸附一解吸时间为3h，离子交换树脂对铀的吸附容量为64kg／m³，铀的提取率可达到99．7％。

树脂矿浆法提金由于吸附容量大、淋洗和再生的能耗较低等优点，而获得了工业应用。前苏联的一个工艺实例如图4所示。矿粒度磨细成0．4mm，磨好的矿浆除去木屑后送去氰化；矿浆浓度约40％左右，氰化后送去吸附。吸附作业产生饱和金的负载离子交换树脂和尾矿矿浆两个半成品。负载离子交换树脂和矿浆分离后总淋洗提金，再生后重复使用；矿浆要进行控制筛分再回收一部分离子交换树脂后便进行尾弃。当进

料矿浆含Au2．7×10^-4％时，负载离子交换树脂上的金可达到615×10^-3％，吸附率在99％以上，淋洗率也可达到99％。

矿浆吸附的工业实践证明，除了有省去液固分离的优点外，还有如下优点：(1)金属残留量低，回收率高；(2)处理时间短；(3)能保证连续批量生产；(4)394劳动强度和劳动量小；(5)可保证产品质量；(6)环境污染少。