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高硅氧化锌矿微波辅助浸出机理研究

作　者: 林祚彦
导　师: 华一新
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 高硅氧化锌矿 硫酸浸出 微波冶金
分类号: TF813
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 266次
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内容摘要


锌矿主要分为硫化锌矿和氧化锌矿两类，由于硫化锌矿的日益枯竭，氧化锌矿的开发逐渐受到重视。氧化锌矿通常含SiO2较高，直接酸浸时溶出的SiO2容易致使矿浆固液分离困难，如何改善矿浆的过滤性能是高硅氧化锌矿硫酸浸出工艺研究的重要内容。 论文通过研究SiO2的溶出行为及SiO2溶胶对矿浆过滤性能的影响，在一定程度上确定了高硅氧化锌矿硫酸浸出除硅过程的机理；继而研究微波加热对矿浆过滤性能和矿石浸出过程产生的影响，大致地确定微波在浸出过程中所发挥的作用；再以上述的机理研究为基础，将微波加热技术安全地引入到氧化锌矿石的浸出过程中，提出微波辅助浸出工艺。 SiO2溶胶的浓度、pH、温度、电解质、聚沉剂和搅拌强度是影响矿浆固液分离性能的主要因素。通过实验，就导致矿浆过滤困难的参数条件，有了基本的了解，并确定矿石浸出后，SiO2浓度处于3～6g／l范围，pH等于5时，沸腾的矿浆经过15min左右时间后，易于过滤分离。实验还确定了小于100g／l的Zn2+浓度不会影响矿浆的过滤和聚沉；而将SiO2浓度降低至小于0.5g／l，可以不使用任何聚沉剂；实验发现，只有强烈的搅拌才能得到过滤性能良好的矿浆。 对比传统电炉加热和微波加热实验结果，在一定程度上确定，微波对矿浆固液分离性能没有明显的影响，微波基本上也不会改变矿石浸出过程中各物质的行为。而作为清洁、高效的加热技术，微波能够极大地减少冶金过程的能耗。所以将微波加热技术引入浸出过程，可以改善能量利用率而同时不会产生“副作用”。 借鉴现行的中和凝聚工艺，论文给出了微波辅助浸出工艺的操作流程和控制参数。矿石经过该工艺处理后，Zn的浸出率大于96％，而SiO2和Fe的浸出率分别低于1.3％和0.05％，主体元素与杂质得到了有效的分离，而且得到矿浆的过滤性能良好。微波辅助浸出工艺经历时间短，能耗低，易于控制，采用矿石作中和剂，而且不使用任何聚沉剂，所以除硅过程中不会增加杂质。过滤得到的滤液经过常规的浓缩和净化处理后，即可满足电解的要求。中小型规模湿法炼锌中普遍存在着能量利用率较低和污染较大的问题，微波辅助浸出工艺为问题的解决提供了一种可行的方法。微波辅助浸出工艺的研究，加深了矿石浸出过程除硅机理的认识，为氧化锌矿的硫酸浸出工艺和微波湿法冶金研究提供了很有价值的参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 氧化锌矿概述  10
  1.2 现行的湿法冶金工艺  10-14
    1.2.1 主要方法和工艺  11-13
    1.2.2 其它方法综述  13-14
  1.3 微波冶金和课题的提出  14-16
    1.3.1 微波冶金  14-15
    1.3.2 课题的提出  15-16
第二章 理论基础  16-27
  2.1 硫酸浸出过程  16-20
    2.1.1 Zn的行为  16-17
    2.1.2 SiO_2的行为  17-19
      2.1.2.1 SiO_2在稀酸中的行为  17-18
      2.1.2.2 SiO_2在浓酸中的行为  18-19
    2.1.3 Fe的行为  19-20
  2.2 溶胶聚沉理论  20-23
    2.2.1 双电层理论  20-22
    2.2.2 聚沉作用  22-23
  2.3 微波与凝聚态物质的作用  23-27
    2.3.1 微波与物质的相互作用  23-24
    2.3.2 水溶液在微波场中的行为  24-25
    2.3.3 微波化学反应系统  25-27
第三章 实验  27-36
  3.1 实验内容  27-32
    3.1.1 实验任务与方案  27-28
      3.1.1.1 实验任务  27
      3.1.1.2 实验方案  27-28
    3.1.2 实验检测方法  28-29
      3.1.2.1 检测参数  28-29
      3.1.2.2 分析方法  29
    3.1.3 实验操作  29-30
    3.1.4 实验误差分析  30-32
  3.2 实验装置  32-36
    3.2.1 实验原料与试剂  32-34
      3.2.1.1 原料  32-34
      3.2.1.2 试剂  34
    3.2.2 实验仪器  34
    3.2.3 实验装置图  34-36
第四章 实验结果与讨论  36-84
  4.1 矿石硫酸浸出机理研究  36-70
    4.1.1 SiO_2溶胶的过滤性能和聚沉性能实验研究  36-52
      4.1.1.1 SiO_2溶胶的过滤性能及其影响因素  36-42
      4.1.1.2 SiO_2溶胶的胶凝和聚沉  42-45
      4.1.1.3 SiO_2溶胶的聚沉性能及影响因素  45
      4.1.1.4 SiO_2溶胶的聚沉时间  45-48
      4.1.1.5 SiO_2溶胶的聚沉后浓度  48-50
      4.1.1.6 SiO_2溶胶的聚沉速度  50-51
      4.1.1.7 小结  51-52
    4.1.2 硅酸锌与硫酸反应实验研究  52-56
      4.1.2.1 反应生成SiO_2溶胶的过滤性能和聚沉性能及其影响因素  52-54
      4.1.2.2 反应生成SiO_2溶胶的胶凝和聚沉  54-56
      4.1.2.3 小结  56
    4.1.3 矿石硫酸浸出实验研究  56-70
      4.1.3.1 矿石硫酸浸出机理  57-63
      4.1.3.2 矿石浸出率和过滤性能的影响因素  63-70
      4.1.3.3 小结  70
  4.2 微波作用机理研究  70-79
    4.2.1 微波对矿浆分离性能的影响  70
    4.2.2 微波作用对SiO_2溶胶的过滤性能和聚沉性能的影响  70-72
      4.2.2.1 SiO_2溶胶的过滤时间  70-71
      4.2.2.2 SiO_2溶胶的聚沉时间  71-72
      4.2.2.3 SiO_2溶胶的聚沉后浓度  72
      4.2.2.4 SiO_2溶胶的聚沉速度  72
      4.2.2.5 小结  72
    4.2.3 微波作用对硅酸锌与硫酸反应的影响  72-73
    4.2.4 微波作用对矿石硫酸浸出的影响  73-74
      4.2.4.1 溶出反应速率  73
      4.2.4.2 浸出率  73-74
      4.2.4.3 小结  74
    4.2.5 微波作用机理分析  74-78
    4.2.6 小结  78-79
  4.3 微波辅助浸出工艺研究  79-84
    4.3.1 微波辅助浸出工艺的建立  79-82
      4.3.1.1 工艺流程  79-80
      4.3.1.2 工艺参数  80
      4.3.1.3 工艺性能  80-82
    4.3.2 微波辅助浸出工艺的特点  82-84
第五章 结论  84-86
参考文献  86-91
致谢  91-92
附录  92

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 有色金属冶炼 > 重金属冶炼 > 锌
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