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低品位氧化锌矿的氨法浸出及离子膜电解制锌

作　者: 赵春虎
导　师: 刘常青
学　校: 中南大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: 氧化锌矿浸出氨-硫酸铵溶液离子膜电解
分类号: TF813
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

高碱性脉石型低品位氧化锌矿的浸出通常采用氨浸法处理。而氨的存在对浸出液的直接电解制锌极为不利,为了实现浸出液的直接电解制锌,必须研究电解方式以及相关的影响因素。以云南兰坪氧化锌矿为原料,氨-硫酸铵为浸出剂,研究了原料粒度、氨浓度、浸出温度、时间、液固比及搅拌速度等因素对锌浸出率的影响。实验结果表明：当矿样粒度为12-24目,氨浓度为6mol/L,浸出温度为40℃,时间为3h,液固比为5：1,搅拌速度为400r/min时,锌的浸出率可达72.5%；氨浓度、液固比和粒度对锌浸出率影响显著,而搅拌速度、浸出温度对锌浸出率影响不明显。以锌氨配合物溶液为阴极液,氢氧化钠溶液为阳极液,采用自制双液电解池进行离子膜静态电解实验,探讨了在氨性体系下槽电压、电解时间、极间距及温度等因素对离子膜电解制锌的影响。实验结果表明：在锌浓度为10g/L,槽电压为3V,电解时间为1h,极间距为4cm,温度为40℃条件下,得到了表面光滑致密的阴极锌,纯度为95.36%,电流效率约95%；锌浓度对电流效率的影响比较显著,槽电压和温度对电流效率的影响不明显。在上述研究基础上,设计了一种可悬挂多个阳极室、且电解液可循环的电解槽,并用于氨性体系锌电解实验,在上述实验条件及锌电解液流速为20mL/min的情况下,电解4h后得到质量较好的金属锌,锌回收率为84.3%,且阴极室流出的电解废液可返回氨浸工序。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章文献综述  10-22
  1.1 锌矿概述  10
  1.2 锌矿的冶炼方法  10-11
    1.2.1 火法炼锌  10-11
    1.2.2 湿法炼锌  11
  1.3 氧化锌矿湿法炼锌的关键及难题  11-12
  1.4 湿法冶炼工艺概述  12-14
    1.4.1 高品位氧化锌矿的湿法冶炼工艺  12-13
    1.4.2 低品位氧化锌矿的湿法冶炼工艺  13-14
  1.5 氧化锌矿浸出方法  14-17
    1.5.1 酸性浸出  14-15
    1.5.2 强碱浸出  15-16
    1.5.3 氨法浸出  16-17
  1.6 离子膜电解的发展状况  17-20
    1.6.1 离子膜概述  17
    1.6.2 离子膜的性质  17-18
    1.6.3 离子膜电解在氯碱工业中的应用  18
    1.6.4 离子膜电解在湿法冶金中的应用  18-19
    1.6.5 离子膜电解设备的研究状况  19-20
  1.7 本课题的提出及研究内容  20-22
    1.7.1 论文选题及意义  20
    1.7.2 主要研究内容  20-22
第二章实验过程及分析方法  22-29
  2.1 实验试剂及仪器  22-23
    2.1.1 实验原料  22-23
    2.1.2 实验试剂  23
    2.1.3 实验仪器及设备  23
  2.2 实验工艺流程  23-24
  2.3 低品位氧化锌矿的氨法浸出实验  24-27
    2.3.1 实验方法  24
    2.3.2 试剂配制方法  24-25
    2.3.3 实验装置图  25
    2.3.4 EDTA标准溶液对锌标准溶液的标定  25-26
    2.3.5 分析方法  26
    2.3.6 浸出率的计算方法  26-27
  2.4 离子膜法电解制锌实验  27-29
    2.4.1 实验方法  27
    2.4.2 实验装置图  27
    2.4.3 试剂配制方法  27-28
    2.4.4 电极处理方法  28
    2.4.5 X-射线能谱测定方法  28
    2.4.6 电流效率计算方法  28-29
第三章低品位氧化锌矿的氨法浸出实验  29-35
  3.1 引言  29
  3.2 浸出过程分析  29-30
  3.3 实验及分析方法  30
    3.3.1 实验方法  30
    3.3.2 分析方法  30
  3.4 结果与讨论  30-34
    3.4.1 粒度对氧化锌矿氨浸的影响  30-31
    3.4.2 氨浓度对氧化锌矿氨浸的影响  31-32
    3.4.3 温度对氧化锌矿氨浸的影响  32
    3.4.4 浸出时间对氧化锌矿氨浸的影响  32-33
    3.4.5 液固比对氧化锌矿氨浸的影响  33-34
    3.4.6 搅拌速度对氧化锌矿氨浸的影响  34
  3.5 本章小结  34-35
第四章离子膜法制取电锌  35-46
  4.1 引言  35
  4.2 离子膜电解锌的电解过程分析  35-36
  4.3 离子膜电解锌工作原理  36-37
  4.4 实验  37-38
  4.5 结果与讨论  38-45
    4.5.1 槽电压的选择  38-39
    4.5.2 电解时间的选择  39-40
    4.5.3 电极处理方式的选择  40-41
    4.5.4 极间距的选择  41
    4.5.5 电流密度的选择  41-42
    4.5.6 不同Zn~(2+)浓度下温度对电流效率的影响  42-43
    4.5.7 不同Zn~(2+)浓度下的电解结果分析  43-44
    4.5.8 电解锌产品的表征  44-45
  4.6 本章小结  45-46
第五章悬挂式阳极大阴极电解槽的设计  46-55
  5.1 引言  46
  5.2 离子膜电解槽的设计原理  46-49
    5.2.1 电极长度与宽度的关系  46-48
    5.2.2 电极面积与极室体积的关系  48-49
    5.2.3 离子膜与离子膜电势  49
  5.3 离子膜电解槽的设计  49-52
    5.3.1 电解槽材质的选择  49-50
    5.3.2 大阴极槽的构造  50
    5.3.3 悬挂式阳极室的构造  50-51
    5.3.4 膜的选择  51
    5.3.5 极板的构造  51
    5.3.6 加热装置的设计  51-52
    5.3.7 离子膜电解槽的安装  52
  5.4 扩大实验  52-53
    5.4.1 实验方法  52-53
    5.4.2 实验结果分析  53
  5.5 本章小结  53-55
第六章结论与建议  55-56
  6.1 结论  55
  6.2 建议  55-56
参考文献  56-61
致谢  61-62
攻读学位期间主要的研究成果  62

低品位氧化锌矿的氨法浸出及离子膜电解制锌

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