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湿法炼锌过程中镁的脱除的研究及应用

作　者: 张博亚
导　师: 张旭；王吉坤
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 废电解液酸洗高镁锌精矿除镁
分类号: TF813
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文研究了湿法炼锌过程中杂质镁的脱除。对于湿法炼锌过程中Mg²⁺的带入途径有二：其一是从原料锌精矿中带入，占大部分；其二是从锌湿法炼锌过程中的辅助材料带入占一小部分。对镁的脱除方法可以分为两大类：一是在焙烧前脱除镁，当硫化锌精矿Mg含量≥0.6％时，采用稀硫酸洗涤法除Mg，使Mg以MgSO₄进入到洗涤液中排除。这种方法能有效地除去硫化锌精矿中的镁：一是对溶液集中冷却除镁。目前已知的排镁方法有：（1）中和沉锌排镁法；（2）锌精矿酸洗排镁法；（3）氟化物沉锌排镁法：（4）浓缩结晶分离镁法；（5）高效萃取剂分离锌和镁法。这些工艺方法均提出了经济合理的流程，通过工艺条件的控制使电解液中的含镁量控制在较低的水平。各种工艺方法均有其特有的优缺点，视精矿中镁的赋存方式及工艺要求而异。本试验根据罗平电锌厂现有流程的特点及自有和外购锌精矿的特点，提出了一种较为合理的解决流程中含镆高的特色工艺。经过试验研究，提出了采用废电解液酸洗高镁锌精矿用于湿法炼锌过程中硫酸锌溶液中除镁。由于富乐锌精矿中镁的赋存状态为CaMg（CO₃）₂，在进行锌精矿的焙烧过程中被焙解成MgO，MgO在随后的浸出过程与硫酸作用生成MgSO₄。由于闪锌矿锌占总锌的99.18％几乎不溶于硫酸，白云石镁占总镁的99.13％易溶于硫酸，这种矿型使用酸洗排镁法将十分有效。通过试验验证后，将该公司的高镁锌精矿单独处理，再辅以对部分溶液中和沉锌后排镁，两种方案有机结合，形成解决罗平电锌厂流程镁高问题的最佳工艺方案。实验研究中，分别进行了富乐高镁锌精矿酸洗除镁、酸洗精矿焙烧、焙砂浸出、氟化物沉镁和蒸发浓缩—冷却结晶分离锌镁的试验。试验结果表明：（1）在控制酸洗终点pH1.5～3.5、时间90min、液固比3：1的条件下常温酸洗，无论是用硫酸或是用废电解液都可获得93～95％的镁脱除率，仅有2％±的锌进入酸洗液。（2）酸洗精矿的洗涤及洗涤方式对镁的脱除率影响较大，完全不洗和加清水（液固比2：1）浆化洗涤相差17.11％，以同体积水量淋洗又可提高～4％。（3）常温硫酸酸洗矿浆中和沉锌，可以达到酸洗液锌离子浓度小于1g／l的效果，且对镁的脱除率影响不大；常温废电解液酸洗矿浆，由于溶液锌离子浓度高（50±g／l），低温沉锌反应速度慢，中和30min后溶液锌离子浓度仍然很高，直接中和沉锌还会大大降低镁的脱除率，故废电解液酸洗矿浆不宣直接中和沉锌。（4）

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-15
  1．1 课题的背景  12
  1．2 原料的理化性质  12-13
    1．2．1 原料的光谱分析  12
    1．2．2 富乐锌精矿物相分析  12-13
  1．3 课题的提出  13-15
第二章文献综述  15-24
  2．1 国内外工业上的排镁现状  15-17
  2．2 湿法炼锌溶液中钙镁的来源  17
    2．2．1 从原料锌精矿中带入  17
    2．2．2 从锌湿法冶炼过程中的辅助材料带入  17
  2．3 锌电解液除镁的方法  17-22
    2．3．1 中和沉锌排镁法  18-19
    2．3．2 锌精矿酸洗排镁法  19-20
    2．3．3 氟化物沉淀排镁法  20-21
    2．3．4 浓缩结晶分离镁排镁法  21-22
    2．3．5 高效萃取剂分离锌和镁排镁法  22
  2．4 小结  22-24
第三章理论与机理  24-41
  3．1 湿法炼锌过程中镁的脱除原理  25-26
    3．1．1 钙镁形成的原因、影响因素  25
      3．1．1．1 硫酸锌的浓度  25
      3．1．1．2 溶液的pH值  25
      3．1．1．3 溶液的温度  25
      3．1．1．4 Zn~(2+)的水解  25
      3．1．1．5 其他  25
    3．1．2 湿法炼锌过程中镁的脱除原理  25-26
  3．2 矿石中镁浸出的理论与机理  26-27
  3．3 湿法炼锌过程镁脱除的热力学分析  27-40
    3．3．1 反应的吉布斯自由能变  28-30
    3．3．2 酸浸反应的平衡常数K和表观平衡常数Kc  30-32
    3．3．3 体系的电位PH图  32-37
    3．3．4 水溶液中物种的活度积  37-40
  3．4 本章小结  40-41
第四章实验研究及结果讨论  41-71
  4．1 实验研究部分  41-63
    4．1．1 原辅料的化学分析  41-42
    4．1．2 实验方法、试剂及设备  42-43
      4．1．2．1 实验方法及操作  42
      4．1．1．2 实验试剂  42-43
      4．1．1．3 实验设备  43
    4．1．3 实验内容、结果及讨论  43-63
      4．1．3．1 氟化物沉镁试验  43-44
      4．1．3．2 溶液蒸发浓缩-冷却结晶分离锌镁试验  44-45
      4．1．3．3 富乐锌精矿酸洗除镁试验  45-52
        4．1．3．3．1 硫酸溶液酸洗试验结果  45-47
        4．1．3．3．2 硫酸溶液酸洗矿浆直接中和沉锌试验结果  47-48
        4．1．3．3．3 废电解液酸洗和酸洗矿浆直接中和沉锌试验结果  48-50
        4．1．3．3．4 硫酸循环酸洗和废电解液循环酸洗试验结果  50-52
        4．1．3．3．5 小结  52
      4．1．3．4 酸洗液及废电解液中和沉锌排镁试验  52-56
        4．1．3．4．1 酸洗液中和沉锌除镁试验结果  52-55
        4．1．3．4．2 罗平锌厂废电解液中和沉锌排镁试验结果  55
        4．1．3．4．3 小结  55-56
      4．1．3．5 富乐酸洗锌精矿的焙烧试验  56
      4．1．3．6 焙砂浸出试验  56-62
        4．1．3．6．1 富乐精矿焙砂浸出试验结果  56-57
        4．1．3．6．2 富乐精矿焙砂和外购精矿焙砂单独浸出试验结果  57-58
        4．1．3．6．3 混和焙砂浸出试验结果  58-60
        4．1．3．6．4 浸出液净化试验  60-61
        4．1．3．6．5 小结  61-62
      4．1．3．7 推荐的除镁方案  62-63
  4．2 电解液含镁量对锌电解的影响  63-68
    4．2．1 原辅料  63-64
      4．2．1．1 原料溶液  63
      4．2．1．2 辅料  63-64
    4．2．2 试验设备  64
    4．2．3 试验及结果  64-66
      4．2．3．1 试验控制的技术条件  64-65
        4．2．3．1．1 电解液的配制  64-65
        4．2．3．1．2 技术条件  65
        4．2．3．1．3 指标计算  65
      4．2．3．2 试验结果  65-66
    4．2．4 结论  66-68
  4．3 预期除镁效果  68-71
第五章结论  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
附录  77

湿法炼锌过程中镁的脱除的研究及应用

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