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低品位氧化锌矿和高铁闪锌矿NH₃-（NH₄）₂SO₄体系浸出的研究

作　者: 凌江华
导　师: 尹周澜
学　校: 中南大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: 低品位氧化锌矿高铁闪锌矿 NH3-（NH4）2SO4体系浸出机械活化
分类号: TF813
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

锌以其良好的抗腐蚀性能和合金性能,在工业领域具有广泛的应用。近年来,我国锌冶炼工业发展迅速,国内锌精矿的消耗巨大。但由于锌精矿逐步消耗殆尽,导致锌冶炼原料供应紧张。为维持锌冶金工业的可持续发展,必须开发利用各种锌矿资源。我国西南地区蕴藏有丰富的锌矿资源,其中有很大一部分为高铁硫化矿和低品位氧化矿难以采用传统的锌冶炼工艺经济回收矿石中的有价金属。因此开发新的工艺来合理利用难处理锌矿势在必行。氨浸法具有能耗低、除杂简单、污染少、适应性强等优点,在处理复杂、低品位硫化矿和氧化矿时具有显著的技术优势和经济效益。本文以NH3-(NH4)2SO4氨性体系为浸出剂,通过采用不同的处理工艺,分别对兰坪低品位氧化锌矿和高铁闪锌矿进行了实验研究,考察了不同因素对浸出行为的影响。对低品位氧化锌矿进行了42L规模的实验室扩大试验,并探讨了机械球磨强化高铁闪锌矿氨性氧化浸出的作用机理。低品位氧化锌矿探索试验结果表明：pH值、总氨浓度、液固比是影响锌及杂质浸出的主要因素。在浸出剂总氨浓度为3 mol/L、pH为9.60、液固比为4、反应时间为4h的条件下,通过二段逆流浸出工艺对兰坪低品位氧化锌矿进行处理,锌的浸出率>90%,浸出液pH<9.0,能很好地满足萃取工序的要求。在氧化锌矿实验室扩大试验中,兰坪低品位氧化锌矿的总浸出率大于90%,浸出液中锌离子浓度约为13g/L,pH值为8.90-9.00,达到“氨浸-除杂-萃取-电积”工艺预先设定的技术指标。机械活化能够强化高铁闪锌矿的氧化浸出,活化时间、溶液pH值、氧化剂NaClO的用量、球磨气氛等因素对高铁闪锌矿的浸出都有影响。高铁闪锌矿在机械活化过程中颗粒粒径先降低后升高,晶格尺寸减少,晶格畸变率增加,晶体呈现出非晶态化。结合矿物粒径、晶格尺度和畸变率的变化趋势以及锌浸出率随球磨时间延长而不断增大的实验现象,认为当球磨时间较短时,在机械力的撞击、挤压下,矿物颗粒发生脆性破碎和塑性变形,高铁闪锌矿浸出率的提高是矿物比表面积增大和晶格畸变率增加共同作用的结果；当高铁闪锌矿在机械活化作用下比表面储能达到极限值后,矿物粒径不降反升,晶格缺陷与畸变成为促进矿物溶解浸出的主导因素。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章文献综述  10-26
  1.1 锌的物理化学性质及应用  10
  1.2 锌的矿物资源及资源分布  10-12
  1.3 锌的湿法冶炼工艺  12-16
    1.3.1 "焙烧-浸出-净化-电解"工艺  12
    1.3.2 加压氧浸  12-13
    1.3.3 微生物浸矿技术  13-14
    1.3.4 氨法处理工艺  14-15
    1.3.5 "浸出-萃取-电积"工艺  15-16
  1.4 锌矿的浸出概述  16-24
    1.4.1 浸出的定义及其优点  16-17
    1.4.2 低品位氧化锌矿的浸出  17-20
    1.4.3 高铁闪锌矿的浸出  20-24
  1.5 本课题提出的意义  24-26
第二章实验设备、实验方案及分析方法  26-33
  2.1 实验试剂及仪器设备  26-27
    2.1.1 实验试剂  26
    2.1.2 仪器设备  26-27
  2.2 实验方案  27-30
    2.2.1 兰坪低品位氧化锌矿的氨性浸出  27-29
    2.2.2 兰坪低品位氧化锌矿42L规模实验室扩大试验  29
    2.2.3 高铁闪锌矿的球磨氨性氧化浸出  29-30
  2.3 浸出液的分析  30-31
    2.3.1 浸出液锌离子浓度的测定  30
    2.3.2 浸出液杂质元素分析  30-31
    2.3.3 浸出液总氨浓度分析  31
  2.4 高铁闪锌矿活化性能表征  31-33
    2.4.1 晶体结构性质  31
    2.4.2 粒度分布变化  31-32
    2.4.3 表面形貌特征  32
    2.4.4 热稳定性分析  32-33
第三章兰坪低品位氧化锌矿NH_3-(NH_4)_2SO_4体系浸出的研究  33-45
  3.1 引言  33
  3.2 低品位氧化锌矿组成与物相  33-34
  3.3 兰坪低品位氧化锌矿NH_3-(NH_4)_28O_4体系浸出  34-42
    3.3.1 氧化锌矿的氨性浸出原理  34-35
    3.3.2 浸出时间对氧化锌矿浸出过程的影响  35-36
    3.3.3 浸出剂pH对氧化锌矿浸出过程的影响  36-37
    3.3.4 总氨浓度对氧化锌矿浸出过程的影响  37-38
    3.3.5 液固比对氧化锌矿浸出过程的影响  38-39
    3.3.6 矿物粒径对氧化锌矿浸出过程的影响  39-40
    3.3.7 温度对氧化锌矿浸出过程的影响  40-41
    3.3.8 搅拌速度对氧化锌矿浸出过程的影响  41-42
  3.4 二段逆流浸出  42-43
  3.5 本章小结  43-45
第四章兰坪低品位氧化锌矿氨性浸出实验室扩大试验  45-50
  4.1 引言  45
  4.2 试验原料及工艺流程  45-47
    4.2.1 实验室扩大试验原料及相关溶液的配置  45-46
    4.2.2 工艺流程  46-47
  4.3 实验结果及讨论  47-49
    4.3.1 2L规模二段逆流模拟循环实验结果及讨论  47-48
    4.3.2 42L规模放大实验结果及讨论  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章机械活化对高铁闪锌矿氨性氧化浸出行为的影响  50-63
  5.1 引言  50
  5.2 实验原料  50-52
  5.3 机械活化对高铁闪锌矿浸出行为的影响  52-56
    5.3.1 机械活化时间对高铁闪锌矿浸出率的影响  52-53
    5.3.2 浸出液pH值(NH_3/NH_4~+)对高铁闪锌矿浸出率的影响  53-54
    5.3.3 氧化剂量对高铁闪锌矿浸出率的影响  54-55
    5.3.4 球磨气氛对高铁闪锌矿浸出率的影响  55-56
  5.4 机械活化强化高铁闪锌矿浸出的机理研究  56-61
    5.4.1 球磨时间对高铁闪锌矿及浸出渣晶体结构的影响  56-58
    5.4.2 活化时间对高铁闪锌矿粒度的影响  58-59
    5.4.3 活化时间对高铁闪锌矿形貌的影响  59
    5.4.4 机械活化对高铁闪锌矿热行为的影响  59-61
  5.5 本章小结  61-63
第六章结论  63-65
参考文献  65-73
致谢  73-74
攻读学位论文期间主要研究成果目录  74

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