氧化鋅礦浸出試驗(yàn)研究

1、氧化鋅礦浸出試驗(yàn)研究氧化鋅礦浸出試驗(yàn)研究夏志美，金偉，高澤平，鐘娟，歐陽臻(湖南工業(yè)大學(xué)冶金與材料工程學(xué)院，湖南株洲412007)摘要摘要：研究了氨—氯化銨體系（NH3H2ONH4Cl）中含銅鐵高的氧化鋅礦的浸出行為，探討了浸出溫度、浸出液總氨濃度、浸出時(shí)間和液固比對(duì)鋅浸出率的影響。結(jié)果表明，最佳浸出條件為：總氨濃度7.5molL、浸出溫度50℃、液固比8︰1、浸出時(shí)間2h，在最佳浸出條件下鋅浸出率達(dá)到94.8%。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：氨—氯化

2、銨體系；氧化鋅礦；浸出率；鋅中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TF813文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：10077545（2018）08000000StudyonLeachingofZincOxideesXIAZhimei，JINWeiGAOZeping，ZHONGJuanOUYANGZhen(SchoolofMetallurgyMaterialEngineeringHunanUniversityofTechnologyZhuzho

3、u412007HunanChina)Abstract：Leachingbehaviofhighironzincoxideesleachingratezinc隨著硫化鋅礦資源的逐漸枯竭，氧化鋅礦逐漸受到重視[1]。我國(guó)氧化鋅礦產(chǎn)資源豐富，多集中于西南地區(qū)，主要特點(diǎn)是鋅品位較低，堿性脈石含量較高，不適合用鼓風(fēng)爐或回轉(zhuǎn)窯等能耗高、工藝流程復(fù)雜和有價(jià)金屬綜合回收率低的火法冶金工藝進(jìn)行處理[2]。因濕法冶金工藝具有節(jié)能、清潔生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，符合我國(guó)節(jié)

4、能減排國(guó)策，所以目前多采用濕法冶煉工藝處理品位較低的氧化鋅礦。濕法冶煉工藝常見的是硫酸體系浸出，然而大量堿性脈石的存在，酸耗量特別大，而且Fe、Ca和Mg等雜質(zhì)金屬的浸出，會(huì)給后續(xù)的凈化過程增加負(fù)擔(dān)[34]。在浸出過程形成的硅膠，不但吸附帶走一部分硫酸鋅，而且溶液的分離也是非常大的難題[5]。也有學(xué)者[6]研究了用燒堿浸出氧化鋅礦石，但品位低、堿耗大、渣量大，且NaOH循環(huán)利用困難。唐謨堂等[79]先后在NH3NH4ClH2O體系中循環(huán)

5、浸出湖南花垣氧化鋅礦及云南蘭坪低品位氧化鋅礦，獲得了很好的結(jié)果。在此體系中堿性脈石和Fe、Al、Sb、Pb等雜質(zhì)元素不被浸出或很少浸出，極大地簡(jiǎn)化了后續(xù)凈化工藝，隨鋅一起浸出的雜質(zhì)金屬可在常溫常壓下用鋅粉置換去除。整個(gè)過程具有氨可循環(huán)使用、脫硅容易、渣量小、渣含鋅低等優(yōu)勢(shì)。本試驗(yàn)研究工藝條件對(duì)NH3H2ONH4Cl體系浸出高鐵高銅氧化鋅礦時(shí)鋅浸出率的影響，并找到最佳浸出條件。1試驗(yàn)試驗(yàn)1.1原料及試劑原料及試劑試驗(yàn)用氧化鋅礦來自印尼某地

6、，化學(xué)成分（以氧化物計(jì)，%）：Zn28.961、Fe18.398、Pb16.694、Ba13.525、Si11.517、Cu5.386、Ti2.686、K1.799、Sb0.308、Br0.095?？梢钥闯觯\含量較高，礦物中的鐵、鉛、硅、銅等雜質(zhì)金屬的含量也較多。原礦經(jīng)破碎、球磨、烘干、過孔徑0.150mm篩后備用，主要試劑有氯化銨、氨水、鹽酸、EDTA等，均為分析純。1.2試驗(yàn)原理試驗(yàn)原理浸出過程中，ZnO與NH3反應(yīng)生成鋅氨配合物

7、：ZnOxNH3H2O=[Zn(NH3)x]22OH－(1)收稿日期：收稿日期：20180326基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51704107、51774127）；湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2018JJ3124）；湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題項(xiàng)目（MMA201705）；湖南省高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（湘教通[2016]400號(hào)）作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：夏志美（1980），女，湖南株洲人，博士，講師；通信作者通信作者：高澤平（1965）

8、，男，湖南寧鄉(xiāng)人，教授.doi：10.3969j.issn.10077545.2018.08.001圖2浸出溫度對(duì)鋅浸出率的影響浸出溫度對(duì)鋅浸出率的影響Fig.2Effectoftemperatureonleachingrate提高浸出溫度，有利于改善浸出反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，加快浸出速率，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，隨著溫度的升高，加速了氨的揮發(fā)，同時(shí)也加速了其他雜質(zhì)金屬的浸出，從而導(dǎo)致鋅的浸出率降低。因此，50℃為浸出的最佳溫度。2.3液固

9、比的影響液固比的影響在浸出溫度50℃、浸出時(shí)間1h、浸出液總氨濃度7.5molL的條件下，研究液固比對(duì)鋅浸出率的影響，結(jié)果見圖3。圖3表明，隨著液固比的增大，鋅浸出率波動(dòng)較大，即液固比對(duì)鋅的浸出率影響很大。液固比增大使得漿液的流動(dòng)性能變好，鋅的浸出率亦會(huì)變大，在液固比低于8︰1時(shí)，隨液固比的增大，鋅的浸出率急劇增大，幾乎呈直線關(guān)系，當(dāng)液固比為8︰1時(shí)，浸出率將近90%?？擅黠@看出，液固比對(duì)鋅浸出率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于總氨濃度和反應(yīng)溫度的影響，

10、由此可推測(cè)氨—氯化銨體系浸出鋅的動(dòng)力學(xué)過程主要受擴(kuò)散過程控制。液固比大于8︰1后，鋅的浸出率呈下降趨勢(shì)，因?yàn)殡S著液固比的增大，其他雜質(zhì)浸出的浸出率隨著增大，影響鋅的浸出率。因此浸出的最佳液固比為8︰1。5:16:17:18:19:1405060708090100鋅浸出率%LS圖3液固比對(duì)鋅浸出率的影響液固比對(duì)鋅浸出率的影響Fig.3EffectofLSonleachingrate2.4浸出時(shí)間的影響浸出時(shí)間的影響在浸出劑總氨濃度7.5m

11、olL、浸出溫度50℃、液固比8︰1的條件下，金屬鋅的浸出率隨浸出時(shí)間的變化如圖4所示?？梢钥闯?，在NH3H2ONH4Cl體系中，鋅浸出率受浸出時(shí)間影響較大，鋅浸出率最大可達(dá)到94%。隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，鋅的浸出率不斷升高，但是到2h后，浸出率的增大變得緩慢，由于浸出劑和礦樣反應(yīng)，礦中的雜質(zhì)如SiO2會(huì)包裹在礦物周圍，使得浸出劑難以滲入到礦內(nèi)部繼續(xù)和鋅反應(yīng)，導(dǎo)致鋅的浸出率降低，這也進(jìn)一步說明浸出過程主要受擴(kuò)散控制。綜合考慮，確定浸出時(shí)間