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《中南大学》 2012年
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铁酸锌型含银低品位氧化锌矿处理新工艺与理论研究

张亚莉  
【摘要】:在资源紧张和金属价格上涨的情况下,低品位、难处理矿的开发成为我国有色金属工业资源战略的一个重要方向。本文以含银的铁酸锌型低品位氧化锌矿为研究对象,采用现代测试技术,结合机理分析和实验研究,系统深入地研究了锌、铅和银综合提取的工艺和理论。 本论文提出了低温焙烧-水浸提锌,浸出液除铁后返锌冶炼系统净化工序,水浸渣再氯盐一步浸出铅银的新工艺。论文首先研究了焙烧过程的热力学,对含锌化合物与硫酸反应进行热力学分析,主要涉及铁酸锌、氧化锌、硅酸锌与硫酸反应的可能性,为低品位氧化锌矿焙烧-水浸提锌工艺的提出及研究提供理论依据;在锌提取阶段,比较直接酸浸和焙烧-水浸两种方案发现,采用焙烧-水浸提锌效果最好。通过XRD、 SEM-EDS等测试分析,明确焙烧前后、水浸后主要元素的物相变化;实验研究了焙烧温度、焙烧时间、硫酸用量、水浸液固比、水浸时间、水浸温度和搅拌速度对锌浸出率的影响及该过程中其它金属元素的行为。结果表明,焙烧参数对锌浸出率影响较大,水浸参数影响较小。在下列条件下锌的浸出率达到80%以上:硫酸用量为矿质量的70%,焙烧时间和温度分别为2.5h和523K;焙砂在室温和液固比为4时浸出0.5h。对锌浸出液采用双氧水氧化中和除铁,除铁效果较好。 对体系中银和铅的相关固相化合物在氯盐体系的溶解特性进行了研究。运用双平衡原理,确定了体系中各种离子的平衡浓度,绘制了浓度关系图。这为铅银的氯盐一步浸出工艺提供了理论依据。 研究了铅银的氯盐一步浸出动力学机理,该浸出过程是典型的液固多相反应,通过试验发现其符合未反应核收缩模型,当搅拌速率大于400r/min时,排除了外扩散对浸出过程的控制;采用化学反应控制和内扩散控制模型对浸出反应进行拟合,确定了速率控制步骤为内扩散控制;在实验基础上,通过计算得到铅、银浸出的表观反应活化能分别为26.8kJ·mol-1和26.5kJ·mol-1,浸出过程受温度影响较大。铅银浸出的动力学半经验方程为: 根据动力学分析可知,铅、银浸出反应的速率和粒径成反比,与氯盐浓度成正比。 研究了水浸渣中铅银的氯盐一步浸出工艺。考察了NaCl浓度、添加剂用量、液固比、酸度和浸出时间对浸出率的影响。结果表明:加入添加剂对铅浸出率没有影响,但可以提高银的浸出率。铅、银的浸出率随氯盐浓度、液固比的增加而增加;盐酸加入量对铅的浸出影响较小,对银的浸出影响较大。温度在60℃以下时,铅、银的浸出率较低。铅银氯盐一步浸出的最佳工艺条件为:反应温度90℃,NaCl浓度390g/L,添加剂用量15mL/10g渣,液固比7:1,HC1加入量3mL/10g渣,浸出时间3h。该条件下铅的浸出率达到95%,银的浸出率达到90%。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TF813

【参考文献】
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