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碱性谷氨酸钠体系处理低品位氧化锌矿的基础理论和工艺

任晋  
【摘要】: 本文针对高碱性脉石型低品位氧化锌矿的处理现状,提出了碱性谷氨酸钠体系处理高碱性脉石型氧化锌矿的新工艺。该工艺可以消除高碱性脉石对锌资源有效利用的影响,而且实验过程无环境污染问题。论文的主要研究内容和结果如下: 根据配位化学理论绘制了谷氨酸根(Glu2-)和碳酸根(CO32-)在溶液中的形态分布图,采用双平衡法研究了Zn(II)-Glu2--CO32--H2O体系中锌(Ⅱ)的配合平衡热力学,并绘制了谷氨酸钠浓度在0~5mol·L-1范围和pH在7-14范围内变化时的热力学平衡图。结果表明,在一定的谷氨酸钠浓度下,当pH=10时,溶液中总锌浓度达到最大值。用实验验证了热力学计算结果,锌离子浓度理论计算值与实验值之间相对误差的绝对平均值为11.39%;同时研究了Ca、Mg等主要杂质元素在Zn(Ⅱ)-Glu2--CO32--H2O体系处理氧化锌过程中的溶解行为和平衡规律,结果表明,当7pH12时,溶液中总钙、总镁浓度随着pH的增大而降低,当pH12时,溶液中的总钙和总镁浓度逐渐增加。 研究了碱性谷氨酸钠浸出氧化锌矿的工艺条件,在液固比5:1、谷氨酸钠浓度1.5mol·L-1、pH=9、反应时间5h、反应温度80℃、不加入氧化剂的优化条件下浸出两批氧化锌矿,锌的浸出率分别为64.52%、66.60%,浸出液的锌浓度分别为7.97g·L-1、7.90g·L-1。浸出液采用锌粉置换法净化除去Cu、Pb、Cd等杂质,在常温、锌粉加入量3g·L-1、净化时间1h的条件下,溶液中的Cu、Pb、Cd含量分别为1.1.88mg·L-1、1.88mg·L-1、0.88mg·L-1。 探索了从浸出液中提取锌的工艺研究,通过循环浸出-净化-电积提锌工艺和直接沉锌工艺的对比可知,直接沉锌工艺为较好的提锌工艺。以磷酸为沉淀剂从净化后浸出液中直接沉锌得到磷酸锌钠,并对最优条件下制得的产品进行粒度分析和扫描电镜分析可知,磷酸锌钠的粒度呈正态分布,平均粒径为4.146μm;磷酸锌钠的形状基本为球形,没有气孔。


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