论文部分内容阅读
锌是用量仅次于铝和铜的重要有色金属。因其具有良好的性能,被广泛应用。随着我国多年的开采利用,传统的硫化锌矿已经使用殆尽。氧化锌矿资源的开发利用已经提上了日程。我国西南地区蕴藏有大量的低品位氧化锌矿资源,难以采用传统的冶炼工艺提取并回收其中的有价组元。因此开发新的,针对我国资源特点的处理工艺势在必行,有着重要的实际意义和应用价值。本文采用硫酸焙烧法和氯化钙络合浸出法,系统地研究了含铅氧化锌矿综合提取的工艺和理论。制备了电解锌的硫酸锌溶液和碱式氯化铅前驱体,除杂的铁产物用以制备炼铁的原料,实现资源的综合利用且采用的化工原料实现了循环利用。主要结果如下:1.通过反应热力学的计算,确定了硫酸焙烧法从低品位氧化锌矿中提取锌的可行。2.研究低品位氧化锌矿硫酸焙烧法提取锌的工艺。包含焙烧和浸出两道工序,通过XRD和SEM等分析方法,明确了焙烧前后和水浸后主要组元的物相变化。考察了硫酸焙烧过程中,焙烧温度、硫酸与矿中锌、铁和铝的摩尔比以及焙烧时间对锌、铁和铝提取率的影响。确定了最佳的工艺条件为:反应温度400℃,反应时间120 min,酸矿摩尔比1.6:1。对得到的焙烧熟料进行溶出,考察了溶出温度、溶出时间、液固比及搅拌强度对溶出的影响。确定了最佳的溶出工艺条件为:溶出温度90℃、溶出时间70 min、液固比5:1、搅拌强度300 r·min-1。锌的提取率达99.02%,铝的提取率为77.68%,铁的提取率为23.78%。铅、硅等组元富集在渣中,为进一步提取分离创造了条件。3.对溶出得到的硫酸锌溶液进行了去除铁和铝的工艺研究。考察了终点pH值、反应温度和双氧水加入量对反应除杂的影响。得到的最佳工艺条件为:终点pH值5、恒温温度90℃,每100 mL溶液中双氧水(质量分数为3%)加入量4 mL。此时溶液中的铁和铝含量都少于0.01 g·L-1,去除率都达到了 99%以上。4.通过反应热力学的计算,选定了适合该提锌渣的氯化络合浸出剂氯化钙。5.进行了酸性氯化钙溶液浸出提锌渣提取铅的试验研究。考察了反应pH值、搅拌强度、氯化钙溶液浓度、液固比、浸出温度和反应时间对浸出提锌渣的影响,采用正交试验确定了最佳的工艺条件为:反应pH=1、搅拌强度500r·min-1,氯化钙溶液浓度400 g·L-1、液固比7:1、浸出温度80℃和反应时间30 min。铅的浸出率为93.80%,铁的浸出率为19.28%。6.研究酸性氯化钙溶液浸出提锌渣的反应过程,整个过程符合收缩核模型,且受有固体产物层的内扩散控制,反应活化能为30.76 kj·mol-1,表观反应级数为1.524,反应过程方程为:1—(1-α)2/3-2α/3=206.23·exp(-30760/RT)·t。7.在酸性氯化络合体系中,采用调节溶液pH的方法实现溶液中铁与铅的分离。考察了 pH值、反应温度、H202加入量和反应时间对沉铁影响,采用正交试验优化沉铁条件,得出最佳的沉铁条件:pH=3;反应温度T=50℃;H202加入量=1.0 mL;反应时间t=15 min。铁转化率为99.98%,铅损失率为3.84%,有效实现了铁与铅的分离。铁沉淀经高温锻烧得到三氧化二铁。8.以净化后的酸性络合氯化铅溶液为原料,以氢氧化钙为沉淀调节剂,考察了 pH值、反应温度和反应时间对沉淀铅影响。设计了正交试验,对沉铅试验进行优化,得到的最佳工艺条件为:pH值7.5、反应温度50℃和反应时间7.5 min。在最优条件下,铅的转化率可达99%。制得PbOHCl前驱体。