超声-臭氧深度净化湿法炼锌溶液中稀散杂质的行为研究

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我国铅锌矿床中含有丰富的战略稀散金属资源,特别是云南省锌资源中含有铟(In)、硒(Se)和碲(Te)等。目前,锌冶炼工艺中约80%的锌是采用湿法冶金的方法生产,其主要工序包括焙烧、浸出、净化和电积。锌精矿焙烧时,稀散金属大都留于焙砂中,在硫酸浸出过程中随主金属锌一起进入溶液,当浸出终点酸度降低时,大部分形成沉淀进入浸出渣而进行富集回收,微量低价态的稀散金属杂质则继续留在浸出液。通过常规锌粉置换等净化方法无法将这些稀散金属深度去除,在硫酸锌溶液中循环富集,对后续锌电积过程产生不利影响,如导致烧板、析出氢气、电流效率下降等。因此,需要将ZnSO4溶液中的稀散金属杂质深度净化,以满足锌电积正常进行及提高电流效率的目标。针对上述问题,本论文开展超声-臭氧联合条件下脱除ZnSO4溶液中稀散金属杂质铟(In)、硒(Se)和碲(Te)的试验研究及臭氧与超声-臭氧联合条件下In反应动力学研究,得到以下结论:(1)开展臭氧、超声以及超声-臭氧联合三种条件下的平行对比试验。结果表明,超声-臭氧联合对In、Se和Te脱除率高于臭氧和超声条件下的结果,三者净化作用的强弱排序为超声-臭氧联合>臭氧>超声,表明超声外场对臭氧净化上述稀散金属杂质具有强化效应。(2)开展超声-臭氧联合脱除ZnSO4溶液中稀散金属杂质的优化工艺试验。获得优化参数为反应温度60 □、臭氧流量4.6 g/h、反应时间10 min、超声功率500 W,In、Se 和 Te 脱除率分别为 99.86%、99.26%和 98.94%,此时 Mn 和 Zn的损失率分别为38.91%和1.06%。沉淀渣结果显示主要物相为MnO2和ZnSO4·H2O,为不规则的细粉团聚体,其中In、Se和Te较为均匀地分布在渣相中。(3)开展臭氧和超声-臭氧联合净化脱除ZnSO4溶液中In动力学试验。结果表明,臭氧和超声-臭氧联合条件下In净化的表观反应活化能分别为Ea=13.09 KJ/mol和Ea2=12.62 KJ/mol,引入超声外场有利于降低反应活化能,反应受臭氧扩散影响较大。获得的宏观动力学模型分别为:臭氧条件:Kobs1=3.08×103 exp(-1574.91T)C[H+]-0.133 C[In]-0.644 Q[O3]0.303 C[Mn]0.135[ST]0.0211超声-臭氧联合条件:Kobs2=4.32 × 103 exp(-1517.40T)C[H+]-0.144 C[In]-0.610 Q[O3]0.268 C[Mn]0.107[US]0.130
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