低共熔溶剂型离子液体浸出氧化锌矿的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xy59573928
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锌主要用于镀锌保护和电池制造工业,其生产主要以硫化锌矿为原料。随着硫化锌矿资源的日益枯竭,氧化锌矿的开发利用越来越受到重视。,采用酸性溶剂处理氧化锌矿将使大量碱性脉石和硅酸盐被浸出,不仅耗酸量巨大、而且矿浆的液固分离困难,而采用氨类溶剂可避免碱性脉石及硅酸盐的浸出。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)是近年发展起来的一类新型的绿色溶剂,一些DESs对ZnO具有选择性溶解能力,因而可作为氧化锌矿潜在的浸出溶剂。随着氨法冶炼在有色金属中的应用,氨性浸出在氧化锌矿的处理方面受到重视。本文以云南兰坪氧化锌矿为原料,分别采用氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-水合草酸DESs型离子液体以及氨-硫酸铵-水溶液为浸出剂浸出氧化锌矿中的锌。研究的主要内容及结论如下:(1)合成了1ChCl:2Urea、1ChCl:1H2C2O4·2H2ODESs,测定了它们的熔点、黏度、密度等物化性质,分析表明1ChCl:2Urea、1ChCl:1H2C2O4·2H2O分别在200℃、150℃以内是热稳定的。(2)采用1ChCl:2Urea DES浸出氧化锌矿,通过单因素实验和正交实验得到较优的工艺条件:液固比20:1,浸出温度80℃,浸出时间16h,搅拌速度300r·min-1,锌浸出率为65%左右。对矿物原料及浸出渣的XRD、XRF、红外光谱测试结果表明,含锌物相中的菱锌矿被浸出,浸出机理是菱锌矿与1ChCl:2UreaDES体系中的C1-和Urea发生配位,形成[ZnClO·Urea]-配离子存在于该体系。(3)采用1ChCl:1H2C2O4·2H2O DES浸出氧化锌矿时,矿物中的锌与DES中的草酸反应生成可溶于该DES中的草酸锌,以3-10倍水稀释矿浆时,草酸锌将以沉淀析出,因此可制备氧化锌前躯体草酸锌。通过单因素实验得到较优的工艺条件:液固比10:1,浸出温度50℃,浸出时间2h,搅拌速度300 r·min-1,锌浸出率达90%以上。XRD、红外光谱及热分析测试结果表明:氧化锌矿与1ChCl:1H2C2O4·2H2O反应得到含锌物相为草酸锌,粒度为10μm。(4)采用NH3-(NH4)2SO4-H2O体系浸出氧化锌矿。单因素实验和响应曲面法实验设计实验考察了液固比、浸出温度、浸出时间、总氨浓度等工艺条件对NH3-(NH4)2SO4-H2O体系浸出氧化锌矿对锌浸出率的影响顺序:液固比>浸出时间>浸出温度>总氨浓度。(5)研究了NH3-(NH4)2SO4-H2O体系浸出氧化锌矿时锌的浸出机理,氧化锌矿中的菱锌矿和异极矿与氨配位,形成锌氨配合物进入浸出液。研究了氧化锌矿在NH3-(NH4)2SO4-H2O体系的浸出动力学,浸出过程符合未反应核收缩模型,且遵循固体产物层扩散控制规律,反应活化能为10.21 kJ·mol-1。
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