硫化锌精矿氧压酸浸过程中铁离子的作用机理

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaomai1212
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锌作为重要有色金属,在国民经济中具有重要的地位。目前80%以上锌金属是通过湿法冶金工艺提取,硫化锌精矿作为主要的提锌矿物,其氧压酸浸工艺已经在湿法冶金炼锌工业得到广泛的应用,但氧压浸出过程中铁离子的作用机理有待于进一步深入研究。因此,本文对硫化锌精矿氧压浸出过程中铁离子的作用机理进行了研究,主要研究内容及结论如下:(1)利用FACTSAGE热力学软件绘制浸出体系相关电位-pH图,结合已有研究成果研究了硫化锌氧压酸浸体系的温度、压力、硫酸浓度对ZnS和单质S0转化条件进行了研究。结果表明,温度和压力增加会促进ZnS和H2S转变为Zn2+、S2-和单质S0,并且溶液中Fe2+存在可以促进稳定单质S0生成。(2)以硫化锌精矿为原料,研究了浸出过程中浸出温度、初始酸度、搅拌速度、氧分压、液固比、添加剂对硫化锌精矿氧压酸浸过程中对锌、铁浸出率和硫转化率的影响和锌浸出动力学,并且对浸出液中铁离子进行了检测。结果表明,锌浸出机理为化学和电化学混合控制,计算活化能E为67.11k J/mol,表明浸出过程受到表面化学反应控制,并且得到锌浸出的动力学方程。(3)采用MS(Materials ttudio 8.0)Castep、Dmol3和Adsorption Locator模块对ZnS晶格中心Zn原子被Fe原子取代后,Fe对ZnS晶格电子结构、能级能带、Zn-S键长及和溶剂相互作用能的影响进行了模拟计算。结果表明,Fe原子取代后ZnS晶格电子非局域化增强,“Zn-S键活化”键长增加,电子跃迁概率增加,并且ZnS(110)面与溶剂组分H2SO4、H2S和O2吸附能更大,有利于化学吸附。(4)通过综合热力学计算、浸出实验和模拟计算,确定硫化锌精矿氧压酸浸过程中铁离子的作用机理为包含酸侵蚀机理的电化学主导混合作用机理,其中硫化锌精矿在酸侵蚀作用下,将矿物中铁被酸溶解进入溶液,产生Fe3+和Fe2+作为电活性物质,为电化学机理作用创造条件,随后电化学机理开始逐步主导浸出反应,这一过程在氧压酸浸条件下,逐渐强化直到平衡,最后随矿物消耗而逐渐停止。
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