明矾石尾矿加压酸浸综合利用技术优化研究

发布时间：2020-06-24 12:34

【摘要】：本研究以紫金山铜尾矿浮选得到的明矾石为研究对象,以课题组前期对明矾石无焙烧中压酸浸研究为基础,在确保明矾石有价成分高效提取的情况下,降低浸出压力,进一步优化浸出工艺条件,首次提出了更具有产业化开发前景的明矾石低压酸浸技术路线。此外,本研究还对明矾石尾矿中镓的行为进行了探讨。研究了明矾石低压(≤1.OMPa)酸浸过程的影响因素及钾、铝、镓等组分在浸取反应过程的行为。获得了优化后的低压浸取条件:酸矿比(g/g)5:1、反应温度160℃、反应时间6h、初酸浓度50%、搅拌速率600r/min。在此条件下,钾、铝、镓的浸出率可分别达到98.95%、98.98%、98.22%;低压浸取相对于前期的中压浸取技术:①反应压力由1.8MPa降低到0.6MPa,明矾石中各成分的浸取率可获得高压浸出的同样效果;②实现了明矾石尾矿中稀散金属--镓的提取,并可通过结晶母液的循环得到富集;③浸取过程添加的过量硫酸可通过结晶母液返还浸取利用,过程酸耗量可接近理论酸耗值;;④不溶渣的成分更为单纯,有利于后续综合利用。对浸取液中镓的行为分析研究表明,明矾石中98%以上的镓转化为可溶解的硫酸盐进入浸取液中。通过对浸取液中三元体系K2SO4-Ga2(SO4)3-H2O和Al2(SO4)3-Ga2(SO4)3-H2O 相平衡关系研究发现:Ga2(SO4)3 与 Al2(SO4)3 和 K2SO4均未形成复盐,不易成矾。因此,浸出液中的钾铝在成矾阶段,镓不会与硫酸钾形成镓钾矾混入钾明矾中,而是主要存在于结晶母液中,因此可采用母液循环的方式对镓进行富集后和回收。通过SEM、XRD、粒度分析等表征手段,分别对低压酸浸前后的明矾石尾矿结构及成分变化进行了对比分析,结果表明明矾石结构基本被破坏,酸浸渣的主要成分为二氧化硅,颗粒大小为500目,将可作为用途广泛的硅材料综合利用,本研究技术可实现明矾石尾矿所有主要成分的高效综合利用。对明矾石尾矿综合利用技术经济初步分析表明,该工艺的毛利率为113%,具有很好的工业开发前景。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD926.4
【图文】：

资源分布图,世界

仅几年在我国内蒙古准格尔和山西平朔地区的煤矿中也有超大型镓的矿床逡逑发现，这些伴生镓矿的矿床发现大大的改变了世界镓资源的分布格局［４４，邋４５］。世逡逑界金属镓的资源分布如图１－７．逡逑■■中国其他省份逡逑■■内蒙古逡逑Ｍ四川逡逑ＨＩ广西逡逑＾国外逡逑９％逡逑７６％逡逑８％逡逑４％逡逑图１－７世界镓资源分布图逡逑目前原生镓的主要生产国家有中国、德国、哈萨克斯坦、俄罗斯、乌克兰，逡逑澳大利亚虽然矿产丰富，铝矿石开采量大，但由于生产母液中镓的含量低，因此逡逑并未从中回收。目前全球有三十多家生产镓的企业，我国生产镓的企业主要有山逡逑东铝厂、长城铝业公司、贵州铝厂、吉亚半导体材料公司、方圆公司、开曼铝业逡逑公司、株洲冶炼厂、东方希望铝业公司和南京中赭科技股份有限公司等［４６１。中逡逑国９０％以上的原生镓是在炼铝工业生产氧化铝过程中以副产物形式产出，除此之逡逑夕卜，锌矿［４７］、煤和铜、铁矿中也含有镓［４８］。镓的主要来源如图１－８。逡逑镓的回收来源逡逑ｊ邋＼逡逑＾逦Ｗ逡逑＾邋Ｉ逦＾矿逦石逦矿逡逑Ｓ邋５逦０逦？逦？逡逑ＪＪ逦１ＪＪ逦Ｓ逦Ｓ逦Ｉａ逡逑图１－８镓的主要来源逡逑１１逡逑

谱线,原子化器,原子,元素

逑等优点。原子分光光度计的应用非常广泛，在冶金、化工、农业、地质等诸多方逡逑面均有应用。其装置简图如图２－１所示。逡逑空心ｍ後灯逦火览单色》读＊ｗａ－逡逑逦［ｊ—－）——＾￣ｙｒ－逡逑ｒ邋ｉ逡逑教气逦ｙ＾ｒ逡逑ｒ－１＇￣１逦十原刊ｆｃＳｆ逡逑御邋ｍ逦）＾ａ逡逑ｌｉｆｅ！逡逑图２－１原子吸收装置图逡逑２．３．１．１工作原理逡逑每一种元素都具有特定的外层电子排列以及特定的原子结构，因此对于不同逡逑的原子在吸收能量被激发后，其电子跃迁也各有不同，辐射出的波长差异也很大，逡逑换句话说，每一种元素都有它自身特征的光谱线。当元素被火焰加热而被原子化逡逑后，通过特定的谱线吸收，这样就可以测出溶液中待测离子的浓度。吸光度与待逡逑测溶液的关系可以用朗伯－－比耳定律表示：逡逑Ａ＝邋－ｌｇ（Ｉ／Ｉ０）＝邋－ｌｇＴ邋＝邋ＫＣＬ逦（２－１）逡逑式中：逡逑Ｉ．？透射光强度；逡逑１0：发射光强度；逡逑Ｔ：透射比；逡逑Ｌ：光通过原子化器光程（长度），每台仪器的Ｌ值是固定的；逡逑Ｃ：被测样品浓度。逡逑Ａ邋＝邋ＫＣ逦（２－２）逡逑原子分光光度计的主要结构有光源、光学系统、原子化器以及检测系统，结逡逑构形式多样（如单、双光束以及双、多波道等），利用共振辐射的原理，将其原逡逑子汽化

【参考文献】