锌粉置换镓锗渣草酸浸出过程

发布时间：2019-08-26 16:54

【摘要】：考察锌粉置换镓锗渣草酸浸出过程中,草酸浓度、浸出时间、液固比、浸出温度、双氧水浓度对镓、锗、锌、铁、铜、硅浸出率及浸出料浆过滤性能的影响,揭示在草酸浸出体系下添加双氧水促进镓、锗浸出的作用机理。结果表明,采用草酸和双氧水为浸出剂,不仅可实现镓、锗的选择性浸出,还可显著改善浸出料浆的过滤性能。双氧水促进镓、锗浸出的机理为其作为氧化剂使镓、锗单质及其硫化物氧化为可溶的氧化物;草酸与镓、锗可生成稳定络合物,而与硅的作用较弱,从而促进镓、锗的浸出,同时使浸出渣的过滤性能得以改善。在草酸浓度为110 g/L、双氧水浓度为0.12 mol/L、液固比(L/S)为8、搅拌速度为300 r/min、浸出温度为40℃、浸出时间为30 min的条件下,镓和锗浸出率分别为99.32%、98.86%,而铜、锌、硅的浸出率分别在0.82%、0.84%、0.43%,且浸出料浆的过滤速度由常压硫酸浸出体系下的0.48 mL/min提高到100 mL/min。
【图文】：

镓锗,锌粉置换,XRD谱

等：锌粉置换镓锗渣草酸浸出过程2155来源不广泛等缺点[1820]。为此，本文作者在已有工作的基础上，研究了锌粉置换镓锗渣的草酸浸出工艺，实现了镓、锗选择性浸出；而且更为重要的是，由于镓、锗在草酸浸出体系中以配合离子存在，所以采用价格低廉、来源广泛、性质稳定的萃取剂N235即可实现镓、锗的高效回收[2122]。1实验1.1实验原料实验所用锌粉置换镓锗渣产自国内某冶炼厂，经干燥、磨细、混合后用作试验原料。物料化学成分、化学物相分析结果分别列于表1和2。湿筛粒度分析结果如表3所列。物料的XRD谱如图1所示。物料EPMA定量分析结果如图2和表4所示。物料中镓、锗、铁、硅的元素面分布图如图3所示。由表1可知，实验所用锌粉置换镓锗渣主要成分为锌、硅、铜、铁、砷、铅等，其中Fe(Ⅱ)含量为3.74%(质量分数)，占原料总铁含量的47.66%(质量分数)；其镓和锗的含量分别为0.266%和0.362%(质量分数)。同时渣中二氧化硅的含量高达9.14%(质量分数)，这使得镓、锗的回收较难进行。由表2可知，锗主要以表1锌粉置换镓锗渣主要化学成分Table1Mainchemicalcompositionofthezincpowderreplacementresiduescontaininggalliumandgermanium(massfraction,%)ZnCuFeFe(Ⅱ)SiO224.455.557.883.749.14GaGePbAs0.2660.3620.460.98MeO·GeO2、GeO2形态存在，少量为Ge、GeS、GeS2；而镓主要以Ga2O3、MeO·Ga2O3形态存在，少量为Ga、Ga2S3。XRD分析结果表明，锌粉置换镓锗渣中主要物相为金属锌、硫酸锌，也有少量铁酸锌、硅酸锌存在，，由于含量较低，未见含镓、锗物相的衍射峰(见图1)。由表3可知，实验所用锌粉置换镓锗渣粒度较细，75%(质量分数)以上的粒度小于45μm。由表4的电子探针定量分

镓锗,锌粉置换,电子探针分析

2156中国有色金属学报2017年10月图2锌粉置换镓锗渣电子探针分析图Fig.2EPMAimageofzincpowderreplacementresiduecontaininggalliumandgermanium从图3所示的锗、铁、镓、硅元素在锌粉置换镓锗渣中的分布图可知，镓、锗主要以弥散状态分布在整个物料中，在含铁、硅的区域中均有分布。为了证实锌粉置换镓锗渣中锗、镓与硅、铁的关系，利用表4中的数据，对渣中锗、镓、硅、铁的含量进行了线性拟合，其拟合结果如式(1)~(4)所示。w(Ge)=0.1132+0.0534w(Si),R=0.842(1)w(Ge)=0.3061+0.0245w(Fe),R=0.597(2)w(Ga)=0.2114+0.0321w(Si),R=0.298(3)w(Ga)=0.1156+0.0061w(Fe),R=0.078(4)从以上线性拟合结果可知，锌粉置换镓锗渣中锗的含量与硅(见图4)、铁的含量均具有较好的相关性。而渣中镓的含量与硅、铁的含量的相关性较差。由此可知，在锌粉置换富集镓、锗的过程中锗主要以共沉淀的形式(MeO·GeO2)进入到渣中；而镓主要是经锌粉还原后经氧化以Ga2O3存在渣中。1.2实验方法量取一定体积已知浓度的H2C2O4溶液于500mL三口瓶中，将三口瓶置于恒温水浴中，升温至实验温度，然后按照预定的液固质量比加入一定量的双氧水和锌粉置换镓锗渣，开启搅拌，搅拌速度为300r/min，保温一定时间。浸出结束后，浸出料浆真空抽滤，记录过滤时间，收集滤液并计量其体积，取样分析。滤渣干燥后称取质量，取样分析。1.3分析方法采用RigakuTTRIII型X射线衍射仪(Cu靶，Kα1=1.5406)分析锌粉置换镓锗渣及浸出渣中物质的物相组成；采用JSM6360LV型扫描电镜观察浸出渣形貌；采用JXA8230型电子探针分析仪及化学选择性溶解的方法分析锌粉置换镓锗渣和浸出渣中镓和锗的物相组分及含量；采用EDTA直接滴定法分析浸出液中锌的含?
【作者单位】：中南大学冶金与环境学院;
【基金】：中国博士后科学基金面上项目(2012M521544)~~
【分类号】：TF843.1;TN304.11

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