低品位氧化锌矿提取铅锌的研究

发布时间：2020-10-10 16:26

　　 锌是用量仅次于铝和铜的重要有色金属。因其具有良好的性能,被广泛应用。随着我国多年的开采利用,传统的硫化锌矿已经使用殆尽。氧化锌矿资源的开发利用已经提上了日程。我国西南地区蕴藏有大量的低品位氧化锌矿资源,难以采用传统的冶炼工艺提取并回收其中的有价组元。因此开发新的,针对我国资源特点的处理工艺势在必行,有着重要的实际意义和应用价值。本文采用硫酸焙烧法和氯化钙络合浸出法,系统地研究了含铅氧化锌矿综合提取的工艺和理论。制备了电解锌的硫酸锌溶液和碱式氯化铅前驱体,除杂的铁产物用以制备炼铁的原料,实现资源的综合利用且采用的化工原料实现了循环利用。主要结果如下:1.通过反应热力学的计算,确定了硫酸焙烧法从低品位氧化锌矿中提取锌的可行。2.研究低品位氧化锌矿硫酸焙烧法提取锌的工艺。包含焙烧和浸出两道工序,通过XRD和SEM等分析方法,明确了焙烧前后和水浸后主要组元的物相变化。考察了硫酸焙烧过程中,焙烧温度、硫酸与矿中锌、铁和铝的摩尔比以及焙烧时间对锌、铁和铝提取率的影响。确定了最佳的工艺条件为:反应温度400℃,反应时间120 min,酸矿摩尔比1.6:1。对得到的焙烧熟料进行溶出,考察了溶出温度、溶出时间、液固比及搅拌强度对溶出的影响。确定了最佳的溶出工艺条件为:溶出温度90℃、溶出时间70 min、液固比5:1、搅拌强度300 r·min-1。锌的提取率达99.02%,铝的提取率为77.68%,铁的提取率为23.78%。铅、硅等组元富集在渣中,为进一步提取分离创造了条件。3.对溶出得到的硫酸锌溶液进行了去除铁和铝的工艺研究。考察了终点pH值、反应温度和双氧水加入量对反应除杂的影响。得到的最佳工艺条件为:终点pH值5、恒温温度90℃,每100 mL溶液中双氧水(质量分数为3%)加入量4 mL。此时溶液中的铁和铝含量都少于0.01 g·L-1,去除率都达到了 99%以上。4.通过反应热力学的计算,选定了适合该提锌渣的氯化络合浸出剂氯化钙。5.进行了酸性氯化钙溶液浸出提锌渣提取铅的试验研究。考察了反应pH值、搅拌强度、氯化钙溶液浓度、液固比、浸出温度和反应时间对浸出提锌渣的影响,采用正交试验确定了最佳的工艺条件为:反应pH=1、搅拌强度500r·min-1,氯化钙溶液浓度400 g·L-1、液固比7:1、浸出温度80℃和反应时间30 min。铅的浸出率为93.80%,铁的浸出率为19.28%。6.研究酸性氯化钙溶液浸出提锌渣的反应过程,整个过程符合收缩核模型,且受有固体产物层的内扩散控制,反应活化能为30.76 kj·mol-1,表观反应级数为1.524,反应过程方程为:1—(1-α)2/3-2α/3=206.23·exp(-30760/RT)·t。7.在酸性氯化络合体系中,采用调节溶液pH的方法实现溶液中铁与铅的分离。考察了 pH值、反应温度、H202加入量和反应时间对沉铁影响,采用正交试验优化沉铁条件,得出最佳的沉铁条件:pH=3;反应温度T=50℃;H202加入量=1.0 mL;反应时间t=15 min。铁转化率为99.98%,铅损失率为3.84%,有效实现了铁与铅的分离。铁沉淀经高温锻烧得到三氧化二铁。8.以净化后的酸性络合氯化铅溶液为原料,以氢氧化钙为沉淀调节剂,考察了 pH值、反应温度和反应时间对沉淀铅影响。设计了正交试验,对沉铅试验进行优化,得到的最佳工艺条件为:pH值7.5、反应温度50℃和反应时间7.5 min。在最优条件下,铅的转化率可达99%。制得PbOHCl前驱体。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TF813;TF812
【部分图文】：

图２．１氧化锌矿的ＸＲＤ图??Ｆｉｇ．?２．１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｚｉｎｃ?ｏｘｉｄｅ?ｏｒｅ??采用激光颗粒分布测量仪测试该氧化锌矿的粒度分布。结果如图２．２所示。??１００．?〇?：?：?￣￣￣一?：???：?：?￣￣．?：?：?，?；?；?￣?：?￣??？?１０．０??９０?〇??ｒ?－?５－?ｔｔ－?ｒ＇－ｒ－ｒ－ｒＴＴ－ｉｔ！?ｆ－＇Ｔ－ｉ－ｒＴ－＇－ｒｒ?ｒ?１?－ｎ＇－?ｔ?ｎ??＇??！??９？?０??，?！：＞？＜＞?＊?ｔ?ｔ?：?？?？?Ｉ?．?＊?－?Ｉ?ｌ?＊?／ｌ?？?：?？?＇??３〇．〇???????＇—?８．?０??７０．０?—ｒ７＊ｒｒｒ－：：ｒ－－－－ｒ－ｒｒＴ：＾Ｔｒ－－－ｒ－ｒｒｒ：ｉｉＴｒ－－ｙ－Ｔ＾ｉ＾ｒ—－—ｒ－?７．０??？＾ｎ?Ｑ??ｒ－－ｒ－ｒ￣Ｓ－ｉ?ｖｒＨ?ｆ．．；＾＾ｊ＾｜｝．——｜－?－ｆ?？？！－！－！？；ｖ?！－－－！－Ｈｖ?■？—?６＾?０?二??＾?５０．０?—ｒ—ｒ－ｒ－Ｌｒ：：ｒｒ—ｒ－ｔ—ｔ－ｈ－ｉｉｔｊ－—”丁十＿７＾十?５，０?＾５．??Ｑ?－ｙ?＇ｒ－￣￣?－?ｉ?－?４?－?ｒ?■：?？：?＇?＇＇＇?：＂?ｉ＂?Ｔ?１?ｉｌ?＇?ｆ?＂ｙ?＾?＾?－?－?－?－????Ｑ?＇ｗｙ

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对于式２．１至式２．６的化学反应，米用ＨＳＣ?６．０版中的反应平衡（ｒｅａｃｔｉｏｎ??ｅｑｕａｔｉｏｎ）模块计算各个反应在不同温度下的标准吉布斯自由能变化值与反应温度??的关系，结果见图２．５。??■?ＺｎＣＯ，?？?Ａ１：０，??▲?ＰｂＯ?▼?ＣａＣＯ？??？１００?－?？?Ｆｅ？０４?？?Ｆｅ２０？??ｉ??、－２００?－??Ｖ??－３００?－???Ｉ?，?｜?，?ｉ?，?ｉ?，?ｉ?，?ｉ???０?２００?４００?６００?８００?１０００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?／?°Ｃ??图２．５式２．１－２．６八０随温度变化拟合直线图??Ｆｉｇ．?２．５?Ｆｉｔｔｉｎｇ?ｌｉｎｅａｒ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ＡＧ？?ｗｉｔｈ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｅｑｕａｔｉｏｎ?２．１－２．６??由图可知，每个反应的ＡＧｅ都小于０，?ＡＧｅ的绝对值都是远远大于４０?ＬＰｍｏＨ。??在常温下
【参考文献】

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本文编号：2835308