鋅是用量僅次于鋁和銅的重要有色金屬。因其具有良好的性能,被廣泛應(yīng)用。隨著我國多年的開采利用,傳統(tǒng)的硫化鋅礦已經(jīng)使用殆盡。氧化鋅礦資源的開發(fā)利用已經(jīng)提上了日程。我國西南地區(qū)蘊(yùn)藏有大量的低品位氧化鋅礦資源,難以采用傳統(tǒng)的冶煉工藝提取并回收其中的有價組元。因此開發(fā)新的,針對我國資源特點的處理工藝勢在必行,有著重要的實際意義和應(yīng)用價值。本文采用硫酸焙燒法和氯化鈣絡(luò)合浸出法,系統(tǒng)地研究了含鉛氧化鋅礦綜合提取的工藝和理論。制備了電解鋅的硫酸鋅溶液和堿式氯化鉛前驅(qū)體,除雜的鐵產(chǎn)物用以制備煉鐵的原料,實現(xiàn)資源的綜合利用且采用的化工原料實現(xiàn)了循環(huán)利用。主要結(jié)果如下:1.通過反應(yīng)熱力學(xué)的計算,確定了硫酸焙燒法從低品位氧化鋅礦中提取鋅的可行。2.研究低品位氧化鋅礦硫酸焙燒法提取鋅的工藝。包含焙燒和浸出兩道工序,通過XRD和SEM等分析方法,明確了焙燒前后和水浸后主要組元的物相變化�？疾炝肆蛩岜簾^程中,焙燒溫度、硫酸與礦中鋅、鐵和鋁的摩爾比以及焙燒時間對鋅、鐵和鋁提取率的影響。確定了最佳的工藝條件為:反應(yīng)溫度400℃,反應(yīng)時間120 min,酸礦摩爾比1.6:1。對得到的焙燒熟料進(jìn)行溶出,考察了溶出溫度、溶出時間、液固比及攪拌強(qiáng)度對溶出的影響。確定了最佳的溶出工藝條件為:溶出溫度90℃、溶出時間70 min、液固比5:1、攪拌強(qiáng)度300 r·min-1。鋅的提取率達(dá)99.02%,鋁的提取率為77.68%,鐵的提取率為23.78%。鉛、硅等組元富集在渣中,為進(jìn)一步提取分離創(chuàng)造了條件。3.對溶出得到的硫酸鋅溶液進(jìn)行了去除鐵和鋁的工藝研究�？疾炝私K點pH值、反應(yīng)溫度和雙氧水加入量對反應(yīng)除雜的影響。得到的最佳工藝條件為:終點pH值5、恒溫溫度90℃,每100 mL溶液中雙氧水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)加入量4 mL。此時溶液中的鐵和鋁含量都少于0.01 g·L-1,去除率都達(dá)到了 99%以上。4.通過反應(yīng)熱力學(xué)的計算,選定了適合該提鋅渣的氯化絡(luò)合浸出劑氯化鈣。5.進(jìn)行了酸性氯化鈣溶液浸出提鋅渣提取鉛的試驗研究�？疾炝朔磻�(yīng)pH值、攪拌強(qiáng)度、氯化鈣溶液濃度、液固比、浸出溫度和反應(yīng)時間對浸出提鋅渣的影響,采用正交試驗確定了最佳的工藝條件為:反應(yīng)pH=1、攪拌強(qiáng)度500r·min-1,氯化鈣溶液濃度400 g·L-1、液固比7:1、浸出溫度80℃和反應(yīng)時間30 min。鉛的浸出率為93.80%,鐵的浸出率為19.28%。6.研究酸性氯化鈣溶液浸出提鋅渣的反應(yīng)過程,整個過程符合收縮核模型,且受有固體產(chǎn)物層的內(nèi)擴(kuò)散控制,反應(yīng)活化能為30.76 kj·mol-1,表觀反應(yīng)級數(shù)為1.524,反應(yīng)過程方程為:1—(1-α)2/3-2α/3=206.23·exp(-30760/RT)·t。7.在酸性氯化絡(luò)合體系中,采用調(diào)節(jié)溶液pH的方法實現(xiàn)溶液中鐵與鉛的分離�？疾炝� pH值、反應(yīng)溫度、H202加入量和反應(yīng)時間對沉鐵影響,采用正交試驗優(yōu)化沉鐵條件,得出最佳的沉鐵條件:pH=3;反應(yīng)溫度T=50℃;H202加入量=1.0 mL;反應(yīng)時間t=15 min。鐵轉(zhuǎn)化率為99.98%,鉛損失率為3.84%,有效實現(xiàn)了鐵與鉛的分離。鐵沉淀經(jīng)高溫鍛燒得到三氧化二鐵。8.以凈化后的酸性絡(luò)合氯化鉛溶液為原料,以氫氧化鈣為沉淀調(diào)節(jié)劑,考察了 pH值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對沉淀鉛影響。設(shè)計了正交試驗,對沉鉛試驗進(jìn)行優(yōu)化,得到的最佳工藝條件為:pH值7.5、反應(yīng)溫度50℃和反應(yīng)時間7.5 min。在最優(yōu)條件下,鉛的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%。制得PbOHCl前驅(qū)體。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TF813;TF812
【部分圖文】：

圖２．１氧化鋅礦的ＸＲＤ圖??Ｆｉｇ．?２．１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｚｉｎｃ?ｏｘｉｄｅ?ｏｒｅ??采用激光顆粒分布測量儀測試該氧化鋅礦的粒度分布。結(jié)果如圖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?�。。龋�?■？—?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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對于式２．１至式２．６的化學(xué)反應(yīng)，米用ＨＳＣ?６．０版中的反應(yīng)平衡（ｒｅａｃｔｉｏｎ??ｅｑｕａｔｉｏｎ）模塊計算各個反應(yīng)在不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化值與反應(yīng)溫度??的關(guān)系，結(jié)果見圖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??圖２．５式２．１－２．６八０隨溫度變化擬合直線圖??Ｆｉｇ．?２．５?Ｆｉｔｔｉｎｇ?ｌｉｎｅａｒ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ＡＧ？?ｗｉｔｈ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｅｑｕａｔｉｏｎ?２．１－２．６??由圖可知，每個反應(yīng)的ＡＧｅ都小于０，?ＡＧｅ的絕對值都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于４０?ＬＰｍｏＨ。??在常溫下
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2835308