貴州擁有豐富的伴生稀散金屬鍺和貴金屬銀的低品位氧化鉛鋅礦資源。該礦經(jīng)煙化法富集得到品位為Zn 35%-45%、Pb 22%-28%、Ge350g/t-500g/t的含鍺煙塵。本論文對該煙塵中鍺、鋅的浸出過程與萃取分離鋅鍺過程進(jìn)行研究,以期為該煙塵的綜合回收提供合理的工藝參數(shù),為開發(fā)利用該類資源奠定基礎(chǔ)。 本論文扼要介紹了鍺的資源概況、研究開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)、主要用途及發(fā)展動態(tài)。近年來,國內(nèi)外對含鍺物料的浸出工藝做了大量的研究,國內(nèi)多家單位先后對各種含鍺原料如煤、煙塵、礦渣的浸出技術(shù)與新工藝作了研究。 本論文以貴州含鍺煙塵為原料,對其浸出過程進(jìn)行了理論分析和新工藝研究。以TOA為萃取劑、酒石酸為配合劑、TBP為調(diào)相劑對浸出液進(jìn)行萃取分離鍺、鋅的工藝技術(shù)與萃取鍺的機(jī)理研究。 本論文為實(shí)驗(yàn)室研究,運(yùn)用冶金物理化學(xué)方法對浸出與萃取過程進(jìn)行研究。技術(shù)路線為：低品位含鍺氧化鉛鋅礦→煙化法富集→鍺煙塵浸出(實(shí)現(xiàn)鋅鍺與鉛銀分離)→浸出液萃取(實(shí)現(xiàn)鋅鍺分離),浸出渣作為提取鉛銀的原料,鋅鍺分離后的溶液分別提取鋅和鍺。實(shí)驗(yàn)采用硫酸作為浸出劑。 運(yùn)用優(yōu)選法確定適宜浸出工藝條件為：攪拌強(qiáng)度：120r/min;浸出時(shí)間：3 h；浸出溫度：90℃；液固比：8/1；始酸濃度：120g/L。 對浸出過程進(jìn)行熱力學(xué)分析,得知含鍺煙塵中主要組分的行為：鍺、鋅主要進(jìn)入溶液；而鉛銀留在渣中。浸出實(shí)現(xiàn)了鍺、鋅與鉛、銀的有效分離、富集。二氧化硅、含鍺煙塵中的鐵、銅、鎘、砷和少量氟化物、氯化物在浸出條件下能夠溶解進(jìn)入溶液。 從浸出液中分離鋅鍺,工業(yè)上主要采用的方法是丹寧沉淀。本論文采用萃取方法,選用TOA為萃取劑,酒石酸C4H606為配合劑,TBP(C12H27O4P)為調(diào)相劑,磺化煤油為稀釋劑進(jìn)行萃取。選用NaOH為反萃劑,系統(tǒng)研究了從鍺煙塵浸出液分離鍺與鋅的工藝技術(shù)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本工藝流程短,選擇性好,鍺回收率高,所用試劑價(jià)廉易得。通過一級萃取和一級反萃取,鍺萃取率大于97%、幾乎不萃取鋅,測算出了鋅與鍺的分離系數(shù)；再經(jīng)一級反萃取,鍺反萃取率大于95%,實(shí)現(xiàn)了鋅鍺高效分離及鍺的富集。 在弱酸條件下,鍺主要以H2GeO3的形態(tài)存在。直接用胺類萃取劑[CH3(CH2)7]3N萃取鍺時(shí),鍺萃取率非常低。向水相中添加配合劑酒石酸(C4H6O6)能與鍺形成離解度較大的配合陰離子。配合陰離子半徑越大、電荷數(shù)越低、水合程度越低,越易轉(zhuǎn)入有機(jī)相,有助于提高鍺的萃取率。 有機(jī)相中萃取劑應(yīng)先在酸性條件下轉(zhuǎn)型為胺鹽,才能完成萃取。水相中陰離子半徑越大、電荷越低,越容易與有機(jī)相的胺鹽陽離子結(jié)合,所以鍺—鋅能被高效分離。顯然Ge(C4H4O6)32-比H2GeO3更易與胺鹽中陽離子進(jìn)行離子締合而置換HSO4-。加入調(diào)相劑能消除萃取過程出現(xiàn)第三相,改善體系性質(zhì),并有助于對鍺的萃取。 選用強(qiáng)堿NaOH作為反萃取劑,研究了反萃取的工藝條件。研究結(jié)果表明： (1)選用萃取劑TOA30%～調(diào)相劑TBP5%～稀釋劑65%作為有機(jī)相萃取體系,先用硫酸把萃取劑轉(zhuǎn)為胺鹽。水相中加入配合劑酒石酸把鍺轉(zhuǎn)為半徑較大的配合陰離子,進(jìn)行萃取。一級萃取工藝條件為：相比O/A=1/8;配合劑與水相中鍺的質(zhì)量比為12～16；常溫。鍺一級萃取率大于97%,幾乎不萃取鋅,實(shí)現(xiàn)了鋅-鍺高效分離 (2)用30%的NaOH溶液作反萃劑,相比O/A=2；常溫反萃,鍺一級反萃率大于95%。 本論文提出的一段浸出、中和、一段萃取、一段反萃處理鍺煙塵的新工藝具有流程簡短、鍺回收率高、鋅-鍺分離完全、并能夠富集鉛銀、萃取劑可損失少并可循環(huán)使用等特點(diǎn)。 運(yùn)用等摩爾法結(jié)合紅外光譜分析確定了萃合物的組成,得出如下結(jié)論：(1)三辛胺(TOA)萃取鍺屬于陰離子交換機(jī)理；(2)調(diào)相劑TBP的作用除有效防止第三相生成外,還具有一定的協(xié)同萃取作用；(3)鍺配合陰離子與萃取劑TOA的摩爾比為1：2,萃取產(chǎn)物是{[CH3(CH2)7]3NH}2·[Ge(C4H4O6)3](O)。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：X758;TF84
【部分圖文】：

鍺煙塵浸出(實(shí)現(xiàn)鋅鍺與鉛銀分離)一浸出液萃取(實(shí)現(xiàn)鋅鍺分離)，浸出渣作為提取鉛銀的原料一鋅鍺分離后溶液分別提取鋅和鍺。分別對其中的浸出過程、萃取過程進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)流程見圖1一1。含銘月習(xí)塵斌藝酸，毒仁可)一一，Pb一Ag漣(另處川1)中和寧爭化子丁冷兒冷l」水相(另處理)寧城f車者水書一!(另處理)了，.，、L。。、;麥。!。二取。圖1一1實(shí)驗(yàn)原則流程圖 F19.1一 1Flowchartofthestuty.5本課題的創(chuàng)新性(l)通過理論與試驗(yàn)研究，研究了貴州鍺煙塵各物種在硫酸浸出過程的行為，探討了鋅、鍺浸出過程的規(guī)律。與丹寧酸、檸檬酸、草酸比較，證實(shí)了酒石酸是鍺酸最合適的配合劑之一。2.運(yùn)用紅外光譜分析分析等現(xiàn)代測試手段

第三章鍺煙塵浸出過程研究3.1鍺煙塵的組成實(shí)驗(yàn)用鍺煙塵的化學(xué)成分見表3一1。其X衍射分析結(jié)果見圖3一1。表3一1鍺煙塵的化學(xué)成分元素含量/% ZnPbGe(g/t)440.Ag(g/t) 211.1 C15102FeCuCdAs 640.00490.098 190.084TJ!.I||‘店l咬l，JIJI喇、

本文編號：2828485