从湿法炼锌系统中富集回收锗的新工艺研究

摘要

在湿法炼锌中，锗既是十分有害的杂质，又是具有较高回收价值的稀散金属。目前，工业上应用较多的锗的回收方法主要是萃取法和丹宁酸沉淀法，但普遍存在一些问题，诸如:生产成本高，锗回收率低等。本文针对从湿法炼锌工艺流程中富集回收锗的现状，提出了用中和沉淀富集法和铁屑/铁粉还原富集法相结合的新工艺来富集湿法炼锌沉矾上清液中的锗。主要研究内容和结论如下:
　　 首先，对G8315萃取回收锗的工艺进行了探索研究，虽然实验效果不错，但是由于萃取剂成本等问题，将其推广到工业应用仍有一定的困难。因而，在此研究基础上提出中和沉淀和铁粉还原相结合的新工艺来实现从硫酸锌溶液中分离和富集锗。
　　 其次，详细研究了中和沉淀富集锗过程和铁粉还原富集锗过程，并确定了这两个过程的最佳工艺条件。
　　 中和沉淀富集锗的最佳工艺条件为:反应原液中mFe∶mGe=40∶1，反应温度为80℃，反应终点溶液的pH=5.2，反应时间为100min。在该条件下锗的沉淀率在99％以上，铁的沉淀率接近100％，铜的沉淀率也高达92％以上;中和渣经预处理后锗的品位达到0.335％，较锌焙砂中的锗富集了大约70倍。
　　 还原富集锗的最佳工艺条件为:反应起始pH=1.5，反应时间为2h，温度为80℃，搅拌速度600rpm，还原剂用量4g/L溶液。在该条件下，还原富集过程锗的还原率大于96％，铜的还原率为100％，反应终点溶液的pH值升到4.0左右，还原渣中锗和铜的品位分别为2.06％和20.89％，实现了铜、锗和硫酸锌溶液的有效分离和高效富集。
　　 最后通过铁屑还原富集沉矾上清液中锗的实验室扩大试验印证了该工艺的可行性。
　　 研究表明，采用中和沉淀和铁屑/铁粉还原法相结合的工艺富集沉矾上清液中锗的方法是切实可行的，不仅能达到理想的金属分离富集效果，而且新工艺操作简单、成本低、安全且环保。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 前言

1．2 锗的性质及应用

1．2．1 锗的物理性质

1．2．2 锗的化学性质

1．2．3 锗的应用

1．3 锗的资源分布及特点

1．3．1 锗的赋存状态

1．3．2 锗的丰度及主要矿物

1．3．3 锗的矿藏资源及分布

1．3．4 锗的再生资源

1．4 从含锗物料中回收锗的方法

1．4．1 从湿法炼锌系统中回收锗

1．4．2 从含锗褐煤中回收锗

1．4．3 从其他含锗原料中回收锗

1．5 存在问题与课题提出

1．5．1 存在问题

1．5．2 课题提出

1．5．3 课题研究的内容

第二章 实验方法

2．1 实验原料、试剂与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．3 主要试剂

2．1．4 主要仪器

2．2 实验过程和方法

2．2．1 萃取分离实验

2．2．2 中和沉淀法富集锗实验

2．2．3 铁粉还原法富集锗实验

2．2．4 铁粉还原法富集锗扩大试验

2．3 分析方法与数据处理

2．3．1 分析与表征

2．3．2 实验数据处理

第三章 方案选择

3．1 G8315萃取回收锗探索实验

3．2 方案制定

第四章 中和沉淀法富集锗的理论及工艺研究

4．1 中和沉淀法的原理

4．2 中和沉淀法富集锗的单因素实验

4．2．1 反应时间的影响

4．2．2 反应温度的影响

4．2．3 反应终点pH值的影响

4．2．4 溶液中铁锗质量比的影响

4．2．5 最佳实验条件

4．2．6 沉降性能的考察

4．3 中和渣处理工艺

4．3．1 中和渣的性质及主要成分

4．3．2 中和渣处理工艺选择

4．3．3 中和渣预处理

4．4 本章小结

第五章 铁粉还原法富集锗的理论及工艺研究

5．1 热力学计算

5．2 铁粉还原沉矾上清液时锗的行为

5．2．1 锗在还原过程中产物的存在形态

5．2．2 铁粉还原锗的热力学分析

5．2．3 GeH4产生的可能性

5．2．4 砷化氢的生成与危害

5．2．5 其他主要反应

5．2．6 铁粉理论消耗量

5．3 铁粉还原锗的条件实验

5．3．1 时间对金属还原率的影响

5．3．2 溶液pH值随时间的变化

5．3．3 温度对金属还原率的影响

5．3．4 搅拌强度的影响

5．3．5 反应起始pH的影响

5．3．6 还原剂加入量的影响

5．3．7 最佳实验条件

5．4 还原渣处理工艺

5．4．1 还原渣的性质及主要成分

5．4．2 还原渣预处理

5．5 扩大试验

5．6 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间主要研究成果