低品位氧化锌矿提取铅锌的研究

摘要

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120min，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70min、液固比5∶1、搅拌强度300r·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100mL溶液中双氧水（质量分数为3％）加入量4mL。此时溶液中的铁和铝含量都少于0.01g·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400g·L-1、液固比7∶1、浸出温度80℃和反应时间30min。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30.76kJ·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、H2O2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℃;H2O2加入量=1.0mL;反应时间t=15min。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。铁沉淀经高温煅烧得到三氧化二铁。 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7.5min。在最优条件下，铅的转化率可达99％。制得PbOHCl前驱体。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1锌和铅性质与用途

1．1．1锌的性质与用途

1．1．2铅的性质与用途

1．2锌铅矿物资源

1．2．1锌矿物资源

1．2．2铅矿物资源

1．3锌铅冶炼方法

1．3．1锌的火法冶炼方法

1．3．2锌的湿法冶炼方法

1．3．3铅的火法冶炼方法

1．3．4铅的湿法冶炼方法

1．4氧化锌矿的处理方法

1．4．1氧化锌矿的酸法处理

1．4．2氧化锌矿的碱法处理

1．4．3氧化锌矿其他处理方法

1．5本研究的意义和内容

1．5．1研究的意义

1．5．2研究内容

第2章低品位氧化锌矿浓硫酸焙烧试验研究

2．1试验部分

2．1．1试验原料

2．1．2工艺流程的设计

2．1．3试验试剂和仪器

2．1．4试验原理

2．1．5试验过程

2．2结果与讨论

2．2．1反应温度对氧化锌矿提取率的影响

2．2．2反应时间对氧化锌矿提取率的影响

2．2．3酸矿比对氧化锌提取率的影响

2．2．4正交试验结果和分析

2．2．5温度对熟料溶出的影响

2．2．6时间对熟料溶出的影响

2．2．7液固比对熟料溶出的影响

2．2．8搅拌强度对熟料溶出的影响

2．2．9溶出正交试验结果和分析

2．3低品位氧化锌矿硫酸浸出试验研究

2．3．1试验过程

2．3．2浸出结果与讨论

2．4本章小结

第3章硫酸锌溶液的除杂和净化

3．1试验部分

3．1．1试验原料

3．1．2试验工艺的选择

3．1．3试验试剂和仪器

3．1．4试验内容

3．1．5试验原理

3．2结果与讨论

3．2．1双氧水加入量对除去铁铝的影响

3．2．2终点pH值对去除铁铝的影响

3．2．3温度对去除铁铝的影响

3．2．4正交试验结果和分析

3．3本章小结

第4章提锌渣的酸性氯化钙溶液浸出的研究

4．1试验部分

4．1．1试验原料

4．1．2工艺的选择

4．1．3试验试剂和仪器

4．1．4试验过程

4．2结果与讨论

4．2．1反应pH值对提锌渣提取率的影响

4．2．2搅拌强度对提锌渣提取率的影响

4．2．3氯化钙溶液浓度对提锌渣提取率的影响

4．2．4液固比对提锌渣提取率的影响

4．2．5浸出温度对提锌渣提取率的影响

4．2．6反应时间对提锌渣提取率的影响

4．2．7正交试验结果和分析

4．3浸出反应过程的研究

4．3．1反应过程原理分析

4．3．2提锌渣浸出反应过程试验

4．3．3浸出反应过程试验的结果与讨论

4．3本章小结

第5章络合氯化铅溶液的除杂和净化

5．1试验部分

5．1．1试验原料

5．1．2工艺的选择

5．1．3试验试剂和仪器

5．1．4试验原理

5．1．5试验过程

5．2结果与讨论

5．2．1反应pH值对除铁率的影响

5．2．2双氧水加入量对除铁率的影响

5．2．3反应时间对除铁率的影响

5．2．4反应温度对除铁率的影响

5．2．5正交试验结果和分析

5．3本章小节

第6章氯化铅络合溶液的产品制备

6．1试验部分

6．1．1试验原料

6．1．2工艺的选择

6．1．3试验试剂和仪器

6．1．4试验过程

6．2结果与讨论

6．2．1反应pH值对沉铅的影响

6．2．2反应温度对铅转化率的影响

6．2．3反应时间对铅转化率的影响

6．2．4正交试验结果和分析

6．2．5铅沉淀的分析表征

6．3本章小节

第7章结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文及发明专利

致谢

作者从事科学研究和学习经历的简历