闪锌矿氧化氨浸行为研究

1、doi： 10.3969/j.issn. 1007-7545.2018.09.002闪锌矿氧化氨浸行为研究黄雅玲，尹周澜，丁治英，刘春霞(中南大学化学化工学院，长沙410083) 摘要：在nh3-(nh4)2so4体系屮，采用氧化氨浸出工艺研究了不同氧化剂(nsgog和bach)对闪锌矿氧化氨 浸行为的影响。结果表明，在11() °c、常压、总氨浓度4mol/ls nh3/rnh4+=5/3转速500r/min液固比25、 粒度0.063 mm、浸出时间4 h的条件下，以na2s2o8和bao?为氧化剂时，锌浸出率分别为28.4%和82%。 关键词：闪锌矿；氧化氨浸;nh3-(nh4

2、)2so4体系；na2s2o8； bao2中图分类号：tf813 文献标志码：a文章编号：1007-7545 (2018) 09-0000-00behavior of sphalerite in oxidative ammonia leaching processhuang ya-ling, yin zhou-ian, ding zhi-ying, liu chun-xia(college of chemistry and chemical engineering, central south university, changsha 410083, china) abstract： in n

3、h3(nh4)2sc)4 system, effect of oxidants (nazszog and bac)2)on leaching behavior of sphalerite was studied by ammonia oxidation leaching process. the results show that zinc leaching rate is 28.4% and 82% respectively with nagsgog and bac)2 as oxidant under the conditions including temperature of 110

4、°c, total nh3concentration of 4.00 mol/l, nh3/nh4i=5/3, agitation speed of 500 r/min, l/s of 25, particle size of 0.063 mm, and leaching time of 4h.key words： sphalerite; oxidative ammonia leaching; nh3(nh4)2sc)4 system; nazszog； bao?在闪锌矿氧化氨浸过程中，氧化剂的添加可以有效促进闪锌矿的溶解，从而提高锌的浸出率。在高温高压 下，氧气氧化氨浸出工艺在处理

5、硫化矿屮已经取得了一定的成功卩叫。近几年，闪锌矿在常压条件下的浸出行为 受到广泛关注，氧化剂的选择在此过程中起关键作用。过氧化物、次氯盐、过硫酸盐、fe利作为氧化剂，在硫 化矿物氧化浸出过程的应用已有一定的研究。刘春侠等采用过硫酸钠为氧化剂，从钻银渣屮回收钻，在最佳 试验条件下，得到钻质量分数为18.04%的富钻渣(原钻渣质量分数为0.41%)。赵玲玲等考察了不同氧化剂对 鼠化法浸出金、银的影响，研究表明，bao2比英他氧化剂更能促进金和银的溶解。廖元双等研究出02为氧化 剂对黄铁矿氧化浸出金的影响，浸出12h,金浸出率达94%o gokha等冈采用氯酸钠为氧化剂，在盐酸溶液屮 从闪锌矿精矿屮

6、提取锌，结果表明，锌的溶解可以通过具有表面化学反应的收缩核模型来表示，溶解反应的活 化能为41kj/molo aydogan等冏研究闪锌矿精矿在fechcl体系屮的浸出行为，结果表明，化学反应为速 控步骤。本文选择bao2. na2s2o8j氧化剂，在ntmnhscu体系屮研究氧化剂对闪锌矿氧化氨浸行为的彫响。1试验1.1试验原料zns精矿购于湖南某公司，将zns精矿研磨成不同尺寸颗粒(0.037-0.172 mm)。采用x射线荧光光谱(xrf) 和化学分析方法对zns精矿的化学成分和矿物成分进行分析，zns精矿的xrf分析结果(质量分数，%)： zn 43.23、s21.59、fe 6.78

7、、pb 15.08、07.58、mg0.12、al 0.71、si 1.04、k0.16、ca3.30、cd 0.40 o 锌的物相 分析结果(质量分数，%)：硫酸锌0.02.氧化锌0.19、闪锌矿33.2()、锌铁尖晶石9.0()、其他0.82。1.2试验方法釆用gsh-2l高压反应釜为反应器，试验条件：温度110 °c、常压、总氨浓度4 mol/l、nhmnhj二5/3、 转速500r/min液固比25、粒度0.063 mm、浸出时间4h。在一定的时i'可i'可隔内，取出适量的浸出浆样品，离 心分离得澄清的浸出液。采用edta络合滴定法分析浸出液(2.00 ml)

8、中的锌含量。同吋将浸出渣清洗，烘干进 行xrd分析。收稿日期：2018-04-29基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2014cb643401)；国家自然科学基金资助项目 (51404299)作者简介：黄雅玲(1988-),女，广西北海人，硕士研究生；通信作者：丁治英(1980-),女，四川资阳人， 副教授.2试验结果与讨论2.1 na2s2os对锌浸出率的影响从图1可以看出，未添加任何氧化剂时，锌的浸出率非常低，不到5%。当na2s2o8的质量增加到90g,浸 出4h后，锌的浸出率从16.8%增大到28%。再增加na2s2o8质量，锌的浸出率增加不大，na2s2o8质量

9、为120g 浸出4 h后，锌的浸出率为28.4%o由试验结果可知，在常压条件下，nazszog作氧化剂对促进闪锌矿氧化氨浸 的效果不太理想，锌的浸出率比较低。因此，不适合用于闪锌矿的常压氧化氨浸。这是因为，在常压 条件下，na2s2o8作为氧化剂参与闪锌矿氧化氨浸过程时，na2s2o8对闪锌矿的氧化速度不够快，使得部分s2o82- 在nh4+-(nh4)2so4体系中快速分解生成02,而且只有部分02溶于溶液参与氨浸过程。也可能与浸出体系的性 质有关。na2s2o8较少用于氨浸行为研究，na2s2o8在碱性条件下的氧化机理，尤其是在氨溶液条件下的氧化机 理还处在推理阶段，需要用试验来加以验证。

10、肖红霞等在氨水体系中，使用n“2s20s为氧化剂氧化浸出硫化 碑渣中的铜,在总氨浓度4 mol/l> 35 °c、c(nh3)/c(nh4+)=l/7.液固比6： 1、浸出时间3 h的条件下,铜浸出 率为70.74%o babu等在硫酸介质中，研究过硫酸盐作氧化剂直接浸出锌，优化试验条件后，锌的浸出率可 达95%o deniz等血】用过硫酸鞍浸出黄铜矿精矿，过硫酸镀分解形成的酸性介质和高的氧压直接浸出黄铜矿， 优化条件使铜的浸出率最大化和铁的浸出率最小化，铜和铁的浸出率分别为57.04%和14.7%。从这些研究结果 可知，过硫酸盐在酸性浸出体系中可以很好地浸出有价金属，在碱性体

11、系和单独用过硫酸盐浸出的条件下，有 价金属的浸出率不高。过硫酸盐在碱性条件下不稳定，其氧化机制需要进一步探讨。%、u.2ogxu 0.eztime/min图1 na2s2o8锌浸出率的影响fig.l effect of naiszog on zn extraction2.2 bao2对锌浸出率的影响由图2可以看出，当浸出体系中无氧化剂存在时，锌的浸出率较低，浸出4 h后锌的浸出率仅为4.3%。随 bach质量的增加，锌的浸出率增大。当bao2质量从10g增大到120 g,浸出4 h后，锌的浸出率从15%增大到 80%,此后再增大bach的质量，锌的浸出率增加不大。随着反应的进行，锌的浸出率增大

12、，且增大的速率相对 稳定，证明bao?放出氧气的过程缓慢稳定。同时使用ch和bao?作氧化剂时，与单一添加bao?作氧化剂时 锌的浸出率相差不大，说明与氧气在浸岀体系中的扩散有关。随着bm)2质量的增加，未反应的bach在体系中 增多，使氧气的扩散阻力增大，此时增大氧气的压强并不能明显提高锌的浸出率。刘春霞问等在nh3(nh2scu 体系中，采用氧气作为氧化剂研究闪锌矿氧化氨浸行为，试验表明，氧压为0.5 mpa、浸出4 h时，锌的浸出率 为70%o因此，bao2可以用于闪锌矿的常压氧化氨浸过程。800工30t亍t:iii6090120150180210240270time/mindoo 2

13、9c1215of7050403020%、u.2oelx(uoun10图2 bao2对锌浸出率的影响fig>2 effect of bac>2 on zn extraction2.3不同氧化剂条件下浸出渣的xrd分析以nazspog和bao?为氧化剂，闪锌矿氧化氨浸后浸出渣的xrd谱如图3所示。可以看出，硫化锌精矿主 要包含zns、pbs和fes2相(a线)。以na2s2o8为氧化剂时，zns、pbs、fes?相大部分保留在浸出渣中(b线)， 说明在na2s2o8氧化作用下，只有少量硫化锌精矿溶解。以bao2为氧化剂时(c线)，zns、pbs和fes?相大部 分被溶解浸出，pbs溶解

14、后pb?+与so42'形成难溶物pbso4,而含fe的物相主要以fezcb存在，这是因为fes? 相在氧化氨浸过程中也被氧化溶解为fe*,但在nhsynhibscu体系中，fe"与oft形成fe(oh)3沉淀保留在浸 出渣中，最后转化为fe2o3o(a)zns精矿原矿；(b)na2s2o8条件下的浸出渣；(c)bao2条件下的浸出渣图3不同氧化剂作用下浸出渣的xrd谱fige3 xrd patterns of leaching residues2.4浸出机理由文献知，bao?在溶液屮缓慢且稳定地分解出氧气，氧气可以很好地溶于溶液屮，而h2o2> no2分解较 快，。2大

15、部分溢出溶液。在闪锌矿氧化氨浸过程中，bao?缓慢分解产生的氧气充分参与闪锌矿的氧化氨浸过 程。结合试验研究和bao?的分解过程，提出盼。2为氧化剂浸岀闪锌矿精矿的机理，反应式如下：bao2+2h2o=ba(oh)2+h2o2(1)2h2o2=2h2o+o2(2)na2s2o8在碱性条件下的分解机理一直处在完善阶段，furman等冋在碱性条件下对过硫酸盐的分解机制 进行了研究，提出并验证过硫酸盐的分解机理：在碱的催化作用下，s20-的s0键被削弱，最后so发生断 裂，快速分解为s04?-和02,反应式：30s-0-0so3+2h2o 一 ho2+2so/+3h+(3)h-o-o + sos-o

16、-oso3so4*+so42+h+o2*'(4)s0+c)2 js0/+02(5)oh+cv oh+o2(6)产生的o2与闪锌矿(zns)发生氧化还原反应，闪锌矿分解，zn与nh3形成稳定配合物(尸14)溶于溶液中, 从而使zn与矿物中其他物质分离，反应式：zns+xnha- h2o4-2o2=lzn(nh3)j2+so42'(7)3结论1) 在 110 °c、总氨浓度 4mol/l、nh3/nh4>5/3、转速 500 r/min> 液固比 25、粒度 0.063 mm、浸出时间 4 h的条件下，nazsqg作氧化剂，锌的浸出率仅达到28.4%； bao

17、?作氧化剂，锌的浸出率达到82%。na2s2os 不适合用于闪锌矿的常压氧化氨浸，而bao?可以实现闪锌矿的常压氧化氨浸。2) bao2浸出条件下浸出渣中含pb的物相主要为pbso4;含fe的物相主要为fe203o而浸出条件 下，zns只有少量溶解。参考文献i ghosha m k, dasa r p, biswasb a k. oxidative ammonia leaching of sphalerite part i: noncatalytic kineticsj. international journal of mineral processing, 2002, 66(1/2/3/4

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