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氧化锌矿浸出试验研究
夏志美,金伟,高泽平,钟娟,欧阳臻
(湖南工业大学冶金与材料工程学院,湖南株洲412007)
摘要:研究了氨—氯化铵体系(NH-HO-NHCl)中含铜铁高的氧化锌矿的浸出行为,探讨了浸出温度、浸出
324
液总氨浓度、浸出时间和液固比对锌浸出率的影响。结果表明,最佳浸出条件为:、浸出温
度50℃、液固比8︰1、浸出时间2h,%。
关键词:氨—氯化铵体系;氧化锌矿;浸出率;锌
中图分类号:TF813文献标志码:A文章编号:1007-7545(2018)08-0000-00
StudyonLeachingofZincOxideOres
XIAZhi-mei,JINWei,GAOZe-ping,ZHONGJuan,OUYANGZhen
(SchoolofMetallurgyandMaterialEngineering,HunanUniversityofTechnology,Zhuzhou412007,Hunan,China)
Abstract:Leachingbehaviorofhighiron&copperbearinglead-zincoresinammonia-ammoniumchloride
(NH-HO-NHCl),totalammoniaconcentration,leachingtime,
324
andL/%undertheoptimum
,leachingtemperatureof50℃,L/Sof8︰1,and
leachingtimeof2h.
Keywords:ammonia-ammoniumchloridesystem;zincoxideores;leachingrate;zinc
随着硫化锌矿资源的逐渐枯竭,氧化锌矿逐渐受到重视[1]。我国氧化锌矿产资源丰富,多集中于西南地区,
主要特点是锌品位较低,碱性脉石含量较高,不适合用鼓风炉或回转窑等能耗高、工艺流程复杂和有价金属综
合回收率低的火法冶金工艺进行处理[2]。因湿法冶金工艺具有节能、清洁生产的优势,符合我国节能减排国策,
所以目前多采用湿法冶炼工艺处理品位较低的氧化锌矿。
湿法冶炼工艺常见的是硫酸体系浸出,然而大量碱性脉石的存在,酸耗量特别大,而且Fe、Ca和Mg等杂
质金属的浸出,会给后续的净化过程增加负担[3-4]。在浸出过程形成的硅胶,不但吸附带走一部分硫酸锌,而且
溶液的分离也是非常大的难题[5]。
也有学者[6]研究了用烧碱浸出氧化锌矿石,但品位低、碱耗大、渣量大,且NaOH循环利用困难。唐谟堂
等[7-9]先后在NH-NHCl-HO体系中循环浸出湖南花垣氧化锌矿及云南兰坪低品位氧化锌矿,获得了很好的结
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果。在此体系中碱性脉石和Fe、Al、Sb、Pb等杂质元素不被浸出或很少浸出,极大地简化了后续净化工艺,
随锌一起浸出的杂质金属可在常温常压下用锌粉置换去除。整个过程具有氨可循环使用、脱硅容易、渣量小、
渣含锌低等优势。本试验研究工艺条件对NH-HO-NHCl体系浸出高铁高铜氧化锌矿时锌浸出率的影响,并找
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到最佳浸出条件。
1试验

试验用氧化锌矿来自印尼某地,化学成分(以氧化物计,%):、、、、
、、、、、。可以看出,锌含量较高,矿物中的铁、铅、硅、
铜等杂质金属的含量也较多。原矿经破碎、球磨、烘干、,主要试剂有氯化铵、氨水、
盐酸、EDTA等,均为分析纯。

浸出过程中,ZnO与NH反应生成锌氨配合物:
3
ZnO+xNH+HO=[Zn(NH)]2++2OH-(1)
323x
收稿日期:2018-03-26
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51704107、51774127);湖南省自然科学基金资助项目(2018JJ3124);
湖南省重点实验室开放课题项目(MMA201705);湖南省高校教学改革研究项目(湘教通[2016]400号)
作者简介:夏志美(1980-),女,湖南株洲人,博士,讲师;通信作者:高泽平(1965-),男,湖南宁乡人,
教授.
式中,x=1、2、3、4,Cu、Pb、K等元素溶解进入溶液,Fe、Si、Ba等元素会留在渣中。通过加入锌粉置
换除去Cu和部分溶解的Pb杂质,反应式[10]为:
Me(NH)2++Zn=Zn(NH)2++Me+(n-m)NH(2)
3n3m3
式中,Me代表铜、镉和铅等金属;n和m为配位数。
净化后浸出液在电沉积过程中阳极产生氮气[10],阴极析出锌,反应方程式为:
3Zn(NH)=3Zn+2N↑+4NH+(3i−8)NH(3)
3i263

配制不同NHCl和NHHO配比的浸出液,取100g原料放入烧杯,再向烧杯内加入配制好的浸出剂溶
432
液,控制好水浴锅的温度,调节搅拌器的转速,进行浸出反应。到了反应时间后,取出烧杯冷却,用抽滤机进
行固液分离得到浸出液,用EDTA法进行滴定测出浸出液中锌离子含量,计算锌的浸出率。再向浸出液中加入
过量锌粉,待杂质金属置换完毕,分离浸出液和浸出渣,净化后液在400A/m2的电流密度下电沉积制备高纯锌。
2结果与讨论

在浸出温度50℃、浸出时间1h、液固比7︰1的条件下,金属锌的浸出率随浸出剂总氨浓度的变化如图1
所示。锌的浸出率随总氨浓度的增加先增大后减小。,锌的浸出率可达到80%,之
后随着浸出剂总氨浓度的增加,锌的浸出率有所下降。在冶金反应动力学中,矿物的浸出属于未反应核模型,
增加浸出剂的浓度有利于浸出反应的进行,理论上是可以提高锌浸出率的。但随着浸出液中总氨浓度的增加,
氨的挥发率增大,另外杂质金属铜和铅等的浸出率也随着增大,相对降低了锌浸出率。
mol/L。
90
75
/%
率60
出
浸
锌45
30

总氨浓度/(moL·L-1)
图1浸出剂总氨浓度对浸出率的影响


、浸出时间1h、液固比7︰1的条件下,金属锌的浸出率随浸出温度的变化
如图2所示。可以看出,在45~50℃之间,随着浸出温度的升高,锌的浸出率大幅增大,50℃时锌浸出率达
到最大值,随着浸出温度的继续升高,锌的浸出率略有降低,温度高于55℃后,锌浸出率呈急剧下降的趋势。
100
80
%
率/
出
60
浸
锌
40
20
404550556065
温度/℃
图2浸出温度对锌浸出率的影响

提高浸出温度,有利于改善浸出反应的动力学条件,加快浸出速率,当温度升高到一定程度时,随着温度
的升高,加速了氨的挥发,同时也加速了其他杂质金属的浸出,从而导致锌的浸出率降低。因此,50℃为浸出
的最佳温度。

在浸出温度50℃、浸出时间1h、,研究液固比对锌浸出率的影响,结
果见图3。图3表明,随着液固比的增大,锌浸出率波动较大,即液固比对锌的浸出率影响很大。液固比增大
使得浆液的流动性能变好,锌的浸出率亦会变大,在液固比低于8︰1时,随液固比的增大,锌的浸出率急剧增
大,几乎呈直线关系,当液固比为8︰1时,浸出率将近90%。可明显看出,液固比对锌浸出率的影响远远大
于总氨浓度和反应温度的影响,由此可推测氨—氯化铵体系浸出锌的动力学过程主要受扩散过程控制。液固比
大于8︰1,锌的浸出率呈下降后趋势,因为随着液固比的增大,其他杂质浸出的浸出率随着增大,影响锌的浸
出率。因此浸出的最佳液固比为8︰1。
100
90
%
率/80
出
浸70
锌
60
50
40
5:16:17:18:19:1
L/S
图3液固比对锌浸出率的影响


、浸出温度50℃、液固比8︰1的条件下,金属锌的浸出率随浸出时间的变化
如图4所示。可以看出,在NH-HO-NHCl体系中,锌浸出率受浸出时间影响较大,锌浸出率最大可达到94%。
324
随着浸出时间的延长,锌的浸出率不断升高,但是到2h,浸出率的增大变得后缓慢,由于浸出剂和矿样反应,
矿中的杂质如SiO会包裹在矿物周围,使得浸出剂难以渗入到矿内部继续和锌反应,导致锌的浸出率降低,这
2
也进一步说明浸出过程主要受扩散控制。综合考虑,确定浸出时间为2h。
100
95
%
率/90
出
浸85
锌
80
75
70

时间/h
图4浸出时间对浸出率的影响