化工进展 ›› 2023, Vol. 42 ›› Issue (3): 1649-1658.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0991
陈绍勤1(), 胡玲1, 雷天涯1, 王蓉2, 舒建成1, 陈梦君1(
)
收稿日期:
2022-05-27
修回日期:
2022-06-17
出版日期:
2023-03-15
发布日期:
2023-04-10
通讯作者:
陈梦君
作者简介:
陈绍勤(1997—),女,硕士研究生,研究方向为固体废物(电子垃圾/危险废物)循环利用与污染控制。E-mail:1157332105@qq.com。
基金资助:
CHEN Shaoqin1(), HU Ling1, LEI Tianya1, WANG Rong2, SHU Jiancheng1, CHEN Mengjun1(
)
Received:
2022-05-27
Revised:
2022-06-17
Online:
2023-03-15
Published:
2023-04-10
Contact:
CHEN Mengjun
摘要:
锌精矿焙烧阶段产生的铁酸锌(ZnFe2O4)是一类具有尖晶石结构的复合氧化物,性质稳定,不溶于稀酸和碱,在常规浸出条件下,仍有20%的锌以铁酸锌的形式存在于锌浸渣中,导致锌精矿焙烧产物的锌浸出率不高,一般为80%左右。机械活化具有使矿物晶格产生缺陷,降低反应对温度、酸浓度等条件依赖程度的优点。因此,本文采用机械活化对锌焙砂进行预处理,以硫酸为浸出剂,研究了机械活化时间、球料比、硫酸浓度、液固比、温度对锌的浸出率及其他杂质离子的影响规律。结果表明:锌的浸出率随机械活化时间的延长呈现出先增大后降低的趋势。机械活化(H2C2O4·2H2O与锌焙砂的质量比为3.60%,球料比为2∶1,球磨时间10min)-酸浸(70g/L H2SO4,液固比为10∶1,温度为35℃)工艺结果表明,锌的浸出率为87.61%,与未机械活化时相比(82.59%),锌的浸出率提高5个百分点。机理分析表明,机械活化使锌焙砂颗粒粒径变小,产生晶格畸变和局部破坏,锌焙砂中铁酸锌的结晶度从47.90%降至34.50%,使得浸出剂更易渗透到锌焙砂颗粒内部从而促进锌的浸出。
中图分类号:
陈绍勤, 胡玲, 雷天涯, 王蓉, 舒建成, 陈梦君. 机械活化强化锌焙砂中锌的浸出[J]. 化工进展, 2023, 42(3): 1649-1658.
CHEN Shaoqin, HU Ling, LEI Tianya, WANG Rong, SHU Jiancheng, CHEN Mengjun. Mechanical activation for zinc enhanced leaching from zinc calcine[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2023, 42(3): 1649-1658.
成分 | 质量分数/% |
---|---|
ZnO | 64.23 |
Fe2O3 | 13.62 |
SO3 | 9.55 |
SiO2 | 5.00 |
PbO | 2.08 |
CaO | 1.56 |
CuO | 1.09 |
Al2O3 | 0.68 |
MgO | 0.61 |
MnO | 0.45 |
CdO | 0.27 |
As2O3 | 0.24 |
表1 锌焙砂的XRF化学组成
成分 | 质量分数/% |
---|---|
ZnO | 64.23 |
Fe2O3 | 13.62 |
SO3 | 9.55 |
SiO2 | 5.00 |
PbO | 2.08 |
CaO | 1.56 |
CuO | 1.09 |
Al2O3 | 0.68 |
MgO | 0.61 |
MnO | 0.45 |
CdO | 0.27 |
As2O3 | 0.24 |
物相 | 各物相占锌焙砂的 质量分数/% | 各物相中锌占总锌的 质量分数/% |
---|---|---|
ZnSO4 | 0.34 | 0.19 |
ZnO | 49.42 | 53.22 |
Zn2SiO4 | 21.86 | 17.18 |
ZnFe2O4 | 24.40 | 8.83 |
ZnS | 0.43 | 0.39 |
其他锌 | 3.54 | 20.19 |
表2 锌焙砂含锌物相分析
物相 | 各物相占锌焙砂的 质量分数/% | 各物相中锌占总锌的 质量分数/% |
---|---|---|
ZnSO4 | 0.34 | 0.19 |
ZnO | 49.42 | 53.22 |
Zn2SiO4 | 21.86 | 17.18 |
ZnFe2O4 | 24.40 | 8.83 |
ZnS | 0.43 | 0.39 |
其他锌 | 3.54 | 20.19 |
参数 | 值 |
---|---|
机械活化时间/min | 5、10、15、20、30、60 |
球料比 | 1∶2、1∶1、2∶1、3∶1、5∶1 |
硫酸浓度/g·L-1 | 50、60、70、80、90 |
液固比/mL·g-1 | 5∶1、7∶1、10∶1、13∶1、15∶1 |
温度/℃ | 25、35、45、55、65 |
表3 参数设置
参数 | 值 |
---|---|
机械活化时间/min | 5、10、15、20、30、60 |
球料比 | 1∶2、1∶1、2∶1、3∶1、5∶1 |
硫酸浓度/g·L-1 | 50、60、70、80、90 |
液固比/mL·g-1 | 5∶1、7∶1、10∶1、13∶1、15∶1 |
温度/℃ | 25、35、45、55、65 |
机械活化时间/min | d10/μm | d50/μm | d90/μm | 锌浸出率/% |
---|---|---|---|---|
0 | 16.609 | 140.078 | 384.732 | 82.59 |
5 | 12.445 | 74.643 | 181.673 | 83.94 |
10 | 10.51 | 60.105 | 143.677 | 87.61 |
15 | 7.688 | 43.075 | 107.423 | 83.96 |
30 | 5.777 | 31.328 | 81.197 | 83.51 |
45 | 3.781 | 20.651 | 61.409 | 82.95 |
60 | 3.201 | 73.033 | 44.136 | 83.7 |
表4 机械活化时间对锌焙砂d10、d50、d90的影响
机械活化时间/min | d10/μm | d50/μm | d90/μm | 锌浸出率/% |
---|---|---|---|---|
0 | 16.609 | 140.078 | 384.732 | 82.59 |
5 | 12.445 | 74.643 | 181.673 | 83.94 |
10 | 10.51 | 60.105 | 143.677 | 87.61 |
15 | 7.688 | 43.075 | 107.423 | 83.96 |
30 | 5.777 | 31.328 | 81.197 | 83.51 |
45 | 3.781 | 20.651 | 61.409 | 82.95 |
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