高铟高铁闪锌矿浸出工艺及机理研究

高铟高铁闪锌矿浸出工艺及机理研究
随着矿产资源的枯竭,高铟高铁闪锌矿的利用日趋频繁。

虽然其氧压酸浸工艺已经成熟,但其浸出过程机理和各金属元素的冶金行为研究尚不明确。

本文通过绘制相关φ-pH图、进行闪锌矿氧压酸浸条件实验以及分析相关电化学行为探讨闪锌矿浸出过程相关机理。

运用相关热力学软件绘制出温度150℃、氧压1.0 MPa下不同铁离子浓度Zn-Fe-S-H2O系φ-pH图、Ag-S-H2O系、Cu-S-H2O 系、Cu-Fe-S-H2O系、Pb-S-H2O系等φ-pH图。

分析表明,随着铁离子浓度的增大,Fe2+、FE3+稳定区域逐渐减小,Fe203稳
定区域逐渐增大,E(Fe3+/Fe2+)线低于氧线而高于E(ZnS/S)线,Fe3+可催化氧化ZnS;Ag2、CuFeS2、PbS等硫化物在酸性氧压浸出条件下氧化生成硫单质,银以AgS04形态、铅以PbSO4形态存在于渣相中；E(CuFeS2/S)线低于E(Fe3+/Fe2+)线,CuFeS2溶出的Fe3+可催化氧化CuFeS2促进Cu2+溶出。

对闪锌矿进行因素实验,考察了浸出温度、硫酸浓度、液固比、氧压、浸出时间、分散剂添加量、颗粒粒径等因素对锌、铟、铁浸出率的影响。

得出最佳浸出参数为：浸出温度150-160℃、硫酸浓度150～155g/L、液固比5：1、氧压1.0 MPa、浸出时间90min、分散剂添加量0.4%、颗粒粒径-45μm。

在此浸出条件下,锌、铟浸出率分别为98%和80%左右,铁浸出率为9%左右且浸出液中铁含量小于2g/L。

元素铁最终以针铁矿的形态赋存于渣相中。

纯ZnS、闪锌矿的电化学曲线研究表明,ZnS在阳极极化过程中发生氧化反应生成锌离子和硫单质,硫单质吸附
在电极表面,阻碍ZnS进一步氧化溶解。

增大硫酸浓度和三价铁离子浓度能够加快ZnS氧化速率,但两者机理不同。

硫酸浓度的增大导致溶液导电性增大以加快ZnS的氧化速率,而三价铁离子由于其强氧化性直接氧化ZnS以加快其氧化速率。

闪锌矿氧化过程复杂,在阳极极化过程中发生多个氧化反应。

增大硫酸浓度以促进闪锌矿的氧化过程与增大三价铁离子浓度促进纯ZnS的氧化过程机理相同。

其原因在于闪锌矿中铁元素优先溶出生成三价铁离子,三价铁离子直接氧化闪锌矿中ZnS。