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1、几种因素对硫化锌精矿,软锰矿同时浸出的影响第29卷第3期责州工业大学(自然科学版)2000年6月1()lItIll_一12771If)I1l/N1VERS1YOFTECHN()()(YVol29No3Mav200(】文章编号:10090193(2000)03001(】一05l一l几种因素对硫化锌精矿,软锰矿同时浸出的影响李军旗(贵州工业大学冶金工程系,贵阳550003)摘要:研完了硫化锌精矿,戟锰矿同时浸出ZnMnOy同时电解的新工艺,将两种产品的生产工艺巧妙地结合起来,克服了单独生产的一系列缺点.运用正吏设计考察了H,t,h对锌,锰浸出率的影响.建立了相关的数学模型.关键词:硫化壁盐矿;软锰
2、矿;同时浸出:正交试验;浸出率;数学模型中图分类号:TF111.31;文献标识码:A硫化锌精矿,软锰矿同时浸出,由于既省去r硫化锌精矿的氧化焙烧,又省去了软锰矿的还原焙烧工序,因此,具有流程短,能耗低,环境保护好,对愿料的适用性强等优点,若干年来一直是有色冶金工作者研究的重要课题本文在前人所做工作的基础上,运用正交设计方案.考察了硫化锌精矿,软锰矿同时浸出过程中始酸度,温度以及时间对锌,锰浸出率的影响,应用微机对实验结果进行了回归分析,建立了相关的数学模型,为硫化锌精矿.软锰矿同时浸出过程工艺条件的制定提供了依据.1原料主要化学成分本试验采用的硫化锌精矿和软锰矿均来自云南文山地区,其主要化学成
3、分见表1.表1原料的主要化学成分(%】2试验条件及结果影响硫化锌精矿,软锰矿时浸出过程的因素很多,本研究选择浸出始酸度,温度,时间作为考察因子.为研究方便起见,对其它因素作如下限制:(1)硫化锌精矿,软锰矿的粒度为一120目;(2)锌矿:锰矿=0.75;(3)液固比为6:1;(4)搅拌强度为120转/分.试验条件及结果见表2.收稿日期:213110.0425第3期李军旗:几种因素对硫化锌精矿,软锰矿同时浸出的影响表2同时漫出条件厦楹差分析表于始酸度A_温度B13070:3【)8013tJ9014【I70I1408014U901507015080【5fJ902658526995281452839
4、292452884886899894o5946397489613试验结果时间C38375.6493886.35972958综合评分79390.059659490192059689595.995.996.19697.599798.697989979597694.2959R2b618451775固子主次IA>B>C较优水平】A2I33C2.上述试验结果进行多元=次回归,得到锌的浸出率(%)与浸出始酸度(A)(g/L),温度B(),时间C(h)的相互关系数学模型:zn=0131217A一f】01667B一0.567C213.03525AB一0.33BCO3425AC+7899A+9192
5、B+81486C一102366(1)对上述试验结果进行多无次同归同理可得锰的浸出率与A,B,c的相互关系数学模型:M=00198A00148B2+3.32C20.06425AB一13.61BC一0485AC+13.21A+14148B+93.46C一1646.355(2)经检验方程(1),方程(2)帮是显着的3试验结果及讨论3.1各因素对锌浸出率的影响由表(2)及方程(1)可以得出没出始酸度,温度,时间对锌浸出率的影响,见图1,图2,图3.可以看出:(1)从同归方及极差分析来看,A,B,C三个因子对锌的浸出率的影响存在交互作用,因子的主次依次为A>H>C;(2)始酸度对锌浸出率的影
6、响在低温及浸出时间较短的情况下影响最大,但在浸出温度达90C,时间达4小时后影响趋平缓.始酸度过大,贝n溶液中杂质的溶解增大,给下一步净化溶液带来负担.因此,从工业应用角度应选择较低的浸出酸度;(3)锌的浸出率在一定范围内随着浸出温度的升高而升高,诸多研究业已表明:ZnS精矿,2.,一卯t2;:78编l2贵州I业支学(自然科学艟)2000年敷锰矿同时浸出具有一定的化学反直特征.园此采用较高的浸出温度是必要的;(4)虽然随着浸出时问的延长.锌的浸出率有定的升趋势.但4小时后已经相当缓慢,因此浸出时间为5小时时,锌的浸出率随着浸出始酸度的升高反而下降,这是在高温,高酸条件下.杂质的直接酸溶情况明显
7、增大,从而使得真ll参与同时浸出过程的硫酸量反而减少了,因此导致锌浸出率的下降.由此再次说明始酸度不苴过大一3.2各因素对锰浸出率的影响由表(2)及方程(2)可以得出浸出始酸度,温度,时间对锰浸出度的影响.见图4,图5,囹6婧艘I:1.圈1z与始酸度,温度关系圈(3h)始陪胜(,1虻酸瞳(11图2z与始酸度,温度关系圈()图3与始醚度,温度关系圈(5h)圈4与始酸度,温度关系圈(3h)可以看出,三因素对锰浸出率的影响规律与对锌浸出率的影响规律是相吻合的,这是因为锌,锰为同时浸出过程,两者是柑依赖的:ZnS+MnO2+4H=Zn+Mn2十2H20十S第3期季军旗:几种因素对硫化锌精矿,软锰矿同时
8、浸出的影响13甜酸度tg始酸度(g图5M口与始酸度,温度关系图(4h)图6可与始酸度,温度关系囤(5h)3.3结果分析与讨论众所周知,硫化锌的结构和金刚石相似,屑共价键晶格.在室温下zns的溶度积只有1.210,因此,硫化锌精矿的常压简单酸浸在工业一L是难以获得实际应用的.有关热力学研究表明:在有氧化剂存在的条件F:ZnS在任何pH值的水溶液中都是不稳定的相,亦即从热力学的角度来说,硫化锌在整个pH值范围内部能被氧化.通过有关热力学手册,我们可以求出同时浸出反应:ZnS+Mn02+2H2=ZnS4+MnS04+S中2H2O的标准吉布斯自由能0=17KJ/mol,反应的平衡常数K73K=9.89
9、10,说明反应的热力学推动力很大,用软锰矿作硫化锌精矿的氧化剂是完全可行的.ZnS和Mn02都不能单独H2S04作用虽然Mn02作为ZnS的氧化剂在热力学上其推动力很大,但要使反应在动力学得以进行,则必须有促进剂即载氧体存在,溶液中的铁(来自矿石本身),即起着促进剂的作用:同时浸出是由ZnS粒和MnO2粒组成两个微电池反应得以实现的:ZnS+2Fe,=Zn2+S+2Fe2Mnoz+2Fe2+4H=MT1+20+2Fe3因此,同时浸出过程除我们考虑的述三个因素的影响外,还将受到诸多因素的影响,尤其是矿石的含铁量对其影响甚大=综上所述,硫化锌精矿,软锰矿唰时是浸出的适宜条件为:始酸度140g/L左
10、右,温度90,时间4小时.4结论(1)硫化锌精矿,软锰矿同时浸出在技术上是可行的,其一次浸出率高,具有较好的应用前景.(2)同时浸出过程的适宜条件为:始酸度140g/L左右,温度90C.时间4小时.14贵州工业大学(自然科学版)2000年(3)试验所得到的两个两归打程是显着的,它们对同时浸出过程工艺参数的确定具有一定的参考和借鉴作用.参考文献1钟竹前等化学位图在湿法冶盘日l废水净化中的应用北京.冶金工业出版社.1986.2李军旗硫化锌精矿软锰矿同时泌f机理有色金屑199648(2):90-933PandeAMsimultaneousleachingofzincsfideCOrtCeDtyate
11、andmanganeseoresHydromerallurgy1982.128(3):149153.4镣采栋等.锌冶金物理化学北京晌盒1二1出版社1978.EffectsofSeveralFactorsonSimultaneousLeachingofZincSulfideConcentratesandManganeseOres1.iJunql(DepartmentofMetaIIurglcaEngineering,GUT,Guiyang,550003)Abstract:Simultaneousleachilofzincsulfideconcentratesandmanganeseoresand
12、simultaneouselectrolysisofZincandMnO2arestudied,Thecombinatoryproductionofthetwoproductscanovercome:heshortcomingsofthetwoseparateprocesses.EffectsofH.tandhonleachmgefficiencyolZnandMn&reresearchedbyorthogonalteats,andtheinterrelatedmathematieamodelsarebuiflKeywords:Zincsulfideconcetltrates;Manganeseores;simukaneousleaching;orthogonaltests;leachingeffciency;mathematicamethods.奉文责编:王先执