吉 首 大 学硕 士 学 位 论 文高 铁 低 品 位 氧 化 锌 矿 湿 法 浸 取 提 锌 制 备 纳 米 氧 化 锌 的 研 究姓 名 ： 周 再 兴申 请 学 位 级 别 ： 硕 士专 业 ： 应 用 化 学指 导 教 师 ： 颜 文 斌20100601摘 要摘 要我 国 蕴 藏 有 丰 富 的 锌 矿 资 源 ， 其 中 大 部 分 为 成分复 杂 的 硫 化 矿 和 难 处 理 的 氧化 矿 ， 本 研 究 针 对 湘 西 某 地 的 高 铁 低 品 氧化锌 矿 的 特 征 ， 进 行 了 湿 法 浸 出 、 铁 酸锌 浸 出 动 力 学 的 研 究 、 矿 石 中 铁 酸 锌 的 浸取、 铁 酸 锌 浸 出 添 加 剂 的 筛 选 、 萃 取 除铁 、 净 化 除 杂 、 直 接 沉 淀 法 制 备 纳 米 氧 化锌的 实 验 研 究 ， 并 提 出 了 一 种 氧 化 锌 矿直 接 浸 出 净 化 直 接 沉 淀 法 制 备 纳 米 氧 化 锌 的 工 艺 流 程 。考 察 了 氧 化 锌 矿 浸 出 条 件 。 结 果 表 明 ： 当 矿 石 的 粒 度 小 于 200 目 ， 硫 酸 浓 度 2mol/L， 反 应 温 度 80 ， 液 固 比 4:1， 搅 拌 速 度 200 r/min， 浸 出 时 间 4 h， 锌 的 浸出 率 达 95.0 %以 上 ， 铁 的 浸 出 率 达 43.0 %。考 察 了 氧 化 锌 矿 中 易 浸 锌 组 分 浸 出 条 件 。 结 果 表 明 ： 当 矿 石 的 粒 度 小 于 200目 ， 硫 酸 浓 度 0.75 mol/L， 温 度 65 ， 液 固 比 4:1， 浸 出 时 间 1.5 h， 氧 化 锌 矿 中易 于 浸 出 的 碳 酸 锌 、 硅 酸 锌 和 硫 酸 锌 等 全 部 浸 出 ， 矿 石 的 锌 浸 出 率 达 79.0 %以 上 。为 确 定 铁 酸 锌 的 浸 出 条 件 ， 以 制 备 的 铁 酸 锌 为原料 ， 对 铁 酸 锌 浸 出 动 力 学 进行 了 研 究 ， 结 果 表 明 ： 铁 酸 锌 的 浸 出 符 合减缩 核 模 型 动 力 学 方 程 ， 表 观 反 应 的 活化 能 Ea 63.50 kJ/mol， 属 表 面 化 学 反 应 控 制 类 型 。对 高 铁 低 品 位 氧 化 锌 矿 浸 出 渣 中 的 铁 酸 锌 进 行浸出 ， 单 因 素 浸 出 实 验 结 果 表明 ： 在 硫 酸 与 金 属 元 素 的 物 质 的 量 之 比 1.2:1， 浸 出 温 度 95 ， 矿 石 粒 径 小 于 300目 ， 浸 出 时 间 6 h 的 条 件 下 ， 锌 的 浸 出 率 为 92.0 %， 铁 的 浸 出 率 为 92.3 %。采 用 两 段 逆 流 浸 出 方 式 对 高 铁 低 品 位 氧 化 锌 矿 进 行 浸 出 ， 锌 的 浸 出 率 可 达 94.0%以 上 。对 酸 性 浸 出 液 进 行 萃 取 和 反 萃 铁 的 条 件 实 验 ， 分 析 了 萃 取 剂 浓 度 、 接 触 时 间 、pH 等 因 素 对 萃 取 过 程 的 影 响 。 以 30 %N235+ 10 %TBP +60 %磺 化 煤 油 为 萃 取 有 机相 ， 在 相 比 2:1 条 件 下 ， 铁 43.15 g/L 和 锌 26.12 g/L 的 酸 性 浸 出 液 经 过 五 级 错 流 萃取 ， 铁 的 萃 取 率 为 98.2 %， 铁 浓 度 0.79 g/L， 锌 的 萃 取 率 为 9.4 %。 富 铁 有 机 相 通过 反 萃 ， 可 以 得 到 浓 度 大 于 30 g/L 的 硫 酸 铁 溶 液 。中 性 浸 出 液 首 先 用 过 硫 酸 铵 氧 化 除 铁 、 锰 ， 然 后 用 锌 粉 置 换 除 铜 、 镉 等 杂 质 ，最 后 用 氟 化 锌 除 钙 、 镁 ， 可 获 得 纯 净 的 硫 酸 锌 溶 液 。以 获 得 的 硫 酸 锌 溶 液 为 原 料 ， 选 用 碳 酸 钠 为 沉淀剂 ， 采 用 直 接 沉 淀 法 ， 制 备纳 米 氧 化 锌 。 该 法 制 备 的 纳 米 氧 化 锌 ， 通 过 XRD、 SEM、 纯 度 分 析 等 测 试 ， 表 明氧 化 锌 属 六 方 晶 系 结 构 ， 外 貌 为 球 形 ， 平 均 晶 粒 尺 寸 为 70 nm， 锌 的 沉 淀 率 为 95.8%， 各 项 技 术 指 标 均 达 到 GB/T19589-2004 标 准 3 类 产 品 。 研 究 结 果 可 给 由 锌 矿 直接 生 产 纳 米 氧 化 锌 的 工 业 化 提 供 一 定 的 参 考 依 据 。关 键 词 ：低品位氧化锌矿，铁酸锌，萃取，直接沉淀法，纳米氧化锌第 i 页ABSTRACTABSTRACTThere are abundant of zinc resource in China, most of which are complicate sulfideminerals and intractable oxide ore. According to the mineralogical analyses oflow-grade zinc oxide with high iron from Xiangxi of Hunan Province, experiments onwet leaching, leaching kinetics of zinc ferrite, leaching zinc ferrite from zinc ores, theselection of addition, iron-removal by extraction, impurities removal, and preparation ofNano-zinc oxide by precipitation method were studied. A new technology of directleaching and purification and preparation of Nano-zinc oxide by precipitation methodwas presented in this paper.The leaching conditions of zinc component from zinc ores were investigated. Theresults showed that under the leaching conditions of the ore particle size of less than 200meshes, acidity of 2 mol/L, temperature of 80 , liquid-solid ratio of 4:1, mixingspeed of 200 r/min, and leaching time of 4 h, the zinc leaching was more than 95.0 %,and the iron leaching rate was 43.0 %.The leaching conditions of zinc component from zinc ores which easy to leachwere investigated. The results showed that under the leaching conditions of the oreparticle size of less than 200 meshes, acidity of 0.75 mol/L, temperature of 65 ,liquid-solid ratio of 4:1, and leaching time of 1.5 h, the easy leaching component suchas zinc carbonate, zinc silicate and zinc sulfate in the zinc ores were almost leached, andthe total zinc leaching was more than 79.0 %.With the purified zinc ferrite as raw material, the leaching kinetics was studied todetermine leaching zinc ferrite condition. The results showed that the leaching of zincferrite which belonged to the type of surface chemical reaction control was inaccordance with shrinking core model kinetic equation. The apparent activation energyEa 63.50 kJ/mol.Leaching zinc ferrite from the leaching residue in zinc oxide ores, single factorexperimental results showed leaching conditions such as molar ratio of sulfate acid tometal was 1.2:1, temperature was 95 , the ore particle size was less than 300 meshes,and leaching time was 6 h, the zinc leaching rate was 92.0 %, and the iron leaching ratewas 92.3 %.Leaching the low-grade zinc oxide with high iron by two-stage counter currentleaching method, the leaching rate of zinc was above 94.0 %.Extraction-back-extraction iron about acidic leaching solution, the effect ofextractant concentration, contact time, pH on the process of extraction was analyzed.The mixture contained 30 %N235、 10 %TBP and 60 % sulfonated kerosene as theextract organic phrase, at organic phrase to aqueous phrase was 2:1 condition, acid第 ii 页ABSTRACTleaching solution contained iron 43.15 g/L and zinc 26.12 g/L by five-stage cross-flowextraction, and iron extraction yield reaching 98.17 %, the concentration of iron was0.79 g/L, zinc extracting rate was 9.4 %. After anti-extraction,