硅锌矿在(NH4)2SO4-NH3-H2O体系浸出过程的研究

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随着锌硫化矿资源的日趋紧缺,锌氧化矿资源正逐步得到开发和利用。对高碱性脉石氧化锌矿,采用氨性体系浸出,是较为适宜的工艺,已开展了大量研究。在该体系中,氧化锌、碳酸锌类矿物较易浸出,这点已成共识。硅锌矿等锌硅酸盐矿物含量较高时,会导致锌浸出率偏低。截止目前,硅锌矿在氨浸过程中的行为,尚缺乏系统严谨的研究,硅锌矿难浸的机理尚未明确。本文对硅锌矿在(NH4)2SO4-NH3-H20体系中的浸出行为进行了系统研究。结果表明,硅锌矿浸出反应方程为:Zn2SiO4(s)+(2i-4)NH3(aq) +4 NH4+=2[Zn(NH3)i]2++Si02(s)+2H20(1), i=1-4.浸出中,硅锌矿中的硅溶解进入溶液,再以无定形Si02形态从溶液中析出。Si02在(NH4)2SO4-NH3-H20体系中溶解度很低,仅略高于0.3g/L,而其从溶液中析出速度又非常缓慢,可能是硅锌矿在该体系中,尤其是在较低液固质量比下,难以浸出的原因。实验硅锌矿样品在(NH4)2SO4-NH3-H20体系中的浸出过程遵循受孔隙扩散控制的粒子模型,扩散与化学反应并非仅发生于颗粒外表面,而是发生在整个外表面及孔隙内部,浸出速度受到孔隙扩散控制。浸出过程的表观活化能与反应级数分别为71.35 kJ/mol和4.27。后续研究发现,在(NH4)2SO4-NH3-H20体系,无定形硅酸锌较硅锌矿更易被浸出。机械活化能降低硅锌矿的结晶度,使其转变为无定形硅酸锌,进而强化浸出过程。研究表明,随活化时间的延长,硅锌矿不同晶面的XRD衍射峰逐渐宽化,晶体结晶度逐渐降低。活化20min后硅锌矿的结晶度由100%降至32%,相应的锌浸出率由3.9%上升至64%,而矿石粒径变化并不明显。
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