高铁铟锌精矿无铁渣湿法炼锌提铟及铁源高值化利用工艺与原理研究

论文摘要

本论文将湿法炼锌技术与“直接-共沉淀法”制备锰锌软磁铁氧体工艺相结合，开发无铁渣湿法炼锌提铟清洁生产新工艺和锌精矿铁源直接制备锰锌软磁铁氧体的新技术，实现铁源高值化利用及铁渣、二氧化硫零排放。这对湿法炼锌提铟工艺是一次重大进步，而且对锌矿铁资源制备锰锌软磁铁氧体也是首次尝试。以中性浸出渣为原料，研究了高温高酸还原氧化浸出、D2EHPA萃取提铟、硫化法初步净化、复盐深度脱硅，开路锌探索、复盐转化氨浸、电积锌粉或蒸发回收锌、锰锌铁氧体工艺、硫酸铵回收等过程的工艺和高温高酸浸出过程的理论，得出了一些有意义的结论。 首次研究了中浸渣高温高酸浸出动力学，动力学方程符合收缩核模型。试验结果表明浸出过程分为三个阶段进行：第一阶段（≤15min）浸出速度很快，主要为ZnSO4等易溶物料的溶解，第二阶段（15～60min）主要为ZnO等易溶于酸的锌物种的浸出，其表观活化能为51.792kJ／mol，化学反应为控制步骤。第三阶段（60～300min）主要为ZnFe2O4和ZnS的浸出，其表观活化能为20.720kJ／mol，受化学反应和外扩散混合控制。其宏观动力学方程为： 15～60min: 1-（1-a）1/3=5.48[H+]1.08[Zn2+]-1.76[Fe3+]-1.39d0-1exp（-51792/RT）t+A1 60～300min: 1-（1-a）1/3=7.87×10-5[H+]0.40[Zn2+]-0.38[Fe3+]-0.45d0-1exp（-20720/RT）t+A2A1，A2为常数。 研究了中浸渣中的铟提取工艺，结果表明，以硫化锌精矿为还原剂，高温高酸还原-氧化循环浸出高铁富铟中浸渣，锌、铁、锰的浸出率（％）分别为96.25、86.5及96.76，铟的浸出率保持在96％以上，Fe3+的还原率也提高到94.05％以上；铁屑置换除铜方法可行，除铜率为94.61％，铜渣含Cu高达74.20％，铟回收率99.47％；首次用D2EHPA从含有大量Mn2+、Zn2+的硫酸亚铁溶液中直接萃取铟，缩短提铟流程，使铟、锌回收率大幅提高。在30％D2EHPA+70％磺化煤油、室温（298K）、萃取级数为3级、相比（O／A）=1：3、萃取时间为5min的综合条件下，铟的萃取率和反萃率均≥99％。从铟锌精矿到海绵铟，铟的直收率为94.33％，比现有流程提高25％以上，锌的回收率提高8％以上。 选择比较了复盐水洗法、共沉粉氨浸法、锌萃取法和复盐转化氨

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 锌冶金
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 火法炼锌
• 1.1.3 酸性湿法炼锌
• 4Cl法炼锌及其研究进展'>1.1.4 NH₄Cl法炼锌及其研究进展
• 1.2 铟回收
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 富集与回收铟
• 1.2.3 提纯
• 1.3 锰锌软磁铁氧体的制备
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 陶瓷法
• 1.3.3 共沉法
• 1.3.4 直接-共沉法
• 1.4 本课题的提出及其意义
• 1.4.1 传统的湿法炼锌、提铟工艺的不足
• 1.4.2 软磁铁氧体的制备工艺的不足
• 1.4.3 新工艺的确定及其重要意义
• 第二章 试料、工艺流程及分析方法
• 2.1 试料
• 2.2 新工艺流程论证
• 2.3 试剂
• 2.4 分析检测方法
• 2.4.1 化学分析
• 2.4.2 磁性能检测
• 第三章 中浸渣高温高酸浸出动力学研究
• 3.1 试验
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 试验步骤
• 3.2 试验结果及讨论
• 3.2.1 温度对中浸渣高酸浸出的影响
• 3.2.2 酸度对中浸渣高浸过程的影响
• 3.2.3 粒度对中浸渣高浸过程的影响
• 3.2.4 拌速度对中浸渣高浸过程的影响
• 3.2.5 金属离子浓度对高浸过程的影响
• 3.2.6 宏观动力学方程的建立
• 3.3 本章小结
• 第四章 提铟工艺研究
• 4.1 中浸渣高温高酸还原氧化浸出工艺研究
• 4.1.1 试验
• 4.1.2 过程理论分析
• 4.1.3 试验结果及讨论
• 4.2 高浸液还原及除铜工艺研究
• 4.2.1 试验
• 4.2.2 除铜原理
• 4.2.3 试验结果及讨论
• 4.3 除铜液萃取提铟工艺研究
• 4.3.1 试验
• 4.3.2 过程基本原理
• 4.3.3 试验结果及讨论
• 4.4 技术经济指标
• 4.4.1 金属回收率
• 4.4.2 原材料消耗
• 4.4.3 产物及中间产物量
• 4.5 本章小结
• 第五章 锰锌铁共沉粉制备原理与开路锌方案选择
• 5.1 铟萃余液制取锰锌铁软磁共沉粉制备理论基础
• 5.1.1 复盐沉淀深度净化
• 5.1.2 共沉淀过程热力学
• 5.2 开路锌方案选择
• 5.2.1 试验
• 5.2.2 复盐水洗试验
• 5.2.3 共沉粉氨浸锌试验
• 5.2.4 锌萃取试验
• 5.2.5 复盐转化氨浸锌探索
• 5.3 本章小结
• 第六章 铟萃余液制取共沉粉
• 6.1 试验
• 6.1.1 铟萃余液制取共沉粉及回收锌的原则流程图
• 6.1.2 试验内容
• 6.2 复盐转化制备共沉粉和开路锌
• 6.2.1 条件试验
• 6.2.2 综合条件试验
• 6.2.3 循环试验
• 6.3 从氨浸液中回收锌
• 6.3.1 蒸氨沉锌回收碱式碳酸锌
• 6.3.2 电沉积回收锌粉
• 6.4 主要技术经济指标
• 6.4.1 金属平衡
• 6.4.2 溶液平衡
• 6.4.3 硫酸铵平衡
• 6.4.4 金属回收率
• 6.4.5 共沉粉质量
• 6.4.6 产物及中间产物量
• 6.4.7 原辅材料消耗
• 6.5 结论与建议
• 第七章 由共沉粉制取锰锌软磁铁氧体试验
• 7.1 试料及流程
• 7.1.1 试料
• 7.1.2 铁氧体工艺的原则流程
• 7.2 试验
• 7.2.1 试验设备
• 7.2.2 操作步骤
• 7.3 高u锰锌软磁铁氧体制备
• 7.3.1 工艺技术条件
• 7.3.2 结果及讨论
• 7.4 低功耗锰锌软磁铁氧体制备
• 7.4.1 工艺技术条件
• 7.4.2 结果及讨论
• 7.5 小结
• 第八章 结论及建议
• 参考文献
• 致谢
• 附件