中低品位氧化锌矿清洁高效利用的机理研究

高品位锌矿资源的日益枯竭，使得中低品位氧化锌矿的开发利用显得尤为重要。如何有效利用中低品位氧化锌矿是世界性的问题。课题以中低品位氧化锌矿为研究对象，旨在开发一条绿色化、高附加值综合利用氧化锌矿的工艺路线。课题研究了：(1). 氧化锌矿中含锌组元与硫酸铵反应的反应过程和转化规律及含锌组元在复杂体系下的转化行为，研究了溶出液的净化。(2). 研究了提锌渣中反应组元在熔融碱中的转化过程和转化行为。(3). 研究了Na2SiO3溶液的碳分过程和物相的转化过程及Na2PbO2对Na2SiO3碳分过程的影响和作用。(4). 研究了碳酸氢铵焙烧氧化锌矿及转化法提取铅锶。(5). 研究了氢氧化钠熔融焙烧硅酸锌和氧化锌矿的反应过程。(6). 研究了上述反应过程的动力学。(7). 研究了反应介质硫酸铵、氢氧化钠的循环，并制备了多形貌氧化锌、二氧化硅、氧化铅及碳酸钙产品。研究表明：(1). 碳酸锌及氧化锌、硅酸锌与硫酸铵反应生成硫酸锌铵，硫酸锌铵分解得到氧化锌。400℃以上得到硫酸铅和硫酸钙。铁氧化物与硫酸铵反应得到硫酸铁铵，并逐步分解得到硫酸铁。(2). 硅化合物与氢氧化钠反应得到Na2SiO3，升温转化为Na4SiO4。铅化合物与氢氧化钠反应生成Na4PbO4升温得到Na6PbO5。(3). 得到了Na2SiO3溶液碳分的动力学曲线，得到了三种碱性溶液碳分的pH值范围。(4). 硫酸铵焙烧氧化锌矿符合界面化学反应控制；溶出过程符合无固体产物层生成的外扩散控制；得到了Na2SiO3溶液碳分的动力学曲线；提取铅锶受有固体产物层生成的内扩散控制；氢氧化钠熔融焙烧硅酸锌符合有固体产物层的扩散控制；氢氧化钠熔融焙烧氧化锌矿符合颗粒表面化学反应和固体产物层混合控制。(5). 硫酸铵和氢氧化钠的一次循环率分别达到95%和96%以上，制备得到了多形貌氧化锌、二氧化硅、氧化铅及碳酸钙产品。制备了氯化铅和碳酸锶产品。课题的研究可为符合我国矿产资源特点的低品位共生矿物的绿色化、高附加值综合利用提供参考。

中低品位氧化锌矿是重要的锌资源，迄今尚未得到合理利用。高品位锌矿资源的日益枯竭，使得中低品位氧化锌矿的开发利用显得尤为迫切。本研究采用硫酸铵处理氧化锌矿分离锌和硅铅，研究氧化锌矿中含锌组元与硫酸铵反应的反应过程和转化机制，确定含锌组元的转化行为；硫酸吸收尾气得硫酸铵返回，硫酸锌溶液净化制备锌产品；采用NaOH焙烧提锌渣，硅和铅转变为可溶的Na2SiO3和Na2PbO2进入溶液与铁分离，确定提锌渣中反应组元在熔融碱中的转化过程和转化机制，确定反应组元的转化行为及反应动力学；将溶液分步碳分得到SiO2、PbO沉淀和碳酸钠溶液，明确碳分过程的物相转化过程和行为，CaO苛化溶液得到NaOH溶液和CaCO3沉淀，NaOH蒸浓结晶返回焙烧提锌渣，煅烧CaCO3得CO2和CaO再循环。整个路线综合提取氧化锌矿中的有价组分，硫酸铵、NaOH、CO2、CaO循环利用，最终实现中低品位氧化锌矿的清洁高效利用。

低品位级化锌矿富集(concentration of zinc from low-grade zinc oxide ore)用火法富集法提高氧化锌矿或含锌物料品位的锌炉料准备方法。低品位氧化锌矿物的可选性差，多采用火法富集产出粗氧化锌，再进一步提取金属锌。火法富集的方法有回转窑挥发法和烟化护烟化法 。

低品位氧化锌矿是重要的有色金属矿产资源，是一种难选冶的锌矿石。本项目采用加压湿法冶金技术，利用元素硫歧化反应，对低品位氧化锌矿进行硫化转化矿相重构，达到增大有用矿物与脉石之间性质差异，有利于氧化锌矿物高效选矿分离的目的。在对低品位氧化锌矿进行工艺矿物学研究的基础上，通过热力学分析、系统及优化实验，研究氧化锌矿物组成、温度、液固比、硫磺用量、反应时间等参数对矿相重构产物组成的影响，确定优化工艺技术参数；研究硫化转化溶液性质、氧化锌矿物硫化、新矿相形成、晶体成核、发育和长大过程、元素硫歧化反应对锌、铅、铁单矿物化合物硫化转化行为的影响及多元反应动力学参数，揭示压力场下元素硫歧化矿相重构反应过程的限制性环节，锌、铅、铁矿物化合物矿相重构机理和动力学模型及其理论；研究氧化锌矿-人造硫化矿矿物学特性的变化规律，突破关键技术，建立压力场下低品位氧化锌矿元素硫歧化矿相重构基础理论和技术原型。

本项目以我国储量丰富的低品位氧化锌矿为研究对象，采用元素硫歧化反应为基本化学原理，重点解决压力场下低品位氧化锌矿硫化转化矿相重构机理，建立其基础理论。项目结题时已全面完成任务书规定的研究内容，实现了预期目标，构建了低品位氧化锌矿元素硫歧化矿相重构的基础理论体系，在国内外核心刊物上发表学术论文14篇，其中SCI/EI收录8篇，培养博士/硕士研究生3名，申请并公开国家发明专利2项。