铁闪锌矿富氧喷射流活化浸出机理及动力学研究

本课题针对我国复杂锌精矿资源的经济开发，研究铁闪锌矿富氧喷射流活化浸出过程的共性和关键科学问题：①富氧喷射流体系的传质行为特性；②富氧喷射流活化浸出体系热力学及动力学调控机制；③元素浸出行为及矿物活化浸出机理。其中，重点解决富氧喷射流场中铁闪锌矿活化浸出机理及浸出动力学等问题，为富氧喷射流活化浸出过程完善及技术集成奠定理论基础，解决高铁锌精矿资源的经济、清洁、高效利用及冶炼过程生态化问题。

本课题于2009年得到国家自然科学基金立项支持。历时三年，课题组针对富氧喷射流活化浸出体系，重点开展了以下几方面基础研究：.（1）绘制了ZnS-H2O系Eh-pH图并对25℃与100℃时的Eh-pH图进行了分析比较，证明了锌精矿富氧喷射流浸出工艺在热力学上是可行的，而且完全有可能获得单质硫（S0）产品的，并对控制单质硫生成的热力学条件进行了说明。.（2）通过分析铁闪锌矿单体矿浸出过程的物相及矿物表面性质变化，解析了锌、硫、铁等元素的浸出行为。.（3）考察了铁及伴生硫化矿对锌浸出的影响，分析得出不同形式的铁对锌浸出影响的规律，并研究了方铅矿、黄铁矿、黄铜矿等主要伴生硫化矿对锌浸出的影响。.（4）通过常压浸出与加压浸出相结合的方法，应用SCM模型研究了常压富氧浸出槽中（低铁）锌精矿浸出动力学。指出，借助浸出槽底部喷射流制造的矿浆压力可以达到明显提高锌浸出速率的目的；在85-105℃条件下，锌浸出过程受界面化学反应控制。.（5）采用正交实验方法研究了（高铁）锌精矿浸出动力学。基于极差、方差分析对温度、矿浆压力和精矿粒度对锌、铁浸出率及浸出速率的影响进行了解析；锌浸出遵循化学反应控制的未反应收缩核模型，而铁浸出则遵循界面化学反应与扩散混合控制的未反应收缩核模型，对锌、铁浸出反应表观活化能进行了计算，经回归拟合，分别得到了锌、铁浸出的动力学方程。进一步指出S0氧化生成的反应为零级反应。.（6）对锌精矿中闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿等硫化物的浸出过程相变进行了研究并对矿物溶出行为进行了解析。.基于上述研究，解决了锌精矿在富氧喷射流体系中的低温浸出机理问题，为新工艺完善奠定理论基础。.在本课题支持下，共培养3名硕士研究生，其中1人已毕业，完成学位论文《锌精矿富氧喷射流浸出动力学》；另有1人将于2013年6月毕业，学位论文已提交。对4名中青年骨干教师进行了学术训练。课题负责人于2012年9月底应邀参加了加拿大COM2012会议，并就本课题部分成果作了大会报告；还于2011年3月至2012年3月期间赴加拿大不列颠哥伦比亚大学进行学术交流；相关成果已刊发学术论文2篇，2013年在《中国有色金属学报》上将另刊发论文2篇（已录用），另有1篇仍在审稿中。