超声波强化锌焙砂的浸出试验研究3300字
超声波强化锌焙砂的浸出试验研究3300字 我国作为锌产量和消费量均居全球第一的大国，目前面临着严重的锌资源短 缺问题。近年来锌资源开采强度过大，后备资源不足，供需矛盾突出。低品位的 氧化锌矿和高铁闪锌矿已经成为炼锌行业的主要来源，因此发展改进工艺，提高 资源综合利用能力是很重要的[1-2]。锌焙砂是锌精矿经过焙烧后所得产物，主 要含氧化锌、硫酸锌和硫化锌等，是炼锌最主要的原料。锌焙 1 材料与方法 1.1 材料及试剂 锌片（高纯，江苏科成有色金属新材料有限公司）；乙二胺四乙酸二钠（分 析纯，天津市百世化工有限公司）；
氯化铵（分析纯，天津市百世化工有限公司）；
六亚甲基四胺（分析纯，天津市恒昊公司化学试剂厂）；
硫酸溶液（1 mol·L-1）；
其他试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。
试验所用锌焙砂来自陕西商洛炼锌厂，取适量的样品在破碎机中进行破碎， 然后研磨装入试剂瓶中。使用ICP分析得知其主要元素有铜（2.12%）、铁（57.36%）、 锌（7.71%）。
1.2 仪器及设备 T-214电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；
DF-1015集热式恒温磁 力搅拌器（巩义市予华仪器有限公司）；
GZX-DH电热恒温干燥箱（上海跃进医疗 机械厂）；
WF-300D超声波仪（宁迫海曙五方超声设备有限公司）。
1.3 试验方法 准确称取一定量经粉碎后的锌焙砂，置于三颈烧瓶中，加入一定量的浸出剂， 然后放入盛有适量水的超声波槽中，在不同条件下进行浸出试验，最后采用EDTA 容量法测出浸出液中锌的含量，由此计算出锌的浸出率。按计算锌浸出率的公式：
浸出率=浸出液中锌含量/焙砂中锌含量×100% 2 结果与讨论 2.1 机械搅拌和超声波强化浸出对浸出率的影响 称取一定相同质量的锌焙砂6份，以硫酸作为浸出剂，保持液固比为7:1，其中3份用机械搅拌（固定转速为200 r·min-1），另3份用超声波辐射（功率设为 300 W），分别在浸出时间为30、60、90、120、150、180 min时取试液进行分析， 得到浸出率结果如图1所示。由图1可知，锌浸出率随超声波辐射时间和机械搅拌 时间的延长而增大。与机械搅拌相比，超声波辐射锌焙砂浸出过程中锌的浸出率 提高很大。
2.2 超声波功率对浸出率的影响 称取一定相同质量的锌焙砂6份，以硫酸作为浸出剂，保持液固比为7:1，其 中3份用高强度超声波辐射（功率设为300 W），另3份用低强度超声波辐射（功 率设为200 W），分别在浸出时间为30、60、90、120、150、180 min时取试液进 行分析，得到浸出率结果如图2所示。由图2可知，在其他条件相同的情况下，用 超声波在高强度和低强度下辐射锌焙砂，得出不同的锌浸出率。用高强度和低强 度浸出锌焙砂，在浸出时间相同时，高强度超声波功率下浸出率增大值较多，浸 出率提高。
2.3 超声时间对浸出率的影响 称取一定相同质量的锌焙砂3份，以硫酸作为浸出剂，保持液固比为7:1，用 超声波（功率为300 W）浸出，另称取一定相同质量的锌焙砂3份，以NH4Cl-NH3 ·H2O为浸出剂，总氨浓度为7.5 mol·L－1，[NH4Cl]/[NH3·H2O]=1.5，液固比 为8:1，用超声波（功率为300 W）浸出，分别在浸出时间为30、60、90、120、 150、180 min时取试液进行分析，考察超声时间与浸出率的关系，结果如图3所 示。由图3可知，酸浸和碱浸过程中，锌的浸出率随辐射时间的增加而增大，浸 出时间越长，锌浸出率越高。在酸浸过程中，辐射时间120 min以上，浸出率增 长缓慢，故选取酸浸时间为120 min，碱浸时间为150 min。
2.4 液固比对浸出率的影响 称取一定相同质量的锌焙砂3份，以硫酸作为浸出剂，液固比分别为3:1、5:1、 6:1、7:1、8:1、9:1时，用超声波在高强度下浸出120 min；
另称取一定相同质 量的锌焙砂3份，以NH4Cl-NH3·H2O为浸出剂，总氨浓度为7.5 mol·L－1， [NH4Cl]/[NH3·H2O]=1.5，液固比分别为3:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1时，用超声波在高强度下浸出150 min，考察液固比和锌浸出率的关系，结果如图4所示。
由图4可知，当液固比很小时，浸出液粘度太大，不利于搅拌。减弱了超声空化 作用，减少了传质速率；
当液固比增大时，浸出液粘度减小，超声空化作用增大 了传质速率，扩散系数增大，浸出速度提高，但当液固比过大，浸出率的增长幅 度不明显。综合考虑酸浸过程中取液固比为7:1时；
碱浸过程中取液固比为8:1。
2.5 总氨浓度对碱浸过程浸出率的影响 取相同质量的锌焙砂3份，以NH4Cl-NH3·H2O为浸出剂，液固比保持为8:1， [NH4Cl]/[NH3·H2O]=1.5，总氨浓度分别为2.5、5、7.5、10、12.5 mol·L－1 时，用超声波在高强度下浸出150 min，考察总氨浓度和锌浸出率的关系，结果 如图5。由图5可知，随着总氨浓度的增加，浸出剂中与锌发生化学反应的NH3浓 度增加，促进反应的进行，焙砂中的锌较容易浸出来，因此锌的浸出率明显提高。
综合成本考虑总氨浓度取为7.5 mol·L－1。
3 结论 本文以焙砂为原料，分别使用硫酸和NH4Cl-NH3·H2O两种浸出剂体系探讨其 浸出条件。通过试验发现，与常规浸出相比较超声波强化浸出锌焙砂可以大大提 高锌焙砂的浸出率，缩短浸出时间。并且超声波强化硫酸浸出锌焙砂的最佳浸出 条件是超声时间为120 min，超声功率为300 W，液固比为7:1，最大浸出率为 91.5 %；
超声波强化NH4Cl-NH3·H2O体系浸出锌焙砂的最佳浸出条件是总氨浓度 为7.5 mol·L-1，液固比为8:1，超声时间为150 min，超声功率300 W，最大浸 出率85.3 %。
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