氧化焙烧渣中锗在HCl-CaCl2-H2O体系中的浸出工艺及动力学研究
硬锌是ISP工艺冶炼铅锌生产的粗锌在精馏精炼过程中的一种产物，是锗提取的重要原料之一。某工厂采用ISP工艺冶炼铅锌，所用的铅锌精矿含锗0.005％～0.0065％，在粗锌精炼过程中生成的硬锌含锗量约为0.2％，硬锌中的锗经真空蒸馏脱锌后锗在真空炉渣中可富集10余倍而达到2％左右。目前，真空炉渣中锗采用“中浸-氧化焙烧-氯化蒸馏”的工艺流程回收。本文以真空炉渣经中性浸出、氧化焙烧后的氧化焙烧渣为原料，对原料中的锗在HCl-CaCl2-H2O体系中用次氯酸钙作氧化剂进行氧化浸出的工艺和动力学进行了研究。
论文对原料中主要金属的Me(Ge、Pb、In、Ag)-Cl--H2O和As-H2O系进行了热力学计算，绘制了常温下Ge-Cl--H2O、Pb-Cl--H2O、In-Cl--H2O、Ag-Cl--H2O以及As-H2O系的E-pH图。结果表明，次氯酸钙可以作锗、铅、铟、银和砷氧化浸出的氧化剂，Cl-的存在可降低Ge、Pb、In和Ag的氧化还原电位。
运用正交试验和单因素试验方法对氧化焙烧渣中的锗在HCl-CaCl2-H2O体系中的浸出工艺进行了研究。正交试验结果表明，浸出温度、氧化剂用量、盐酸浓度、氯化钙浓度和浸出时间均对锗的浸出率均有影响，影响大小顺序依次为氧化剂用量、浸出时间、盐酸浓度、氯化钙浓度和浸出温度。单因素试验结果表明，提高浸出温度、减小原料的粒度、增大酸度和氯离子浓度和液固比均可以提高锗的浸出率。在浸出温度为95℃，酸度为5mol/L，氯离子浓度为9mol/L，氧化剂用量为理论量的2倍，液固比为6∶1，浸出时间为80min的最优浸出条件下，锗的浸出率可达83.06％。
对氧化焙烧渣中锗在HCl-CaCI2-H2O体系中的浸出动力学进行了研究。结果表明，提高浸出温度、减小原料的粒度、增大酸度、氯离子浓度和液固比均可以提高氧化焙烧渣中锗的浸出率、缩短平衡时间，浸出过程受产物层扩散控制，可用未反应核收缩模型描述，浸出反应的表观活化能为21.068KJ/mol，浸出反应宏观动力学方程为:
1-2x/3-(1-x)2/3=1.47×10-5×CH+027×CCl-3.039×D-0.862×(S/L)-0.75×exp(-21068/RT)t。
锗;真空炉渣;浸出动力学;氧化浸出;HCl-CaCl2-H2O体系
中南大学
硕士
冶金工程
何静
2012
中文
TF813
82
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）