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摘要：在NH3－（NH4）2SO4體系中，采用氧化氨浸出工藝研究了不同氧化劑（Na2S2O8和BaO2）對閃鋅礦氧化氨浸行為的影響。結果表明，在110℃、常壓、總氨濃度4mol／L、［NH3］／［NH＋4］＝5／3、轉速500r／min、液固比25、粒度0．063mm、浸出時間4h的條件下，以Na2S2O8和BaO2為氧化劑時，鋅浸出率分別為28．4％和82％。

關鍵詞：閃鋅礦；氧化氨浸；NH3－（NH4）2SO4體系；Na2S2O8；BaO2

在閃鋅礦氧化氨浸過程中，氧化劑的添加可以有效促進閃鋅礦的溶解，從而提高鋅的浸出率。在高溫高壓下，氧氣氧化氨浸出工藝在處理硫化礦中已經取得了一定的成功［1－4］。近幾年，閃鋅礦在常壓條件下的浸出行為受到廣泛關注，氧化劑的選擇在此過程中起關鍵作用。過氧化物、次氯鹽、過硫酸鹽、Fe3＋作為氧化劑，在硫化礦物氧化浸出過程的應用已有一定的研究。劉春俠等［5］采用過硫酸鈉為氧化劑，從鈷鎳渣中回收鈷，在最佳試驗條件下，得到鈷質量分數為18．04％的富鈷渣（原鈷渣質量分數為0．41％）。趙玲玲［6］等考察了不同氧化劑對氰化法浸出金、銀的影響，研究表明，BaO2比其他氧化劑更能促進金和銀的溶解。廖元雙［7］等研究H2O2為氧化劑對黃鐵礦氰化浸出金的影響，浸出12h，金浸出率達94％。GKHA等［8］采用氯酸鈉為氧化劑，在鹽酸溶液中從閃鋅礦精礦中提取鋅，結果表明，鋅的溶解可以通過具有表面化學反應的收縮核模型來表示，溶解反應的活化能為41．1kJ／mol。AYDOGAN等［9］研究閃鋅礦精礦在FeCl3－HCl體系中的浸出行為，結果表明，化學反應為速控步驟。本文選擇BaO2、Na2S2O8為氧化劑，在NH3－（NH4）2SO4體系中研究氧化劑對閃鋅礦氧化氨浸行為的影響。

1試驗

1．1試驗原料ZnS精礦購于湖南某公司，將ZnS精礦研磨成不同尺寸顆粒（0．037～0．172mm）。采用X射線熒光光譜（XRF）和化學分析方法對ZnS精礦的化學成分和礦物成分進行分析，ZnS精礦的XRF分析結果（質量分數，％）：Zn43．23、S21．59、Fe6．78、Pb15．08、O7．58、Mg0．12、Al0．71、Si1．04、K0．16、Ca3．30、Cd0．40。鋅的物相分析結果（質量分數，％）：硫酸鋅0．02、氧化鋅0．19、閃鋅礦33．20、鋅鐵尖晶石9．00、其他0．82。

1．2試驗方法采用GSH－2L高壓反應釜為反應器，試驗條件：溫度110℃、常壓、總氨濃度4mol／L、［NH3］／［NH＋4］＝5／3、轉速500r／min、液固比25、粒度0．063mm、浸出時間4h。在一定的時間間隔內，取出適量的浸出漿樣品，離心分離得澄清的浸出液。采用EDTA絡合滴定法分析浸出液（2．00mL）中的鋅含量。同時將浸出渣清洗，烘干進行XRD分析。

2試驗結果與討論

2．1Na2S2O8對鋅浸出率的影響從圖1可以看出，未添加任何氧化劑時，鋅的浸出率非常低，不到5％。當Na2S2O8的質量增加到90g，浸出4h后，鋅的浸出率從16．8％增大到28％。再增加Na2S2O8質量，鋅的浸出率增加不大，Na2S2O8質量為120g浸出4h后，鋅的浸出率為28．4％。由試驗結果可知，在常壓條件下，Na2S2O8作氧化劑對促進閃鋅礦氧化氨浸的效果不太理想，鋅的浸出率比較低。因此，Na2S2O8不適合用于閃鋅礦的常壓氧化氨浸。這是因為，在常壓條件下，Na2S2O8作為氧化劑參與閃鋅礦氧化氨浸過程時，Na2S2O8對閃鋅礦的氧化速度不夠快，使得部分S2O2－8在NH＋4－（NH4）2SO4體系中快速分解生成O2，而且只有部分O2溶于溶液參與氨浸過程。也可能與浸出體系的性質有關。Na2S2O8較少用于氨浸行為研究，Na2S2O8在堿性條件下的氧化機理，尤其是在氨溶液條件下的氧化機理還處在推理階段，需要用試驗來加以驗證。肖紅霞等［10］在氨水體系中，使用Na2S2O8為氧化劑氧化浸出硫化砷渣中的銅，在總氨濃度4mol／L、35℃、c（NH3）／c（NH＋4）＝1／7、液固比6∶1、浸出時間3h的條件下，銅浸出率為70．74％。BABU等［11］在硫酸介質中，研究過硫酸鹽作氧化劑直接浸出鋅，優化試驗條件后，鋅的浸出率可達95％。DENIZ等［12］用過硫酸銨浸出黃銅礦精礦，過硫酸銨分解形成的酸性介質和高的氧壓直接浸出黃銅礦，優化條件使銅的浸出率最大化和鐵的浸出率最小化，銅和鐵的浸出率分別為57．04％和14．7％。從這些研究結果可知，過硫酸鹽在酸性浸出體系中可以很好地浸出有價金屬，在堿性體系和單獨用過硫酸鹽浸出的條件下，有價金屬的浸出率不高。過硫酸鹽在堿性條件下不穩定，其氧化機制需要進一步探討。

2．2BaO2對鋅浸出率的影響當浸出體系中無氧化劑存在時，鋅的浸出率較低，浸出4h后鋅的浸出率僅為4．3％。隨BaO2質量的增加，鋅的浸出率增大。當BaO2質量從10g增大到120g，浸出4h后，鋅的浸出率從15％增大到80％，此后再增大BaO2的質量，鋅的浸出率增加不大。隨著反應的進行，鋅的浸出率增大，且增大的速率相對穩定，證明BaO2放出氧氣的過程緩慢穩定［6］。同時使用O2和BaO2作氧化劑時，與單一添加BaO2作氧化劑時鋅的浸出率相差不大，說明與氧氣在浸出體系中的擴散有關。隨著BaO2質量的增加，未反應的BaO2在體系中增多，使氧氣的擴散阻力增大，此時增大氧氣的壓強并不能明顯提高鋅的浸出率。劉春霞［13］等在NH3－（NH4）2SO4體系中，采用氧氣作為氧化劑研究閃鋅礦氧化氨浸行為，試驗表明，氧壓為0．5MPa、浸出4h時，鋅的浸出率為70％。因此，BaO2可以用于閃鋅礦的常壓氧化氨浸過程。

2．3不同氧化劑條件下浸出渣的XRD分析以Na2S2O8和BaO2為氧化劑，閃鋅礦氧化氨浸后浸出渣的XRD。可以看出，硫化鋅精礦主要包含ZnS、PbS和FeS2相（a線）。以Na2S2O8為氧化劑時，ZnS、PbS、FeS2相大部分保留在浸出渣中（b線），說明在Na2S2O8氧化作用下，只有少量硫化鋅精礦溶解。以BaO2為氧化劑時（c線），ZnS、PbS和FeS2相大部分被溶解浸出，PbS溶解后Pb2＋與SO2－4形成難溶物PbSO4，而含Fe的物相主要以Fe2O3存在，這是因為FeS2相在氧化氨浸過程中也被氧化溶解為Fe3＋，但在NH3－（NH4）2SO4體系中，Fe3＋與OH－形成Fe（OH）3沉淀保留在浸出渣中，最后轉化為Fe2O3。

2．4浸出機理由文獻知，BaO2在溶液中緩慢且穩定地分解出氧氣，氧氣可以很好地溶于溶液中，而H2O2、Na2O2分解較快［6］，O2大部分溢出溶液。在閃鋅礦氧化氨浸過程中，BaO2緩慢分解產生的氧氣充分參與閃鋅礦的氧化氨浸過程。結合試驗研究和BaO2的分解過程，提出BaO2為氧化劑浸出閃鋅礦精礦的機理。

3結論

1）在110℃、總氨濃度4mol／L、［NH3］／［NH＋4］＝5／3、轉速500r／min、液固比25、粒度0．063mm、浸出時間4h的條件下，Na2S2O8作氧化劑，鋅的浸出率僅達到28．4％；BaO2作氧化劑，鋅的浸出率達到82％。Na2S2O8不適合用于閃鋅礦的常壓氧化氨浸，而BaO2可以實現閃鋅礦的常壓氧化氨浸。2）BaO2浸出條件下浸出渣中含Pb的物相主要為PbSO4；含Fe的物相主要為Fe2O3。而Na2S2O8浸出條件下，ZnS只有少量溶解。

作者：黃雅玲；尹周瀾；丁治英；劉春霞 單位：中南大學