·380· 工程科学学报，第39卷，第3期 mol·L,锌浸出率从83.1%提高至93.2%：继续增加 浓度为0.25molL条件下，研究锌浸出率随氨浓度 过硫酸铵浓度，锌浸出率变化不大.结果表明，在氨 的变化.图4(a)表明，氨浓度由1.0molL增加至 溶液中使用过硫酸铵作为氧化剂可以高效浸出混合 2.0molL,锌浸出率由87.6%增加至93.2%，之后 铅锌矿中的锌，同时证实了过硫酸铵及其热活化作 随着氨浓度增加锌浸出率维持不变.固定氨浓度为 用产生的硫酸自由基与羟基自由基的强氧化性.考 2.0moL,硫酸铵浓度对锌浸出率的影响如图4(b) 虑到过硫酸铵的用量，确定最佳过硫酸铵浓度为1.5 所示.在硫酸铵浓度为0.25molL至1.5molL范 mol.L-1. 围内，锌浸出率并无变化.虽然硫酸铵不直接参与化 2.2.3浸出剂浓度的影响 学反应，但是在浸出过程中硫酸铵具有缓冲作用可 在过硫酸铵浓度为1.5molL,液固比为(100： 以使溶液pH保持稳定从而促进反应的进行陶.因 3.75)mL·g,搅拌速度为900r·min1,反应温度为60 此，考虑到高浓度氨的挥发性与试剂消耗，确定最佳 ℃，反应时间为4h的条件下，研究了氨浓度与硫酸铵 浸出剂浓度为氨浓度2.0mol·L、硫酸铵浓度 浓度对锌浸出率的影响，结果如图4所示.在硫酸铵 0.25 mol.L- 95 95 90 90 85 80 75 75 70L 70 1.0152.02.53.03.54.0 0.20.40.60.81.0121.41.6 氨浓度mol·L 硫酸铵浓度/mol·L~) 图4浸出剂浓度对锌浸出率的影响.(a)氨浓度；(b)硫酸铵浓度 Fig.4 Effect of the concentration of lixiviants on the extraction of zinc:(a)ammonia concentration:(b)ammonia sulfate concentration 2.2.4温度的影响 100 在氨浓度、硫酸铵浓度及过硫酸铵浓度分别为2、 90 0.25及1.5molL,液固比为(100：3.75)mL·g,搅 免 拌速度为900r·min1的条件下，研究了不同温度下锌 浸出率随时间的变化，结果如图5所示.从图5可以 看出，温度对锌的浸出率有显著的促进作用，当温度从 ·-30℃ ·-40℃ 30℃升高至60℃，浸出4h,浸出率从76.9%提高至 30 -4-50℃ -60℃ 93.2%.一方面，温度的增加可以增强反应物分子之 间的碰撞与传质速率，从而促进化学反应：另一方面， 10 温度的增加使得过硫酸铵热活化作用增强，使其产生 50 100 150 200 250 时间/min 更多的硫酸自由基与羟基自由基，从而增强体系的氧 化性.因此，确定最佳反应温度为60℃. 图5温度对锌浸出率的影响 综上所述，在本实验研究范围内，疏氧混合铅锌矿 Fig.5 Effect of temperature on the extraction of zinc 浸出的最佳条件为：矿样粒度-37.5m,液固比(100： 3.75)mL~g时，搅拌速度900r·minl,过疏酸铵浓度 性环境未溶解留在渣中.本研究体系中锌的浸出反应 1.5molL,氨与硫酸铵浓度分别为2、0.25moL1, 如下所示： 反应温度60℃，反应时间4h:在此条件下，锌浸出率 ZnC0,+4NH,=Zn(NH,)·+C0,(5) 可达93.2%. Zns+12NH3+4S,03+4H,0—Zn(NH3)+ 由图1硫氧混合铅锌矿浸出前后的X射线衍射 9S0?+8NH, (6) 分析可以看出，氧化氨浸完成之后，菱锌矿及大部分闪 ZnS +4NH3 +S20-=Zn (NH3)+2S0-+S. 锌矿溶解且有少量单质硫生成，方铅矿被氧化生成二 (7) 氧化铅进入渣中，黄铁矿未发生反应，硅钙脉石由于碱 浸出液中主要元素含量如表3所示.由表3可工程科学学报，第 39 卷，第 3 期 mol·L － 1，锌浸出率从 83. 1% 提高至 93. 2% ; 继续增加 过硫酸铵浓度，锌浸出率变化不大． 结果表明，在氨 溶液中使用过硫酸铵作为氧化剂可以高效浸出混合 铅锌矿中的锌，同时证实了过硫酸铵及其热活化作 用产生的硫酸自由基与羟基自由基的强氧化性． 考 虑到过硫酸铵的用量，确定最佳过硫酸铵浓度为 1. 5 mol·L － 1 ． 2. 2. 3 浸出剂浓度的影响 在过硫酸铵浓度为 1. 5 mol·L － 1，液固比为( 100∶ 3. 75) mL·g － 1，搅拌速度为 900 r·min － 1，反应温度为 60 ℃，反应时间为 4 h 的条件下，研究了氨浓度与硫酸铵 浓度对锌浸出率的影响，结果如图 4 所示． 在硫酸铵 浓度为 0. 25 mol·L － 1条件下，研究锌浸出率随氨浓度 的变化． 图 4 ( a) 表明，氨浓度由 1. 0 mol·L － 1 增加至 2. 0 mol·L － 1，锌浸出率由 87. 6% 增加至 93. 2% ，之后 随着氨浓度增加锌浸出率维持不变． 固定氨浓度为 2. 0 mol·L － 1，硫酸铵浓度对锌浸出率的影响如图 4( b) 所示． 在硫酸铵浓度为 0. 25 mol·L － 1至 1. 5 mol·L － 1范 围内，锌浸出率并无变化． 虽然硫酸铵不直接参与化 学反应，但是在浸出过程中硫酸铵具有缓冲作用可 以使溶液 pH 保持稳定从而促进反应的进行［18］． 因 此，考虑到高浓度氨的挥发性与试剂消耗，确定最佳 浸出剂浓度为氨浓度 2. 0 mol·L － 1、硫 酸 铵 浓 度 0. 25 mol·L － 1 ． 图 4 浸出剂浓度对锌浸出率的影响 . ( a) 氨浓度; ( b) 硫酸铵浓度 Fig． 4 Effect of the concentration of lixiviants on the extraction of zinc: ( a) ammonia concentration; ( b) ammonia sulfate concentration 2. 2. 4 温度的影响 在氨浓度、硫酸铵浓度及过硫酸铵浓度分别为 2、 0. 25 及 1. 5 mol·L － 1，液固比为( 100∶ 3. 75) mL·g － 1，搅 拌速度为 900 r·min － 1的条件下，研究了不同温度下锌 浸出率随时间的变化，结果如图 5 所示． 从图 5 可以 看出，温度对锌的浸出率有显著的促进作用，当温度从 30 ℃ 升高至 60 ℃，浸出 4 h，浸出率从 76. 9% 提高至 93. 2% ． 一方面，温度的增加可以增强反应物分子之 间的碰撞与传质速率，从而促进化学反应; 另一方面， 温度的增加使得过硫酸铵热活化作用增强，使其产生 更多的硫酸自由基与羟基自由基，从而增强体系的氧 化性． 因此，确定最佳反应温度为 60 ℃ ． 综上所述，在本实验研究范围内，硫氧混合铅锌矿 浸出的最佳条件为: 矿样粒度 － 37. 5 μm，液固比( 100∶ 3. 75) mL·g － 1时，搅拌速度 900 r·min － 1，过硫酸铵浓度 1. 5 mol·L － 1，氨与硫酸铵浓度分别为 2、0. 25 mol·L － 1， 反应温度 60 ℃，反应时间 4 h; 在此条件下，锌浸出率 可达 93. 2% ． 由图 1 硫氧混合铅锌矿浸出前后的 X 射线衍射 分析可以看出，氧化氨浸完成之后，菱锌矿及大部分闪 锌矿溶解且有少量单质硫生成，方铅矿被氧化生成二 氧化铅进入渣中，黄铁矿未发生反应，硅钙脉石由于碱 图 5 温度对锌浸出率的影响 Fig． 5 Effect of temperature on the extraction of zinc 性环境未溶解留在渣中． 本研究体系中锌的浸出反应 如下所示: ZnCO3 + 4NH3 Zn( NH3 ) 2 + 4 + CO2 － 3 ， ( 5) ZnS + 12NH3 + 4S2O2 － 8 + 4H2O Zn  ( NH3 ) 2 + 4 + 9SO2 － 4 + 8NH + 4 ， ( 6) ZnS + 4NH3 + S2O2 － 8 Zn( NH3 ) 2 + 4 + 2SO2 － 4 + S0 ． ( 7) 浸出液中主要元素含量如表 3 所示． 由表 3 可 · 083 ·