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1、陕西理工学院毕业论文 氨浸法提取铅锌废渣中锌的动力学研究 （陕西理工学院化工学院化学工程与工艺专业091班，陕西 汉中723000）指导教师： 摘要本实验主要对铅锌废渣在氨浸过程中的最佳工艺进行研究，并着重研究了铅锌废渣的氨浸动力学。结果表明，铅锌废渣在氨水溶液中的浸出过程属于不生成固体产物层的“未反应核缩减”模型，动力学方程遵从关系式。表观活化能为27.18678kJ/ mol， 说明浸出过程受扩散控制，提高氨水的浓度、温度及降低矿石粒度，均可加速矿渣中锌的浸出速度，提高浸出率。 关键词铅锌矿渣；氨浸；动力学Kinetic Study Of The Extraction Of Zinc Fr
2、om Zinc Slag Ammonia Leaching ZHAO Hong-zhu(Grade09，Class1，Major Chemical Engineering and Technology，School of Chemistry and Environmental Science， Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723001，Shaanxi)Tutor:SHI Zhen-wuAbstractThis experiment on the optimum process in ammonia leaching of zinc sla
3、g， and focuses on the kinetics of ammonia leaching of zinc slag. The results show that， lead and zinc slag in ammonia solution leaching process is not to generate the solid product layer unreacted core shrinking model， dynamic equations of compliance relationship. The apparent activation energy is 2
4、7.18678kJ/ mol， that the leaching process was controlled by diffusion，improve concentration， and temperature of ammonia decreased particle size of ore， could accelerate the leaching rate of zinc increases slag， leaching rate.key words lead-zinc slag； ammonia leaching；kinetics.- 2 -目录1.绪论11.1引言11.1.1
5、铅锌的用途11.1.2铅锌资源状况11.1.3中国铅锌矿产资源有以下主要特点：11.1.4研究目的21.2铅锌废渣目前综合利用现状分析及其制取氧化锌的研究现状31.2.1我国铅锌废渣综合利用的现状分析31.2.2 利用铅锌废渣制取氧化锌的研究现状和应用进展31.3 浸取效果的常用评定方法51.3.1 原子吸收光谱法51.3.2 EDTA滴定法61.3.3 XRD法61.4 提高配位滴定选择性的方法71.4.1 掩蔽法71.4.2 解蔽法71.4.3 控制酸度71.5化学动力学研究的方法和内容71.5.1化学动力学的研究方法71.5.2化学动力学研究的内容81.6湿法动力学研究方法91.6.1无
6、固态产物层的浸出反应动力学模型91.6.2有固态产物层旳浸出反应动力学模型101.6.3容积反应模型102. 实验内容及具体方法122.1 实验材料122.1.1实验方案122.1.2实验过程影响因素122.1.3 实验试剂132.1.4 实验原料132.1.5 实验仪器142.2 实验过程142.2.1 实验药品试剂配制集原料预处理142.3 浸取步骤162.3.1 浸取162.3.2 提取率测定162.4 结果与分析162.4.1 氨浓度对废渣中锌氨浸的影响172.4.2 温度对废渣中锌氨浸的影响183. 总结213.1 结论213.2 存在的问题和展望21参考文献22致谢：23外文翻译2
7、4参考文献39- II -1.绪论1.1引言1.1.1铅锌的用途世界铅消费主要集中在铅酸蓄电池、化工、铅板及铅管、焊料和铅弹领域，其中铅酸蓄电池是铅消费最主要的领域，2009年美国、日本和中国铅酸蓄电池耗铅量所占比例分别达到了86%、86% 和81.4%1。锌的消费领域极为广泛。氧化锌俗称锌白，在油漆、涂料中用作白色颜料；在化工生产中用作催化剂；在医药上因具有收敛性和一定的杀菌力而常调制成软膏、胶布使用；在牙科常与正磷酸调制成填充料。1.1.2铅锌资源状况中国铅锌矿产地，截至1996年底统计数据：铅732处，锌772处，有27个省、区、市发现并勘查了储量。其中，铅矿保有储量在150万t以上的有
8、10个省、区，依次为云南609.71万t、广东412.97万t、内蒙古335.24万t、甘肃274.40万t、江西263.09万t、湖南246.75万t、四川200.56万t、广西181.22万t、陕西175.78万t、青海171.30万t，这10省区的合计储量占全国铅储量的80%。锌矿储量在200万t以上的有13个省、区，依次为云南2053.20万t、内蒙古1274.63万t、甘肃848.09万t、广西697.58万t、广东664.35万t、湖南641.84万t、四川513.68万t、河北383.27万t、江西367.30万t、陕西294.10万t、青海240.38万t、浙江238.46万t
9、、福建221.87万t，这13省区的合计储量占全国锌储量的90%。全国铅锌矿分布及主要矿产地储量、利用情况见图3.8.1和表3.8.4。铅锌矿储量在东部、中部、西部三大经济地带分布比例：东部沿海地区，铅占26.2%、锌占25.2%；中部地区，铅占30.8%、锌占30.7%；西部地区，铅占43%、锌占44.1%2。世界资源储量情况如下3:表1.1世界资源储量表国家（地区）锌储量锌储量基础1990年1995年2000年2002年1990年1995年2000年2002年中国5003300330090080009200美国20001600250030005000500080009000澳大利亚1900
10、1700340033004900650085008000加拿大21002100110011005600560031003100墨西哥6006006008008008008002500秘鲁70070070016001200120012002000前苏联1000100015001500其他5600580072006900960011500130011000世界总计14400140001900020000295003300034000450001.1.3中国铅锌矿产资源有以下主要特点： 1)矿产地分布广泛，但储量主要相对集中几个省区。目前，已有27个省、区、市发现并勘查了铅锌资源，但从富集程度和现保
11、有储量来看，主要集中于6个省区，铅锌合计储量800万t的省区依次为云南2662.91万t、内蒙古1609.87万t、甘肃1122.49万t、广东1077.32万t、湖南888.59万t、广西878.80万t，合计为8239.98万t，占全国铅锌合计储量12956.92万t的64%。从三大经济地区分布来看，主要集中于中西部地区，铅储量占73.8%，锌储量占74.8%4。 2)成矿区域和成矿期也较相对集中。从目前已勘探的超大型、大中型矿床分布来看，主要集中在滇西、川滇、西秦岭祁连山、内蒙古狼山和大兴安岭、南岭等五大成矿集中区。成矿期主要集中在燕山期和多期复合成矿期。据中国内生金属成矿图说明书统计的
12、铅锌矿床的成矿期，前寒武期占6%、加里东期占3%、海西期占12%、印支期占1.3%、燕山期占39%、喜马拉雅期占0.7%、多期占38%4。 3)大中型矿床占有储量多，矿石类型复杂。在全国700多处矿产地中，大中型矿床的铅、锌储量分别占81.1%和88.4%。矿石类型多样，主要矿石类型有硫化铅矿、硫化锌矿、氧化铅矿、氧化锌矿、硫化铅锌矿、氧化铅锌矿以及混合铅锌矿等。以锌为主的铅锌矿床和铜锌矿床较多，而铅为主的铅锌矿床不多，单铅矿床更少。4)铅锌矿床物质成分复杂，共伴生组分多，综合利用价值大。大多数矿床普遍共伴生Cu、Fe、S、Ag、Au、Sn、Sb、Mo、W、Hg、Co、Cd、In、Ga、Ge、
13、Se、Tl、Sc等元素。有些矿床开采的矿石，伴生元素达50多种。特别是近20年来，通过综合勘查和矿石物质成分研究，证实许多铅锌矿床中含银高，成为铅锌银矿床或银铅锌矿床，其银储量占全国银矿总储量的60%以上，在采选冶过程中综合回收银的产量，占全国银产量的70%80%，金的储量和产量也相当可观4。 5)贫矿多、富矿少，结构构造和矿物组成复杂的多、简单的少。目前开采的矿床，铅锌平均品位3.74%，锌高于铅，铅锌比为12.5，国外多为11.2。矿石组分复杂，有的入选矿石达30多种矿物，不少矿石嵌布粒度细微，结构构造复杂，属难选矿石类型，给选矿带来了困难。1.1.4研究目的随着矿产资源的开采以及人们对生
14、活环境要求的提高，冶炼废渣对环境的污染问题日益受到人们的关注，其中冶炼废渣中重金属元素对环境的危害作用最大。铅锌废渣就属于其中一种。据有关资料统计5，我国的铅锌废渣积累量已达1000多万吨，每年约生产32万吨的工业废锌渣。铅锌矿的开采导致大量含硫化物矿物的矿渣及尾矿等暴露于地表，在氧化作用、淋滤作用及地表水的冲刷作用下，大量有害元素 如Pb、Zn、Cu、ca 进入周围的水体、 土壤中，对环境造成了明显的危害。通常工厂对铅锌废渣的处理方式多为堆置，不仅需要占用大量土地，而且其中的重金属元素Pb，Cd和As等重金属在自然堆存条件下会缓慢溶出污染环境，且会通过雨水等进入河流中，对水生物造成一定危害6
15、，除此之外，重金属元素Pb，Cd和As等会渗透到地下，严重污染地下水资源和周边植物的正常生长7-9，从而对人类健康带来直接或间接的危害。随着我国工业的飞速发展，对氧化锌的需求量日益增加。据不完全统计，我国目前直接法和间接法氧化锌年产量在七万吨左右10。统计表明，广泛用于汽车、建筑、船舶、轻工等行业。随着锌的用途范围越来越广，世界各国锌产品的需求量逐渐增长，目前，全世界年消耗锌百万吨以上，在这些所消耗的锌中，60%70%来自一次资源(即锌矿资源)，以含锌40%以上的闪锌矿(即硫化锌矿)为主。中国是世界精炼锌消费大国， 从1995年的68.5万t猛增到2005年的292.57万t，十年间增长了4倍多，年均增长率达到了13.5 %，远高于国内与国际的锌产量年均增
