含锌中和渣的水热硫化及可浮性研究

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针对我国目前矿产资源紧缺的严峻形势,以及重金属废渣排放或堆存造成的铜、铅、锌等多种有价金属资源的浪费和引起的环境污染问题,本课题将废渣中有价金属转化成人造硫化矿,再通过硫化物的浮选工艺加以回收,这不仅减少了污染,而且对充分利用资源、延缓矿物资源的枯竭有重要意义。本研究以某冶炼厂石灰中和渣为研究对象,探讨了其水热产物人造硫化矿的浮选行为,并将人造硫化矿与天然硫化矿进行对比分析,通过水热过程晶型调控技术来弱化两者之间的差异,以提高其可浮性,为中和渣中锌等金属的回收奠定基础。主要研究结果如下:(1)水热合成人造硫化物中,CuS、PbS有较好的可浮性,浮选回收率分别为91%、72.78%,而ZnS回收率仅为28.31%。采用XRD、激光粒度仪、SEM对三种硫化物的微观性质分析,结果表明,与ZnS相比,CuS、PbS水热结晶好、粒径大、表面光滑,并将合成的ZnS与天然闪锌矿对比发现两者在结晶、粒度、表面形貌均存在很大的差异,因此可认为水热合成的ZnS可浮性差的原因在于其结晶度低、粒径小、表面粗糙不平整。(2)中和渣水热硫化后,主要矿物成分为石膏(CaSO4)和硫化锌(ZnS), ZnS占总锌的80%,少量ZnS与黄铜矿(CuFeS2)伴生或共生,细粒、不定形态的ZnS成团聚体,或粘附在杆状CaSO4晶体上。中和渣水热硫化后的浮选性能实验表明,筛分粒径、选矿温度、矿浆pH对精矿Zn品位影响较大,而抑制剂CMC用量、超声分散时间、矿浆浓度对回收率影响较大。当筛分粒径38μm,选矿温度60℃,矿浆pH=8, CMC用量200g/t、超声分散30min、矿浆浓度10%时,精矿Zn品位为27.4%,回收率为33.33%。经过一次粗选一次精选流程后,Zn精矿品位提高至38%,尾矿降低为16.3%。(3)ZnS水热晶型调控技术表明,矿化剂KOH浓度5mol/L,添加5%方铅矿,Zn(OH)2质量浓度10%,水热温度260℃,水热时间4h下,ZnS的回收率达到82.53%;T=260℃时ZnS的活化能Ea为57.56kJ/mol,晶体生长动力学方程为D7.69=8.11×1018.t.e(-57.56/RT)。中和渣水热硫化晶型调控后,锌的回收率提高为72.78%,精矿品位达到31%,调控后ZnS的结晶度提高,晶体尺寸增大到200nm左右,表面光滑平整。
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