摘要：国内某铅锌矿产出的硫化锌精矿中镓、锗含量较高,采用高酸氧压浸出工艺对其进行处理,镓、锗进入浸出液中,然后用锌粉对其进行置换,产出镓、锗含量均分别达0.2%-0.4%的锌粉置换渣。以硫酸为浸出剂浸出锌粉置换渣,回收镓、锗及其他有价元素。由于以下两方面的原因,导致镓、锗浸出率偏低：一是锌粉置换渣中镓、锗物相复杂,呈单质、氧化物、硫化物和含氧酸盐等多种形态存在；第二,锌粉置换渣还含有较高含量的Zn、Cu、Fe、Si和Pb等成分,会对镓、锗浸出产生诸多方面的不利影响。本论文针对锌粉置换渣中镓、锗的浸出开展研究,以期通过理论分析和试验,明确镓、锗难以浸出的原因,改进浸出工艺及其技术条件,实现锌粉置换渣中镓、锗的高效浸出。论文总结了镓、锗浸出的相关文献；对锌粉置换渣进行了全面表征；计算绘制了Ga-H2O系、Ge-H2O系、Zn-H2O系、Cu-H2O系、Fe-H2O系的E-pH图及MexOy-H2O系lg[Me]T-pH图、Ga2O3-H2O系和GeO2-H2O系组元分布图；在大量探索试验的基础上,对常压、高压酸浸两种浸出工艺进行了系统研究,得出以下结论：(1)化学物相分析表明：锌粉置换渣中Ga、Ge分别主要以Ga203和MeO·GeO2形态存在,少量为单质或硫化物；EDS分析未能发现Ga和Ge独立物相,说明其主要弥散分布于含Fe、Si等元素的其他物相中。热力学分析表明：酸性体系有利于浸出；适量的氧化剂可促进浸出；锌粉置换渣中各金属氧化物酸浸由易到难的顺序为：ZnO、 FeO、CuO、Ga2O3、Fe2O3、GeO2;在强酸性溶液中,Ga、Ge分别以Ga3+、H2GeO3形态存在。(2)常压酸浸研究表明：助浸剂NaNO3可使锌粉置换渣中Ga、Ge单质和硫化物氧化为易溶性的氧化物,从而促进Ga、Ge的浸出,Ga、Ge的浸出率可分别达到99.56%、76.42%,但其浓度高于52.29g/L后,会导致Fe2+大量氧化水解,反而不利于Ga、Ge的浸出。加入表面活性剂十二烷基磺酸钠,既可促进Ga、Ge的浸出,又能改善浸出渣的过滤性能,其作用机理为促进浸出液中硅胶的聚沉,减少其对Ga、Ge的吸附,改善浸出料浆液固分离性能。试验所得的最佳浸出条件为：温度为90℃、液固比(mL/g)为10、搅拌速度为300r/min、浸出时间为4h、硫酸浓度为156g/L、十二烷基磺酸钠浓度为10g/L。在此条件下,Ga、Ge的浸出率可分别达到98.56%、84.37%,浸出料浆过滤速度为28.67mL/min,液固分离性能良好。(3)高压酸浸研究表明：增加硫酸浓度有利于Ga、Ge的浸出,但酸度超过156g/L后,反而不利于锗的浸出。浸出时间和温度对Ga、 Ge浸出率影响较小,但增加浸出时间或提高反应温度,均有利于改善浸出渣的过滤性能。高压酸浸中加入硝酸钠或硝酸钙,均可提高Ga、Ge的浸出率。在硫酸浓度为156g/L、浸出温度为150℃、浸出时间为4h、液固比(mL/g)为8、搅拌速度为300r/min的条件下,分别添加60g/L硝酸钙和和25g/L硝酸钠,Ga、Ge的浸出率可分别达到98.50%、94.85%和98.24%、96.45%。加入适量硝酸钙还可改善浸出渣的过滤性能,但其渣量为添加硝酸钠时的2倍以上。综合考虑,在高压酸浸工艺中选择硝酸钠作为助浸剂较为适宜。