矿相转化、配位作用和超声波强化浸出低品位复杂锌矿的机理研究

Based on the situation of the big gap of zinc resource and the low utilization rate of the low grade complicated zinc ore in China, this project provides a new technology integrated the mineral phase transformation by microwave preprocessing, the coordination leaching with ammonium citrate, and the ultrasound enhancement, as a result, the leaching process of the low grade complicated zinc ore will enhanced. The mineral technology characteristics, the magnetic properties and the temperature rise characteristics of the low grade complicated zinc ore in the microwave field will be studied, and effects of microwave field density and the action time to the directed regulating characteristics of the mineral phase transformation will be understood. The coordination characteristics, structural changes regulation and molecules behaviors of the complex ion will be revealed, and gain the key thermodynamic data such as the stability constant of compounding agent. To understand the ultrasound field density, the frequency and the other technology parameters of leaching that can affect the diffusion coefficient of zinc, to build the dynamics model of enhanced leaching process by ultrasound. The limited step of the leaching progress will be found out and optimized, and it can provide the base data for the new technology of leaching progress enhanced by ultrasound. A technical prototype composed of the mineral phase transformation by microwave preprocessing, the coordination leaching by ammonium citrate, and the ultrasound enhancement will be structured, and it is hopeful to provide a new clean and effective approach for the extraction of the low grade complicated zinc ore.

项目针对我国锌资源缺口大、低品位复杂锌矿利用率低的现状，提出了微波预处理矿相转化、柠檬酸铵配位浸出和超声波强化三者相结合的新工艺，强化低品位锌矿的浸出过程。通过研究低品位复杂锌矿的工艺矿物学特性、电磁特性及其在微波场中温升行为，系统掌握微波场强密度和作用时间对矿相转化定向调控规律的影响；揭示配离子在浸出过程中的配位行为及结构演变规律，及其分子行为对浸出过程影响的微观机制，获得配合物稳定常数等关键热力学数据。掌握超声波场强密度、频率以及其他工艺参数对锌浸出扩散系数的影响，构建超声波强化浸出过程的动力学模型，查清浸出的限制步骤并优化浸出过程工艺参数，为超声波强化浸出新工艺提供基础数据。形成集成微波预处理、配位浸出和超声波强化等手段于一体的处理低品位复杂锌矿的技术原型，本项目的研究成果有望为低品位复杂锌矿的高效、绿色提取提供新的思路。

针对低品位复杂锌矿提取过程中存在的浸出率低、氨挥发严重等问题，提出微波和超声波强化冶金新工艺，在此过程中引入配位剂强化浸出。重点研究了如下内容：①低品位复杂锌矿在微波场中矿相转化的基础研究；②配位浸出过程中配位剂的分子行为及配离子结构变化；③超声波强化锌离子、配离子和配合物的迁移规律；④拓展性研究，查明了微波和超声波在复杂低品位含金尾渣有价元素提取、锗精矿的浸出和镍在硫酸中的溶解等方面的强化作用。研究成果如下：①获得了矿物在不同微波场强密度、作用时间下的矿相转化规律，系统掌握了矿相定向转化的调控规律。②掌握了配位浸出过程中配位剂的分子结构演变规律，查明浸出体系 pH 和配位剂浓度调控浸出过程的机理。③形成了集合微波预处理、配位浸出和超声波强化等手段于一体的处理低品位复杂锌矿的技术原型。④查明了微波和超声波在复杂低品位含金尾渣有价元素提取、锗精矿的浸出和镍在硫酸中的溶解等方面的强化机理，为外场强化冶金新方法的拓展应用提供了依据。.经过项目的实施，研究成果已发表SCI检索论文15篇。另有3篇论文投稿在SCI检索期刊，现在处于审稿状态；申请专利3件（其中2件已授权）；项目负责人在项目执行期间，获云南省“万人计划-青年拔尖人才”（2018年 12月）、晋升为教授职称（2019年8月）等；入选唐山市热镀锌工程技术研究中心技术委员会主任、中华环保联合会固危废及土壤污染治理专业委员会委员、中国有色金属产业技术创新战略联盟专家委员会委员。培养硕士生1名，并获得研究生国家奖学金；培养2名本科生；参加学术会议5次。.综上，项目组完成了任务书要求的研究内容，达到或超过了预期目标。