氮三乙酸体系配位浸出复杂氧化锌矿的基础研究

It is very difficult to utilize the complicated zinc oxide ore in China owning to low zinc grade, high alkaline gangue content, complex mineral phase composition and polymetallic associated mineralization. Therefore, this project proposes a new technology to treat the complicated zinc oxide ore with nitrilotriacetic acid as the leaching agent. Firstly, the fundamental theory for complex-leaching of the complicated zinc oxide ore is established by building the single mineral coordination dissolution equilibrium mathematical model and conducting the model verification experiments. Secondly, the leaching parameters are optimized to achieve the efficient separation of zinc and other associated elements. And then the technological mineralogy characteristics of the complicated zinc oxide ore and the leaching residue are studied to reveal the distribution rule of various mineral phases. Finally, the occurrence states of zinc and ligand species in the leaching solution are adjusted accurately to realize zinc recovery and cyclic utilization of the leaching agent. The study will develop the theoretical basis and technical prototype for complex-leaching of the complicated zinc oxide ore. Moreover, it provides a new approach for the clean and effective utilization of the complicated zinc oxide ore.

针对我国复杂氧化锌矿资源具有锌品位低、脉石含量高、物相组成复杂以及多金属伴生等特点，本项目提出采用氮三乙酸作为浸出剂高效选择性浸出复杂氧化锌矿。通过构建单矿相矿物配位溶解平衡数学模型，进行单矿相矿物配位溶解平衡基础实验，建立配位浸出复杂氧化锌矿的基础理论；通过研究复杂氧化锌矿的工艺矿物学特性，优化浸出过程工艺参数，揭示复杂氧化锌矿配位浸出过程中各物种的分配规律；通过调控浸出溶液中锌离子以及配体物种分布形态，实现浸出溶液中锌离子的转型以及浸出试剂的循环利用。本项目的开展将形成配位浸出复杂氧化锌矿的基础理论和技术原型，为复杂氧化锌矿的高效、绿色提取提供一条新的思路。

本项目针对我国复杂氧化锌矿资源具有锌品位低、脉石含量高、物相组成复杂及多金属伴生等特点，提出采用氮三乙酸高效选择性配位浸出氧化锌矿。通过开展理论分析与实验研究，本项目主要研究内容及结论如下：.（1）通过构建单矿相配位溶解平衡数学模型，阐明影响配位浸出的关键因素是形成配合物的稳定性；采用配位浸出的方法可有效溶解氧化锌矿物（ZnO、ZnCO3、Zn5(OH)6(CO3)2以及Zn4Si2O7(OH)2·H2O），但很难溶解硫化锌矿物（ZnS）；.（2）通过对异极矿在H3NTA以及NTA-NH3体系中溶解热力学进行分析，表明单一H3NTA体系中异极矿的溶解需要H+与NTA3-的协同作用；在NTA-NH3体系中由于形成了更为稳定的混配型配合物可极大程度上拓展浸出过程pH的范围；.（3）在H3NTA以及NTA-NH3体系中进行异极矿的配位溶解平衡验证实验，表明：H3NTA溶解异极矿过程中锌硅同步溶出，且随着H3NTA中pH的增加溶出效率急剧降低；NTA-NH3体系中通过构建NH4Cl-NH3缓冲溶液可实现锌的高效溶出，硅以无定型二氧化硅沉淀在浸出渣中；.（4）在H3NTA以及NTA-NH3体系中开展了低品位氧化锌矿的配位浸出实验，结果表明：在H3NTA体系中通过控制合适的H3NTA浓度与液固比条件，调控浸出溶液终末pH在6.0左右，可实现浸出过程中高效的锌铁分离，最佳条件下锌和铁浸出率分别为76.7%和6.1%；在NTA-NH3体系中通过构建NH4Cl-NH3缓冲体系调控浸出溶液pH在9.0左右，实现了锌的选择性浸出，最佳条件下锌和铁浸出率分别为84.5%和2.3%；.（5）在H3NTA体系中以H2O2作为氧化剂、Cu2+为催化剂开展了高品位硫化锌矿的配位浸出实验，但采用配位氧化浸出方法仅能实现硫化锌矿部分溶解，最佳条件下锌和铁浸出率分别为66.9%和9.2%；与此同时，配位浸出过程中H2O2的加入导致H3NTA被氧化，难以再生；.（6）采用Hydro-Medusa软件对H3NTA以及NTA-NH3浸出过程中锌离子赋存状态进行分析，表明浸出溶液中锌主要以ZnNTA-以及ZnNTA(NH3)2-配合物形态存在；依据氮三乙酸在等电点条件下溶解度最低原理，通过调节pH至1.30实现了锌离子的转型，并采用碱溶-酸沉方法实现了氮三乙酸的再生。.