湿法炼锌窑渣磁选铁精矿中有价组分浸出行为及其控制提取机理的研究

There is huge amount of magnetically separated iron concentrate from kiln slag in zinc hydrometallurgy (briefly, kiln slag iron concentrate), which contains abundant valuable elements. To solve the bottleneck on sustainable and economical utilization of kiln slag iron concentrate, new technology and method should be formed on the basis of theoretical innovation. Therefore, applicants present a new method built on hydrochloric acid leaching of iron concentrate with theoretical and experimental investigation. Major research includes: 1) the technological mineralogy of iron concentrate and the occurrence states of valuable elements; 2) the leaching thermodynamics and kinetics of corresponding constituents in hydrochloric acid and the leaching models; 3) the occurrence states, evolution process, extraction mechanism and method of Ag, Cu, As, S, Si and Fe during hydrochloric acid leaching in the present of various additives; 4) the arsenic removal in leaching solution, the crystallinity, particle size, and morphology of precipitated arsenic minerals and their solidification method. .This research provides the basic theories and harmless methods for recovering Ag, Cu, Fe, Zn, Pb and other elements in iron concentrate from kiln slag, which accomplishes the recovery and recycles usage of chloride and provides promising approach to reduce arsenic harm.

湿法炼锌窑渣磁选铁精矿（以下简称窑渣铁精矿）量大面广、有价元素含量高，为突破其清洁、经济利用的瓶颈，必须从理论上进行创新，从而形成湿法炼锌窑渣铁精矿综合利用的新工艺和新方法。为此，申请者提出一种基于盐酸体系浸出处理湿法炼锌窑渣铁精矿的新工艺，开展理论和方法的研究。主要研究内容有：1）窑渣铁精矿工艺矿物学及有价元素赋存状态；2）在盐酸体系下各组分浸出过程的热力学与动力学及其模型的构建；3）不同添加剂条件下，盐酸浸出过程中Ag、Cu、As、S、Si 、Fe等元素存在形态、演变规律及其可控提取机制与方法；4）氯化体系下砷的脱除和沉砷矿物结晶度、粒度、形貌的调控及其固化方法。从而为高效回收湿法炼锌窑渣铁精矿中的Ag、Cu、Fe、Zn、Pb等元素提供理论基础与技术原型，实现氯的回收与循环利用，为砷的减害化甚至无害化提供途径。

湿法炼锌窑渣磁选铁精矿（以下简称窑渣铁精矿）量大面广、Au、Ag、Cu、Zn等回收困难，为突破其清洁、经济利用的瓶颈，开发了盐酸浸出−铁粉置换−硫化沉淀−喷雾热解综合利用窑渣铁精矿的新工艺。.研究主要结果如下：1）确定窑渣铁精矿工艺矿物学及有价元素赋存状态，其含铁物相包括金属铁、硫化亚铁、硅酸亚铁和氧化铁，硫主要以S2-的形式存在，锌以硫化物和铁酸锌形式存在，Au、Ag弥散分布在含铁物相中；2）建立盐酸体系下各组分浸出过程的热力学及其模型；3）获得盐酸浸出过程中Ag、Cu、As、S、Si、Fe等元素存在形态、演变规律；4）发现铁粉置换过中金属离子的反应规律与调控机制，硫化沉淀回收铅锌的热力学规律及最佳条件；5）确定氯化体系下合成高稳定性固砷矿物的方法。从而为高效回收湿法炼锌窑渣铁精矿中的Ag、Cu、Fe、Zn、Pb等元素提供理论基础与技术原型，实现氯的回收与循环利用，为砷的减害化甚至无害化提供途径。.结果表明：当盐酸浓度为6mol/L，浸出温度为60℃时，Ag、Pb、Cu、Fe和Zn的浸出率分别达到99.95%、99.34%、95.07%、89.44%和57.92%。所得盐酸浸出液中加入理论量1.25倍的铁粉，Cu和Ag的脱除率均可达到98%以上。当硫化亚铁用量为理论量的3倍时，铁粉置换后液中Pb、Zn的脱除率可达96%以上，净化后液中杂质总量低于500mg/L。以硫化沉淀后的液体为原料进行喷雾热解，在温度高于700℃时，可制得平均粒度(D50)为12μm、纯度＞99%的类球形Fe2O3粉末。利用这一工艺，不仅可高效回收窑渣铁精矿中的有价金属，还可将铁资源转化为具有较高附加值的氧化铁产品，从而实现窑渣铁精矿的综合利用。.在本项目的资助下，通过项目研究，申请发明专利8项，其中授权专利3项，还有2项技术正在申报专利中；发表学术论文5篇，其中SCI收录1篇，EI收录4篇，还有两篇正在投稿；培养博士后1名，博士2名（毕业1名），硕士3名（毕业2名）。