超声波联合微波外场强化回收锗的工艺及理论研究

The current process of hard zinc slag is Neutral leaching-Oxidation roasting-Chloride Distillation which has some shortcomings, such as high concentrations of hydrochloric acid during chloride leaching, low germanium leaching rate, producing unsafe. In order to obtain effective use of resources, energy-saving and cost-reducing, improving operating conditions and reducing environmental pollution, the new technology that "microwave roasting joint ultrasonic extraction of germanium in HCl-CaCl2-H2O system", is proposed which makes the full use of the properties of microwave and ultrasonic. In this process, neutral leaching slag is used as raw materials which obtained after hard zinc slag neutral leaching. And calcium hypochlorite is instead of chlorine as an oxidant. Through this study, germanium crystal transition by microwave oxidizing roasting rule could be identified, find restrictive step of ultrasonic leaching germanium in HCl-CaCl2-H2O system, derive macro leaching kinetics. All of this would provide a theoretical basis for the study of germanium leaching in HCl-CaCl2-H2O system. The new process which can avoid unsafety issues of using chlorine during current process, achieve completely roasting of hard zinc slag, improve the leaching rate of germanium, increase the efficiency use of germanium resource, has important practical significance.

针对目前硬锌渣现行工艺“中浸-氧化焙烧-氯化蒸馏”存在的氯化浸出盐酸浓度高、锗浸出率低、生产不安全等缺点，从资源有效利用、节能降耗、改善操作条件和减少环境污染的角度出发，本课题充分利用微波及超声波特性，采用硬锌渣经中性浸出后的中性浸出渣为原料，使用次氯酸钙代替氯气作为氧化剂，提出了“微波氧化焙烧联合超声波在HCl-CaCl2-H2O体系中强化浸出锗”的新工艺。通过本研究找出微波氧化焙烧锗晶型转变规律及锗在HCl-CaCl2-H2O体系中超声波强化浸出的限制性步骤并得出宏观浸出动力学方程。为研究含锗氧化焙烧渣在HCl-CaCl2-H2O体系中浸出锗的工艺提供理论依据。新工艺的提出可避免目前现行工艺中氯气的使用所带来的安全生产问题，实现硬锌渣的完全焙烧、提高锗的浸出率，增加锗的资源利用效率，具有重要现实意义。

针对目前硬锌渣现行工艺“中浸-氧化焙烧-氯化蒸馏”存在的氯化浸出盐酸浓度高、锗浸出率低、生产不安全等缺点，本课题充分利用微波及超声波特性，使用次氯酸钙代替氯气作为氧化剂，采用“微波氧化焙烧联合超声波在HCl-CaCl2-H2O体系中强化浸出锗”新工艺回收硬锌中浸渣中锗。.本项目通过硬锌中浸渣微波电磁特性-介电系数的测定，丰富了冶金物料电磁特性数据库，为微波氧化焙烧硬锌中浸渣提供了理论基础，研究发现硬锌中浸渣在室温-700℃具有较好的吸波能力，其介电常数随温度由平稳变化到呈线性增加；搭建微波氧化焙烧反应平台，发现微波功率、焙烧时间和温度对锗氧化焙烧的影响规律，建立了微波氧化焙烧硬锌中浸渣技术模型，明确了微波氧化焙烧的技术优势，对后续锗的浸出工艺有一定的指导意义。.采用高速摄像机，研究了超声波在水中气泡从产生、长大、湮灭的过程行为，搭建超声波强化锗浸出反应平台，建立超声波强化锗浸出技术模型，研究发现，超声波强化浸出较常规浸出可缩短60%左右的反应时间，锗浸出率提高3-5%；此外，超声波强化浸出动力学研究发现：超声波强化锗浸出的锗浸出反应表观活化能活化能E=37.489KJ/mol，反应受化学反应控制，并得到硬锌中浸渣中锗在浸出过程中的宏观动力学方程。.本项目微波氧化焙烧联合超声波强化浸出锗新工艺的研究，避免了目前现行工艺中氯气的使用所带来的安全生产问题，为含锗渣锗的提取提供一种新的技术原型，进一步拓展了微波、超声波技术新的应用领域，为实现硬锌渣的完全焙烧、提高锗的浸出率、增加锗的资源利用效率开辟更为绿色的途径，具有广阔的应用前景。