第10卷增刊1 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
铅锌硫化矿富氧浸出热力学研究车望重，张廷安，古岩，吕国志，豆志河，刘燕(东北大学多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室，辽宁沈阳！110004)
VoL.10 Suppl. No.1
Apr.2010
摘要：结合铅锌硫化矿富氧浸出过程，进行热力学计算，分别得到了PbS-H,O系，ZnS-H,O系各物质的G值以及该体系下各反应对应的电位-pH表达式，并绘制出温度为160C、氧分压为1.0MPa、离子活度为1.0时，PbS-H,O 系、ZnS-H2O系、PbS-ZnS-HzO系的电位-pH图.图中存在着Zn*、PbSO和S单质稳定共存的区域，该区域的存在为铅锌硫化矿富氧没出过程铅与锌分离以及单质硫的生成提供了理论上的依据，从热力学的角度验证了铅锌硫化矿高氧浸出工艺的可行性
关键词：富氧没出：热力学；电位-pH图：PbS-H,O系；ZnS-H,O系；PbS-ZnS-HzO系
中图分类号：TF803.21 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)S1-0171-06
利用率[12)
电位-pH图是研究硫化锌高压浸出过程重要的热
矿产资源是国民经济建设的重要物资基础，在自然界中，锌的硫化矿主要以闪锌矿(ZnS)的形态而存在，结晶较粗，主要呈校角状或颗粒状；铅主要以方铅矿(PbS)的形态而存在，主要呈立方体或立方体与八面体的聚集体，少数呈粒状或致密块状。单的锌矿床或铅矿床在自然界中很少见，一般多与黄铁矿、磁黄铁矿、脉石接触连生，构成复合矿床。铅锌硫化矿嵌布方式有单纯与其他矿物接触结合式，沿其他矿物的裂隙浸入的浸蚀式，沿其他矿物的颗粒间充填的填隙式等[12]，按地球化学性质来分析，铅、锌均属亲硫元素族，它们在岩浆期后的热液作用下形成硫化矿物。由于铅、锌在成矿过程中富集与定位机制类似，因而常呈紧密共生，而且在热液作用过程中被其他元素相互置换，就赋予铅、锌硫化物矿床中往往伴生有贵金属及其他稀散元素，最常见的为铅锌矿中含锌的范围约为8.8%~16%[3-5)
随着矿产资源的不断开采，保有储量迅速减少，优
质矿床频于耗尽，而许多低品位矿送不到火法冶金的要求，因此，低品位矿的高压湿法冶金表现出了极大的潜力(6.)，目前，采用高压酸浸工艺处理锌精矿在国外已有许多研究，并在加拿大的科明科锌厂、弗林弗伦锌厂等投入工业应用，效果良好8-1，我国存在着大量低品味的铅锌硫化矿，此类矿石性质比较复杂，联布粒度不均针对此类硫化矿，可以采用优先浮选的方法得到铅锌互含较高的精矿，之后以浮选精矿为原料，采用高压富氧浸出工艺，使Zn以Zn*的形式进入浸出液，而Pb以 PbSO的形式进入渣中，实现铅锌分离，提高资源综合
力学依据，它将水溶液中基本反应的电位与pH值、离子活度的函数关系，在指定的温度、压力下表示在图上. 目前，能查找到的基本是常温常压下(25C，0.1MPa) 硫化物-水系的电位-pH图，对于高温高压体系下硫化矿浸出过程的电位-PH图很少有人进行系统的研究，王吉昆等11314在150℃C时对高铁闪锌矿等体系的电位-pH 图进行了研究。因此，在高压富氧条件下，研究铅锌硫化矿富氧浸出的酸度、温度、氧分压等因素对浸出过程的影响，同时通过热力学计算绘制出高温高压条件下 PbS-HzO系、ZnS-H,O系、PbS-ZnS-HzO系的电位-pH 图，并根据其来确定铅锌硫化矿富氧浸出的实验条件，
对保证浸出过程的顺利进行有着十分重要的意义 2热力学计算
2.1电位-pH图的绘制方法
湿法冶金反应过程可用下列通式表示
QA+mH*+Ze=bB+cH,0
根据Nernst等温方程式，平衡电势表达式为
(1)
(2)
=(RT/ZF)In[(α,-αg)/(α.)],
( 根据△G=-R7InK=-ZF@，已知反应中的△G，K 和中的任何一个值，可由式(3)求出该温度下的电位表达式.对于反应通式(1)，在电位-pH图中表示为一条斜率为-2.303(RTm/ZF)，截距为-2.303(RT/ZF)lg[ag/a^"
收稿日期：200908-12，修回日期：2009-10-20
基金项目：辽宁省优秀青年科技人才基金资助项目(编号：2005221012)：教育部高校博士点专项基金资助项目(编号：20050145029)
973计期资助项目(编号：2007CB13504)
作者简介：牟望重(1985-)，男，辽宁省本溪市人，颈士研究生，主要研究方向为高压渠法冶金，E-mail:mwz_01①163.com 万方数据