硫化鋅精礦中氧化鋅的測定

劉全亨，王源菲(貴州省地礦局一一三地質大隊，貴州 六盤水 553000)

0 引言

鋅是制造業(yè)和電池行業(yè)的必須元素，也是人體內的必需元素。在自然界中，單一的鋅礦床很少存在，基本與其他礦種伴生，目前開發(fā)的鋅礦主要以閃鋅礦(ZnS)為主，并伴生大量其他元素如鐵、銅、鉛、釩等。由于地質環(huán)境的不同，地質工作將氧化率小于10%的稱為硫化礦石，氧化率高于30%的稱為氧化礦石。對于每一種含鋅礦物定量分析屬于礦物物相分析的范疇，而準確測定硫化鋅精礦中的氧化鋅是地質找礦及評價選礦工藝流程的重要指標。對于鋅元素的分析有很多成熟的方法，比如針對高含量的鋅可以用EDTA容量法、極譜法等，對微量的鋅可以用原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質譜法等。相對元素測定的簡單前處理，物相分析對前處理的要求非常高，主要存在以下問題：(1)需要選擇合適的試劑，因礦物賦存狀態(tài)復雜，在前處理階段難以控制是否會發(fā)生副反應、是否會選擇性的溶解、是否會形成難溶化合物阻礙反應進行等；(2)由于新試劑的引入是否會存在其他化學平衡的改變、是否會形成新的氧化還原環(huán)境加大副反應程度等；(3)由于酸堿度的改變是否影響化學平衡。除了少數(shù)的礦物可以用磁選或浮選等方法分離外，大多數(shù)物相分析依然需要化學方法。而鋅的主要礦物就是原生的硫化礦，主要是閃鋅礦。同時伴有大量的次生礦物，最具代表性的有鐵閃鋅礦、菱鋅礦、水鋅礦、硅鋅礦、異極礦、紅鋅礦、鋅礬、皓礬等。除硫酸鋅極易溶于水，可以直接加水震蕩提取外，其余礦物均需要化學分離。

目前針對鋅氧化礦物的分離，主要是用以下三種方法：(1)醋酸溶解。醋酸是弱酸，很容易與氧化礦發(fā)生反應，但與其他礦種反應較弱，所以醋酸是提取氧化鋅的良好溶劑。它除了與氧化鋅完全反應外，還可以使鋅的硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽完全溶解，但由于樣品中含有部分Fe3+，易與閃鋅礦中Zn發(fā)生氧化還原反應。所以用醋酸提取氧化鋅時應加入適量抗壞血酸，防止副反應發(fā)生；(2)氨水-碳酸銨提取。氨水具有強大的配位能力，氧化鋅可以與氨水發(fā)生配位反應而溶解在溶液中，而硫化礦幾乎不反應，從而達到分離效果。此方法對于低氧化率的礦石尤為適用；(3)氯化羥胺提取。利用氯化羥胺的弱酸性來提取氧化鋅。同時，由于氯化羥胺具有還原性，直接可以抑制Fe3+產生的副反應。本文研究了不同提取體系對氧化鋅的提取效果，并對所選流程進行了部分條件優(yōu)化，同時做了干擾實驗。

1 實驗部分

1.1 試劑

冰醋酸、氨水、碳酸銨、抗壞血酸(分析純，成都金山化學試劑有限公司)；氯化羥胺(優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 實驗樣品

本實驗使用的硫化礦物樣品均收集于黔西北礦集區(qū)，經X射線衍射、巖礦鑒定等分析，主要成分達80%～95%，含量如表1所示。

表1 所用礦物含量

1.3 實驗方法

稱取0.100 0～0.500 0上述礦物樣品于300 mL錐形瓶中，加入100 mL一定濃度的提取液，沸水浴浸取1 h(期間經常搖動)，用慢速濾紙過濾，洗滌蒸發(fā)后，用EDTA容量法和原子吸收光譜法測定濾液中的鋅含量。

2 結果與討論

2.1 不同提取液的提取效果

分別配制20%醋酸-5%抗壞血酸溶液、50%氨水-10%碳酸銨溶液、50%氯化羥胺溶液，按實驗方法提取，所得結果如表2所示，結果表明氨水-碳酸銨提取只能部分溶解異極礦，使結果產生負偏差，而醋酸能部分溶解閃鋅礦，使結果產生正偏差，因此后續(xù)研究使用氯化羥胺體系。

表2 不同提取體系效果

2.2 浸取液體積的影響

選擇氯化羥胺溶解體系，稱取樣品加入不同體積的50%氯化羥胺溶液，浸取結果如表3所示，結果表明當浸取液不足時，其優(yōu)先與菱鋅礦和水鋅礦反應。當與二者反應完全后才與另外三種反應，因此必須放入足夠的浸取液。本文選擇50 mL 50%氯化羥胺溶液浸取，氧化鋅浸出率達99%以上。

表3 50%氯化羥胺溶液體積的影響

2.3 水浴浸取時間的影響

按實驗方法，選擇50 mL 50%氯化羥胺溶液浸取，研究水浴加熱時間對浸取效率的影響，所得結果如表4所示，結果表明水浴浸取時間大于30分鐘，浸取率大于99%。

表4 水浴加熱浸取時間的影響

2.4 分析性能

將含有硫化礦的樣品加入事先測定過的氧化鋅礦物，混勻后按照上述優(yōu)化過的方法測定氧化鋅含量，所得結果如表5所示，結果表明所優(yōu)化的方法氧化鋅回收率在99%以上，硫化礦物對氧化鋅的測定幾乎無影響。

表5 硫化礦干擾試驗

2.5 純硫化礦提取試驗

為驗證純硫化礦對提取效果的影響，對單獨的硫化礦進行了提取試驗，所得結果如表6所示，結果表明硫化礦對提取效率影響較小。

表6 硫化礦提取試驗

3 結語

研究了不同提取體系對氧化鋅的提取效率，雖然三種提取體系對氧化鋅的提取效率接近，但醋酸能使部分硫化礦溶解，使結果產生正偏差。氨水-碳酸銨體系不能完全溶解異極礦，使結果產生負偏差。通過溶液體積、浸取時間等條件優(yōu)化及分析性能與干擾分析，結果表明氯化羥胺提取體系適合于氧化鋅的提取，同時硫化礦對提取效率的影響并不顯著。該方法可用于硫化鋅精礦中氧化鋅的測定。