硫化锌精矿中氧化锌的测定

刘全亨，王源菲(贵州省地矿局一一三地质大队，贵州 六盘水 553000)

0 引言

锌是制造业和电池行业的必须元素，也是人体内的必需元素。在自然界中，单一的锌矿床很少存在，基本与其他矿种伴生，目前开发的锌矿主要以闪锌矿(ZnS)为主，并伴生大量其他元素如铁、铜、铅、钒等。由于地质环境的不同，地质工作将氧化率小于10%的称为硫化矿石，氧化率高于30%的称为氧化矿石。对于每一种含锌矿物定量分析属于矿物物相分析的范畴，而准确测定硫化锌精矿中的氧化锌是地质找矿及评价选矿工艺流程的重要指标。对于锌元素的分析有很多成熟的方法，比如针对高含量的锌可以用EDTA容量法、极谱法等，对微量的锌可以用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。相对元素测定的简单前处理，物相分析对前处理的要求非常高，主要存在以下问题：(1)需要选择合适的试剂，因矿物赋存状态复杂，在前处理阶段难以控制是否会发生副反应、是否会选择性的溶解、是否会形成难溶化合物阻碍反应进行等；(2)由于新试剂的引入是否会存在其他化学平衡的改变、是否会形成新的氧化还原环境加大副反应程度等；(3)由于酸碱度的改变是否影响化学平衡。除了少数的矿物可以用磁选或浮选等方法分离外，大多数物相分析依然需要化学方法。而锌的主要矿物就是原生的硫化矿，主要是闪锌矿。同时伴有大量的次生矿物，最具代表性的有铁闪锌矿、菱锌矿、水锌矿、硅锌矿、异极矿、红锌矿、锌矾、皓矾等。除硫酸锌极易溶于水，可以直接加水震荡提取外，其余矿物均需要化学分离。

目前针对锌氧化矿物的分离，主要是用以下三种方法：(1)醋酸溶解。醋酸是弱酸，很容易与氧化矿发生反应，但与其他矿种反应较弱，所以醋酸是提取氧化锌的良好溶剂。它除了与氧化锌完全反应外，还可以使锌的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐完全溶解，但由于样品中含有部分Fe3+，易与闪锌矿中Zn发生氧化还原反应。所以用醋酸提取氧化锌时应加入适量抗坏血酸，防止副反应发生；(2)氨水-碳酸铵提取。氨水具有强大的配位能力，氧化锌可以与氨水发生配位反应而溶解在溶液中，而硫化矿几乎不反应，从而达到分离效果。此方法对于低氧化率的矿石尤为适用；(3)氯化羟胺提取。利用氯化羟胺的弱酸性来提取氧化锌。同时，由于氯化羟胺具有还原性，直接可以抑制Fe3+产生的副反应。本文研究了不同提取体系对氧化锌的提取效果，并对所选流程进行了部分条件优化，同时做了干扰实验。

1 实验部分

1.1 试剂

冰醋酸、氨水、碳酸铵、抗坏血酸(分析纯，成都金山化学试剂有限公司)；氯化羟胺(优级纯，国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 实验样品

本实验使用的硫化矿物样品均收集于黔西北矿集区，经X射线衍射、岩矿鉴定等分析，主要成分达80%～95%，含量如表1所示。

表1 所用矿物含量

1.3 实验方法

称取0.100 0～0.500 0上述矿物样品于300 mL锥形瓶中，加入100 mL一定浓度的提取液，沸水浴浸取1 h(期间经常摇动)，用慢速滤纸过滤，洗涤蒸发后，用EDTA容量法和原子吸收光谱法测定滤液中的锌含量。

2 结果与讨论

2.1 不同提取液的提取效果

分别配制20%醋酸-5%抗坏血酸溶液、50%氨水-10%碳酸铵溶液、50%氯化羟胺溶液，按实验方法提取，所得结果如表2所示，结果表明氨水-碳酸铵提取只能部分溶解异极矿，使结果产生负偏差，而醋酸能部分溶解闪锌矿，使结果产生正偏差，因此后续研究使用氯化羟胺体系。

表2 不同提取体系效果

2.2 浸取液体积的影响

选择氯化羟胺溶解体系，称取样品加入不同体积的50%氯化羟胺溶液，浸取结果如表3所示，结果表明当浸取液不足时，其优先与菱锌矿和水锌矿反应。当与二者反应完全后才与另外三种反应，因此必须放入足够的浸取液。本文选择50 mL 50%氯化羟胺溶液浸取，氧化锌浸出率达99%以上。

表3 50%氯化羟胺溶液体积的影响

2.3 水浴浸取时间的影响

按实验方法，选择50 mL 50%氯化羟胺溶液浸取，研究水浴加热时间对浸取效率的影响，所得结果如表4所示，结果表明水浴浸取时间大于30分钟，浸取率大于99%。

表4 水浴加热浸取时间的影响

2.4 分析性能

将含有硫化矿的样品加入事先测定过的氧化锌矿物，混匀后按照上述优化过的方法测定氧化锌含量，所得结果如表5所示，结果表明所优化的方法氧化锌回收率在99%以上，硫化矿物对氧化锌的测定几乎无影响。

表5 硫化矿干扰试验

2.5 纯硫化矿提取试验

为验证纯硫化矿对提取效果的影响，对单独的硫化矿进行了提取试验，所得结果如表6所示，结果表明硫化矿对提取效率影响较小。

表6 硫化矿提取试验

3 结语

研究了不同提取体系对氧化锌的提取效率，虽然三种提取体系对氧化锌的提取效率接近，但醋酸能使部分硫化矿溶解，使结果产生正偏差。氨水-碳酸铵体系不能完全溶解异极矿，使结果产生负偏差。通过溶液体积、浸取时间等条件优化及分析性能与干扰分析，结果表明氯化羟胺提取体系适合于氧化锌的提取，同时硫化矿对提取效率的影响并不显著。该方法可用于硫化锌精矿中氧化锌的测定。