碱浸-电解法(以下简称碱法)是一种全新的湿法炼锌工艺，因其电解沉淀成粉状金属锌，可直接生产高纯金属锌粉。主要包括矿石或废渣的碱浸、浸出液净化、电解、焙烧、锌粉加工等生产过程。该工艺可利用低品位氧化锌矿或废渣为原料，具有工艺简单、金属回收率高、原料适应性强、产品质量好、环保和资源综合利用等优点。本文对含锌废渣和贫锌矿的碱浸动力学进行了研究，揭示了碱浸过程的反应机理，为工艺研究提供了指导。

一、试验材料和方法

(1)测试原材料

由于含锌废渣和贫氧化锌矿石中的锌主要以氧化锌和碳酸锌的形式存在，本文选取了一种含锌粉尘和碳酸锌作为研究对象。两种原料中所含元素的分析结果如表1所示。原料的x射线衍射图谱表明，在两种实验原料中，锌主要以氧化锌和碳酸锌的形式存在。本文分别对这两种锌化合物的碱浸出动力学进行了研究。

表1原料成分

动力学实验在2L三颈烧瓶中进行。浸出过程中，定期取出3mL溶液，分析锌含量，计算浸出率。浸出物料粒度为-0.09 ~+0.074 mm，即平均粒度为0.0825 mm，为了保持浸出剂浓度不变，液固比为50∶1。由于液固比大，浸出液中锌浓度低，用ICP分析锌浓度。

二。结果和讨论

(1)含锌烟灰碱浸出的动力学分析

不同温度下含锌烟尘(Zn0)在碱性溶液中的浸出率η与浸出时间的关系如图1所示。1-(1-η) 1/3随时间变化的结果如图2所示。从图中可以看出，1-(1-η) 1/3与时间成线性关系，直线的斜率就是该温度下反应的表观速率常数k。根据阿伦尼乌斯定理，在不同温度下，将一系列1nk值标绘到1/T，得到阿伦尼乌斯线性图。根据斜率，活化能为49.22kJ/mol。烟尘的浸出过程受化学反应控制。提高浸出率的主要途径是提高反应温度和NaOH溶液的浓度。

图1不同温度下含锌烟尘浸出率与浸出时间的关系

图2 1-(1-η) 1/3含锌粉尘与时间

由于1-(1-η) 1/3与浸出时间呈线性关系，活化能为49.22kJ/mol，搅拌强度试验结果表明浸出过程不受搅拌强度的影响，因此可以判断锌含量的关系曲线。

(2)碱浸碳酸锌的动力学分析

不同温度下碱溶液中碳酸锌的浸出率η与浸出时间的关系如图3所示。根据浸出实验数据分析，碳酸锌在碱性溶液中的浸出过程可分为两个阶段。第一阶段，0 ~ 6 min，1-(2/3) η-(1-η) 2/3与浸出时间呈线性关系(图4)。根据阿伦尼乌斯定理，表观活化能为19.95 kJ/mol。6 min后为1-(1-η) 1/3，与浸出时间呈线性关系(图5)，其表观活化能为46.54 kJ/mol。

图3不同温度下碳酸锌浸出率与浸出时间的关系

图4碳酸锌的1-(2/3) η-(1-η) 2/3随时间的变化曲线

图5碳酸锌的1-(1-η) 1/3随时间的变化曲线

因此，根据上述分析，可以判断碳酸锌在碱性溶液中浸出时，初始时间段受内扩散控制，而后续浸出过程受化学反应控制。这主要是因为实验选用的碳酸锌矿石是一种低品位矿石(锌品位为13.5%)，矿石中有许多不溶于碱溶液的惰性组分。在浸出的初始阶段，碱液在惰性层中的扩散速率限制了浸出反应速率。对于这种浸出过程，提高浸出率的主要途径是提高反应温度和NaOH溶液的浓度。此外，减小粒度也可以提高浸出率。但由于粒度过细，会在矿浆中形成大量的颗粒泥浆，使矿浆粘度增加，从而阻碍固体颗粒的溶解，浸出后固液分离困难。粒度测试结果表明，当粒度小于0.147 mm时，浸出率变化不大。

三。结论

含锌废料和贫锌矿中的氧化锌和碳酸锌在强碱溶液中具有良好的浸出效果。含锌粉尘(ZnO)在碱性溶液中的浸出过程符合1-(1-η) 1/3 = kt的关系，浸出过程受化学控制。提高浸出率的主要途径是提高反应温度和NaOH溶液的浓度。

贫碳酸锌矿石在碱性溶液中的浸出过程可分为两个阶段。在初始阶段，1-(2/3) η-(1-η) 2/3与浸出时间呈线性关系，活化能为19.95 kJ/mol；。6min后为1-(1-η) 1/3，与浸出时间呈线性关系，活化能为46.54 kJ/mol。表明初期受内扩散控制，而后续浸出过程受化学反应或混合控制。提高浸出率的主要途径是提高反应温度和NaOH溶液浓度，减小粒度，但当粒度小于0.147 mm时，浸出率变化不大。