随着易处理矿产资源日渐缩少,高效利用低品位难处理复杂矿产资源变得十分有必要。这类矿产资源采用氧压酸浸工艺来处理具有独特优势,可以将低品位难处理复杂矿中的多种有价元素溶解到浸出液中,但是目前只关注主元素锌在高温高压溶出过程中的冶金行为及走向,而忽视了非主元素铟、银、钴在高温高压溶出过程中的冶金行为及走向,导致净化回收工艺不够完善,造成了一部分稀有金属资源的损失。因此本文以云南高铟闪锌矿为研究对象,探究高温高压体系下非主元素铟在浸出过程中的冶金行为。本文主要从高铟闪锌矿氧压酸浸过程中铟浸出热力学、工艺、动力学,以及微波加热条件下铟浸出机理分析等方面进行,主要研究工作及结论如下: (1)运用热力学软件Factsage,绘制出高温条件下S-H₂O、In-S-H₂O系电位-pH图。结果表明:随着浸出温度的增大,In³⁺与S的热力学稳定区域逐渐缩小,而其所对应的析出电位却逐步增大。 (2)在传统电加热条件下进行了高铟闪锌矿富氧加压浸出实验的研究,结果表明:随着液固比、浸出温度、初始酸度、氧分压的增大,铟的浸出率随之递增,而在一定的浸出时间内,铟的浸出率先增大,达到平衡后降低。铟浸出工艺的最佳条件为:液固比8:1、浸出温度150℃、初始酸度120g/L、氧分压1.0Mpa、浸出时间90min,铟的浸出率达到了91.08%。在微波加热条件下进行了高铟闪锌矿富氧加压浸出实验的研究,结果表明:伴随着液固比、浸出温度、初始酸度、氧分压、浸出时间的增大,铟的浸出率随之递增。铟浸出工艺的最佳条件为:液固比8:1、浸出温度150℃、初始酸度120g/L、氧分压1.0Mpa、浸出时间90min,铟的浸出率达到了88.60%。 (3)微波加热条件下铟浸出机理进行了分析,具体有: 1)探究了木质素在氧压酸浸中的作用,结果表明:木质素磺酸钙吸附在硫层表面后,其极性基团磺酸基伸向溶液,表现出亲水性,降低了硫层表面与水的界面张力,从而分离了硫层与矿粒。 2)通过木质素傅里叶变换红外光谱图,可以看到微波加热条件下磺酸基的吸光度明显小于水浴加热条件下的,说明微波辐射部分破坏了木质素中的磺酸基。又通过木质素添加量的单因素实验,表明:随着木质素加入量的增多,其在电加热和微波加热条件下的锌、铟浸出率基本一致,进一步验证了红外分析结果。 3)通过微波加热处理的原矿和未处理原矿的粒度和比表面积对比,结果可知,其二者几乎相等,说明在这种条件下微波对高铟闪锌矿没有明显地促进浸出作用。这主要是由于高铟闪锌矿中硅含量仅为0.82%,矿石中几乎全部为ZnS、FeS₂,导致微波加热时,矿粒的热膨胀系数几乎相同,不会造成颗粒边界断裂以及热应力裂纹。又通过不同浸出时间下,微波加热和电加热下锌和铟的浸出率对比实验,结果其浸出率几乎相等,进一步验证了分析结果。 (4)在传统电加热条件下进行了高铟闪锌矿氧压酸浸过程中铟浸出动力学实验的研究,结果表明: 1)采用“有固态产物层的液-固相浸出反应动力学模型”对铟浸出动力学进行了研究,可知其浸出速率受到界面化学反应控制,其表观活化能为69.735kJ/mol。 2)高铟闪锌矿氧压酸浸过程中铟浸出率随粒度减小、初始酸度增大、氧分压增大、浸出温度增大而增大,得到不同粒度、酸度、氧分压、浸出温度下铟浸出速率方程。