劉全亨，王源菲(貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊(duì)，貴州 六盤(pán)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(nèi)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(kāi)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(zhì)環(huán)境的不同，地質(zhì)工作將氧化率小于10%的稱(chēng)為硫化礦石，氧化率高于30%的稱(chēng)為氧化礦石。對(duì)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(zhǔn)確測(cè)定硫化鋅精礦中的氧化鋅是地質(zhì)找礦及評(píng)價(jià)選礦工藝流程的重要指標(biāo)。對(duì)于鋅元素的分析有很多成熟的方法，比如針對(duì)高含量的鋅可以用EDTA容量法、極譜法等，對(duì)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(zhì)譜法等。相對(duì)元素測(cè)定的簡(jiǎn)單前處理，物相分析對(duì)前處理的要求非常高，主要存在以下問(wèn)題：(1)需要選擇合適的試劑，因礦物賦存狀態(tài)復(fù)雜，在前處理階段難以控制是否會(huì)發(fā)生副反應(yīng)、是否會(huì)選擇性的溶解、是否會(huì)形成難溶化合物阻礙反應(yīng)進(jìn)行等；(2)由于新試劑的引入是否會(huì)存在其他化學(xué)平衡的改變、是否會(huì)形成新的氧化還原環(huán)境加大副反應(yīng)程度等；(3)由于酸堿度的改變是否影響化學(xué)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(xué)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(shí)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(xué)分離。

目前針對(duì)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(yīng)，但與其他礦種反應(yīng)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(yīng)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(yīng)。所以用醋酸提取氧化鋅時(shí)應(yīng)加入適量抗壞血酸，防止副反應(yīng)發(fā)生；(2)氨水-碳酸銨提取。氨水具有強(qiáng)大的配位能力，氧化鋅可以與氨水發(fā)生配位反應(yīng)而溶解在溶液中，而硫化礦幾乎不反應(yīng)，從而達(dá)到分離效果。此方法對(duì)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(lái)提取氧化鋅。同時(shí)，由于氯化羥胺具有還原性，直接可以抑制Fe3+產(chǎn)生的副反應(yīng)。本文研究了不同提取體系對(duì)氧化鋅的提取效果，并對(duì)所選流程進(jìn)行了部分條件優(yōu)化，同時(shí)做了干擾實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)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(xué)試劑有限公司)；氯化羥胺(優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

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

表1 所用礦物含量

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)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(jīng)常搖動(dòng))，用慢速濾紙過(guò)濾，洗滌蒸發(fā)后，用EDTA容量法和原子吸收光譜法測(cè)定濾液中的鋅含量。

2 結(jié)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(shí)驗(yàn)方法提取，所得結(jié)果如表2所示，結(jié)果表明氨水-碳酸銨提取只能部分溶解異極礦，使結(jié)果產(chǎn)生負(fù)偏差，而醋酸能部分溶解閃鋅礦，使結(jié)果產(chǎn)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(chēng)取樣品加入不同體積的50%氯化羥胺溶液，浸取結(jié)果如表3所示，結(jié)果表明當(dāng)浸取液不足時(shí)，其優(yōu)先與菱鋅礦和水鋅礦反應(yīng)。當(dāng)與二者反應(yīng)完全后才與另外三種反應(yīng)，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(dá)99%以上。

表3 50%氯化羥胺溶液體積的影響

2.3 水浴浸取時(shí)間的影響

按實(shí)驗(yàn)方法，選擇50 mL 50%氯化羥胺溶液浸取，研究水浴加熱時(shí)間對(duì)浸取效率的影響，所得結(jié)果如表4所示，結(jié)果表明水浴浸取時(shí)間大于30分鐘，浸取率大于99%。

表4 水浴加熱浸取時(shí)間的影響

2.4 分析性能

將含有硫化礦的樣品加入事先測(cè)定過(guò)的氧化鋅礦物，混勻后按照上述優(yōu)化過(guò)的方法測(cè)定氧化鋅含量，所得結(jié)果如表5所示，結(jié)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(duì)氧化鋅的測(cè)定幾乎無(wú)影響。

表5 硫化礦干擾試驗(yàn)

2.5 純硫化礦提取試驗(yàn)

為驗(yàn)證純硫化礦對(duì)提取效果的影響，對(duì)單獨(dú)的硫化礦進(jìn)行了提取試驗(yàn)，所得結(jié)果如表6所示，結(jié)果表明硫化礦對(duì)提取效率影響較小。

表6 硫化礦提取試驗(yàn)

3 結(jié)語(yǔ)

研究了不同提取體系對(duì)氧化鋅的提取效率，雖然三種提取體系對(duì)氧化鋅的提取效率接近，但醋酸能使部分硫化礦溶解，使結(jié)果產(chǎn)生正偏差。氨水-碳酸銨體系不能完全溶解異極礦，使結(jié)果產(chǎn)生負(fù)偏差。通過(guò)溶液體積、浸取時(shí)間等條件優(yōu)化及分析性能與干擾分析，結(jié)果表明氯化羥胺提取體系適合于氧化鋅的提取，同時(shí)硫化礦對(duì)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(cè)定。