高硅钙氧硫混合铅锌精矿中锌的清洁提取与钙硫固定新工艺研究

本文推荐一种创新清洁工艺，通过碳热还原实现高硅钙氧硫混合铅锌精矿（HSC-PbZnOS）中锌的高效提取（98.9%），同时将硫固定为CaS（98.1%），避免SO2排放。研究揭示了ZnS与CaO在770℃形成中间相CaZnSO，1126℃以上分解为Zn(g)和CaS的反应路径，并突破性发现SiO2在1300℃还原条件下释放CaO的再生机制。该短流程技术为复杂锌资源工业化应用提供解决方案。

　　

Highlight

本研究通过热力学分析与实验验证，创新性提出从高硅钙氧硫混合铅锌精矿（HSC-PbZnOS）中提取锌并固定硫的清洁工艺。首次发现ZnS与CaO在770℃反应生成关键中间相CaZnSO，该相在1126℃以上被碳还原为气态锌（Zn(g)）和硫化钙（CaS），实现硫的闭环固定。

CaCO₃-ZnS-SiO₂-C体系的ΔG^θ-T反应图

热力学计算表明，CaCO₃在900℃优先分解为CaO，后者与ZnS反应生成CaZnSO。SiO₂虽会暂时消耗CaO形成硅酸盐，但在1300℃还原环境下硅酸盐分解，释放的CaO可重新参与硫固定反应，形成动态循环机制。

TG-DSC分析

在氩气氛围中，CaCO₃-ZnS体系的热重-差示扫描量热曲线显示：CaCO₃分解吸热峰出现在800-900℃，而CaZnSO的放热形成峰位于770℃附近。添加碳后，1126℃出现强烈吸热峰，对应CaZnSO的还原分解。

结论

该工艺通过"硫固定-碳热还原"协同作用，以CaO为硫载体、碳为还原剂，在1300℃实现锌挥发率98.9%和硫固定率98.1%。残渣主要为SiO₂和CaS，气态产物经氧化后获得高纯ZnO，为复杂锌资源开发提供绿色短流程方案。