异极矿热力学数据的测定研究

论文摘要

随着硫化锌资源的日益减少,难处理低品位氧化锌的合理开发和利用受到更多的关注。目前,低品位氧化锌的浸出研究主要集中于工艺条件的优化,对其浸出过程的热力学研究较少。异极矿是一种难处理的氧化锌矿物,其浸出过程热力学研究的前提条件是获得异极矿的基础热力学数据。因此,异极矿基础热力学数据的研究具有十分重要的意义。本文采用热重分析仪和差示扫描量热仪测定了异极矿和脱水异极矿脱水过程的热力学数据。采用红外光谱仪和X射线衍射光谱仪对反应中各物质的结构和晶型进行表征,进一步验证反应进行的程度。通过设计热力学循环,计算得到异极矿和脱水异极矿在标准状态下的热力学数据。根据得到的异极矿和脱水异极矿的△fGmΘ,对它们在各种浸出体系浸出反应的△rGmΘ进行了计算,并研究了其浸出条件对浸出率的影响。本文的主要研究结论如下：1.测定了五水硫酸铜的热力学数据和蓝宝石片的比热数据,验证了热重分析仪和差示扫描量热仪测定热力学数据的准确性。2.通过测定异极矿在573～998K的DSC曲线及异极矿和脱水异极矿在343～563K的比热数据,得到了异极矿脱水反应各步的反应焓变、脱水反应温度以及异极矿和脱水异极矿的摩尔热容与温度的函数关系式,并计算得到异极矿的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成熵、标准摩尔生成吉布斯自由能分别为-4007.156 kJ·mol-1,—1140.290J.mol-1·K-1,-3667.179 kJ·mol-1脱水异极矿的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成熵、标准摩尔生成吉布斯自由能分别为—3527.307 kJ·mol-1,-717.780 J.mol-1·K-1,一3313.301 kJ·mol-1。3.研究结果表明,在298.15K的标准状态下,异极矿不能溶解于碱、铵盐和氨-铵盐体系,可溶于酸；脱水异极矿能溶解于酸和氨-铵盐体系；但不能溶解于碱和铵盐体系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 氧化锌矿资源
• 1.2 氧化锌矿的冶炼
• 1.3 异极矿的性质和研究概况
• 1.3.1 异极矿的性质及晶体结构
• 1.3.2 异极矿的形成机制
• 1.3.3 异极矿的研究现状
• 1.4 热力学数据的获得方法
• 1.5 热分析手段
• 1.6 本课题的提出和研究内容
• 1.6.1 本课题的提出
• 1.6.2 本课题的研究内容
• 第二章 试剂、仪器与方法
• 2.1 实验试剂与仪器设备
• 2.2 晶相分析
• 2.3 结构分析
• 2.4 TG和DSC分析
• 2.4.1 热重分析仪（TG）
• 2.4.2 差示扫描量热仪（DSC）
• 2.4.3 TG、补偿式DSC的运行与操作
• 第三章 五水硫酸铜热力学数据和蓝宝石片比热数据的测定
• 3.1 五水硫酸铜热力学数据的测定
• 4·5H₂O的热重分析'>3.1.1 CuSO₄·5H₂O的热重分析
• 4·5H₂O的差示扫描量热分析'>3.1.2 CuSO₄·5H₂O的差示扫描量热分析
• 3.1.3 热力学循环的设计与计算
• 3.2 蓝宝石片比热数据的测定
• 3.3 本章小结
• 第四章 异极矿热力学数据的测定
• 4.1 异极矿和脱水异极矿的热重分析
• 4.2 异极矿和脱水异极矿的结构表征结果
• 4.2.1 异极矿和脱水异极矿的XRD分析
• 4.2.2 异极矿和脱水异极矿的红外分析
• 4.3 异极矿和脱水异极矿的差示扫描量热分析
• 4.4 摩尔热容
• 4.5 异极矿和脱水异极矿热力学循环的设计与计算
• 4.5.1 热力学循环的设计
• 4.5.2 异极矿和脱水异极矿热力学数据的计算
• 4.6 本章小结
• 第五章 异极矿热力学数据的应用
• rG_m^Θ及溶解条件计算'>5.1 异极矿浸出反应的△_rG_m^Θ及溶解条件计算
• 5.1.1 酸浸体系
• 5.1.2 碱浸体系
• 5.1.3 铵盐体系
• 5.1.4 氨-铵盐体系
• rG_m^Θ及溶解条件计算'>5.2 脱水异极矿浸出反应的△_rG_m^Θ及溶解条件计算
• 5.2.1 酸浸体系
• 5.2.2 碱浸体系
• 5.2.3 铵盐体系
• 5.2.4 氨-铵盐体系
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文和科研情况说明