Extraction and kinetic analysis of Pb and Sr from the leaching residue of zinc oxide ore

  • PDF / 1,310,549 Bytes
  • 9 Pages / 592.8 x 841.98 pts Page_size
  • 76 Downloads / 197 Views

DOWNLOAD

REPORT


Extraction and kinetic analysis of Pb and Sr from the leaching residue of zinc oxide ore Xiao-yi Shen 1), Yuan-yong Liang 1), Hong-mei Shao 2), Yi Sun 1), Yan Liu 1), and Yu-chun Zhai 1) 1) Key Laboratory for Ecological Utilization of Multimetallic Mineral of Ministry of Education, School of Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110819, China 2) School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China (Received: 13 November 2019; revised: 17 December 2019; accepted: 20 December 2019)

Abstract: NH4HCO3 conversion followed by HCl leaching was performed and proven to be effective in extracting Pb and Sr from zinc extracted residual. The mechanism and operating conditions of NH4HCO3 conversion, including molar ratio of NH4HCO3 to zinc extracted residual, NH4HCO3 concentration, conversion temperature, conversion time, and stirring velocity, were discussed, and operating conditions were optimized  by  the  orthogonal  test.  Experimental  results  indicate  that  NH4HCO3  conversion  at  temperatures  ranging  from  25  to  85°C  follows  the shrinking unreacted core model and is controlled by inner diffusion through the product layer. The extraction ratios of Pb and Sr under optimized  conditions  reached  85.15%  and  87.08%,  respectively.  Moreover,  the  apparent  activation  energies  of  Pb  and  Sr  were  13.85  and 13.67 kJ·mol−1, respectively. Keywords: zinc extraction residual; NH4HCO3 conversion; HCl leaching; Pb; Sr; reaction mechanism; kinetics

 

1. Introduction Pb and its compounds are used in several applications, including Pb batteries, pyrotechnics, X-ray absorptive coatings, and Pb glasses, but the heavy metal is a hazardous element in the environment because of its toxicity to organisms [1]. The pollution generated by Pb has become a global issue [2]. Anthropogenic discharge of Pb should be strictly restricted. Because  of  the  gradual  depletion  of  Pb  sulfide  ores  and  the heavy pollution  brought  about  by  pyrometallurgical   processes, exploitation of Pb oxidized minerals, including lowgrade Pb–Zn ore, lead–acid-battery paste, and its secondary smelting residues,  using  hydrometallurgical  routes   employing various agents, such as acids, chlorides, and NaOH, has been  paid  increased  attention  [3–7].  Sr  shows  the  lowest abundance among alkaline earth metals, and Sr compounds, such as Sr(NO3)2 and SrCl2, are usually prepared from SrCO3 obtained  by  celestite  mineral  [8–11].  SrCO3,  as  one  of  the more important Sr compounds currently available, has been widely used in a variety of fields, including cathode ray tubes for  TV  imaging,  photocatalysts  for  degradation  of  organic pollutants,  and  advanced  ceramic  materials  [8,12].  Wellknown extraction processes for Sr include the black ash and    

direct conversion methods [8,12–14]. Unfortunately, the high energy  consumption  required  by  the  black  ash  method,  as well as the heavy pollution it causes, has led to a loss of interest in its use [10,12–14]. Metallo