资源描述：
V 0 1 ．1 5№．4T r a n s ．N o n f e r r o u sM e t ．S o c ．C h i n aA u g ．2 0 0 5A r t i c l eI D 1 0 0 3 6 3 2 6 2 0 0 5 0 4 0 9 0 2 0 6F u n d a m e n t a ls t u d yo nu t i l i z a t i o no ft i na n dz i n c - b e a r i n gi r o nc o n c e n t r a t eb ys e l e c t i v ec h l o r i n a t i o n ①J I A N GT a o 姜涛 ，Z H A N GY u a n b o 张元波 ，H U A N GZ h u c h e n g 黄柱成 ，L IG u a n g - h u i 李光辉 ，G U OY u f e n g 郭宇峰 ，Y A N GY o n g - b i n 杨永斌 ，J I NY o n g s h i 金勇士 S c h o o lo fR e s o u r c e sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h ef e a s i b i l i t ya n dt e c h n o l o g i e so fc o m p r e h e n s i v er e c o v e r yo ft i n ，z i n c ，a r s e n i ca n di r o nf r o mt h ec o m -p l e xi r o no r e sb ys e l e c t i v ec h l o r i n a t i o nr o a s t i n gw e r es t u d i e db yt h e r m o d y n a m i ca n a l y s i sa n dr o a s t i n ge x p e r i m e n t s ．I n v e s t i g a t i o ns h o w st h a tt h ep r o d u c tp e l l e t sw i t ht h ec o m p r e s s i o ns t r e n g t ho f26 2 5N ／P ，t h et u m b l ei n d e xo f9 7 ．2 6 ％，t h ea b r a s i o ni n d e xo f1 ．3 5 ％，t i n ，a r s e n i ca n dz i n cr e s i d u eo f0 ．0 4 3 ％，0 ．0 4 6 ％a n d0 ．0 5 8 ％r e s p e c t i v e l yc a nb ea c h i e v e di fb a i l i n gac o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g0 ．3 9 ％t i n ，0 ．4 0 ％a r s e n i ca n d0 ．2 8 ％w i t ha d d i t i o no f8 ％c o k eb r e e z ea n d0 ．5 ％C a C l 2a n dr o a s t i n gt h ep e l l e t sa t10 6 0 10 8 0 ℃f o r4 0m i n ．T h ev o l a t i l i z a t i o no ft i n ，a r s e n i ca n dz i n ci s9 1 ．7 5 ％，9 3 ．4 2 ％a n d8 1 ．1 2 ％r e s p e c t i v e l y ．T h ep e r f o r m a n c e so ft h ep r o d u c tp e l l e t sa r ea b l et om e e tt h er e q u i r e m e n t so fb l a s tf u r n a c ei r o n m a k i n g K e yw o r d s s e l e c t i v ec h l o r i n a t i o n ；c o m p r e h e n s i v er e c o v e r y ；t i n ；z i n c ；c o m p l e xi r o no r eC L Cn u m b e r T F0 4 6D o c u m e n tc o d e AC h i n ai sr i c hi ni r o no r er e s o u r c e s 。b u tm o s to ft h e s eo r e sa r el o w - g r a d e ，p o l y m e t a l l i cr e f r a c t o r yo n e s [ I ，2 ] ．W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi r o na n ds t e e li n d u s t r y ，t h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no ft h e s eo r e si sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t ．T h ec o m p l e xi r o no r e sc o n t a i n i n gt i na n dz i n ca r et y p i c a li n t r a c t a b l eo n e s ，g r e a tr e s e r v e so fw h i c ha r ef o u n di nI n n e rM o n g o l i a ，G u a n g d o n g ，G u a n g x ia n dH u n a no fC h i n a ．H u a n g g a n gI r o nM i n eo fI n n e rM o n g o l i ai sal a r g e - s i z ec o m p l e xi r o no r ed e p o s i t ea s s o c i a t e dw i t hn o n f e r r o u se l e m e n t so ft i n ，a r s e n i c ，z i n ca n ds oo n [ 3 ’4 | ，a m o n gw h i c ht h er e s e r v eo fi r o ni sa b o v e1 ．1 1 0 8t ，a n dt h er e -s e r v e so ft i n ，a r s e n i ca n dz i n ca r er e s p e c t i v e l ya b o u t4 1 0 5 ，5 ．6 1 0 5a n d2 ．5 1 0 5t ．I ti sv e r yd i f f i c u l tt oe f f i c i e n t l yr e c o v e ra n du t i l i z ei r o n ，t i n ，a r s e n i ca n dz i n cf r o mt h e s eo r e sb e c a u s eo ft h ec o m p l e xa s s o c i a t i o no ft h e s ee l e m e n t s ．T h e1 i t e r a t u r e si n d i c a t et h a tal o to fr e s e a r c hh a sb e e nd o n es i n c e197 0 ，b u tt h em e t h o d sa r em a i n l yl i m i t e dt or e d u c t i o nr o a s t i n gt op r o d u c em e t a l l i cp e l l e t s L5 。．F u r t h e r m o r e ，t h e s em e t h o d sw i t hh i g hp r o d u c t i o nc o s t sa n dl o we f f i c i e n c yl a c ks y s t e m a t i c a lr e s e a r c ha n dh a v en o tb e e np u ti n t oc o m m e r c i a lp r o d u c t i o n ．T h e r e f o r e ，t h e s eo r e sh a v en o tb e e ne f f i c i e n t l yu t i -l i z e dh i t h e r t o ．B e c a u s eo ft h el o wm e l t i n gp o i n ta n dh i g hv o l a t i l i t yo fm o s tm e t a lc h l o r i d e s ，c h l o r i n a t i o nv o l a t i l i z a t i o nh a sb e e na d o p t e di ne x t r a c t i v em e t a l l u r g y ．T h em e t a le l e m e n t sa c c o m p a n i e da r ee a s yt ob et r a n s f e r r e di n t ot h e i rc h l o r i d e s ，s e l e c t i v e l yv o l a t i l i z e di n t og a s e o u sp h a s ea n dr e c o v e r e di nt h ed u s tc o l l e c t i n gs y s t e m [ 6 一引．I nt h i si n v e s t i g a t i o n ，an e wp r o c e s so ft i na n dz i n cr e c o v e r ya n dp r e p a r a t i o no fp e l l e t sf o rb l a s tf u r n a c ef r o mt i na n dz i n cc o n t a i n i n gi r o nc o n c e n t r a t eb yc h l o r i n a t i o nr o a s t i n gi sd e v e l o p e d ．2E X P E R I M E N T A L2 ．1C h a r a c t e r i s t i co fm a t e r i a lT h ei r o nc o n c e n t r a t ec o n t a i n i n gt i na n dz i n cu s e di nt h i si n v e s t i g a t i o ni st a k e nf r o mI n n e rM o n -g o l i aA u t o n o m o u sR e g i o no fC h i n a ．T h em a s sp e r c e n to fp a r t i c l e sb e l o w0 ．0 7 5m mo ft h ec o n c e n t r a t ei sf o u n dt ob e6 1 ．1 6 ％，a n dt h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o ni sl i s t e di nT a b l e1 ．I tc a nb es e e nf r o mT a b l e1t h a tt h ei r o nc o n -T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fi r o nc o n c e n t r a t e m a s sf r a c t i o n ，％T F eF e OS nA sZ nS i 0 2A 1 2 0 36 4 ．7 92 8 ．5 90 ．3 90 ．4 00 ．2 83 ．3 50 ．7 0C a OM g OP bPSI g n i t i o nl o s s2 ．1 90 ．2 10 ．0 1 70 ．0 2 20 ．2 51 ．2 3①R e c e i v e dd a l e 2 0 0 4 1 2 一1 0 ；A c c e p t e dd a t e 2 0 0 5 0 3 0 8C o r r e s p o n d e n c e J I A N GT a o ，P h D ；T e l 8 6 7 3 1 8 8 3 0 5 4 2 ；E m a i l j i a n g t a o m a i l ．C S U ．e d u ．e D ．． 万方数据 V 0 1 ．1 5№．4U t i l i z a t i o no ft i na n dz i n c - b e a r i n gi r o nc o n c e n t r a t e9 0 3 c e n t r a t eb e l o n g st om a g n e t i t et y p e [ 9 | ．T h ec o n t e n t so ft i na n dz i n ca r e0 ．3 9 ％a n d0 ．2 8 ％r e s p e c -t i v e l y ．e a c ho fw h i c he x c e e d st h e1 i m i t a t i o no fi r o n -m a k i n g E l0 | ．A n dt h ec o n t e n t so fS i 0 2a n dA 1 20 3a r e3 ．3 5 ％a n d0 ．7 0 ％r e s p e c t i v e l y ．M o r e o v e r ，t h e r ei s0 ．4 0 ％o fa r s e n i ci nt h es a m p l e ，w h i c hn e e d st ob er e m o v e do rr e c o v e r e d ．O p t i c a lm i c r o s c o p e O M a n ds c a n n i n ge l e c t r o n i cm i c r o s c o p e S E M o b s e r v a t i o n s F i g ．1 s h o wt h a tt i ni nt h ec o n c e n t r a t em o s t l yo c c u r sa sS n O ，i nf i n ei n t e r g r o w t ho ri n c l u s i o na n da1 i t t l ei nm o n o m e r ，a n dp a r t i a lS n 0 2i sa d h e r e n tt om a g n e t i t eo re n c a p s u l a t e db ys i l i c a t ea n df l u o r i t e ．A n da r s e n i ci nt h ec o n c e n t r a t ea l m o s to c c u r sa sF e A s S 2 ，a n dc l o s e l ya d h e r e st om a g n e t i t e ．T h ep r i m a r ye x i s t e n c em i n e r a l so fz i n ca r es p h a l e r i t ea n dc a l a m i n e i n c l u d i n gal i t t l eo fz i n co x i d e ，p a r to fw h i c ha r ee m b e d d e di nt h eg a n g u ea l o n ea n dm e t a s o m a t i c l yi n t e r g r o ww i t hm a g n e t i t ea n dg a n g u e ．T h eo t h e rm e t a l l i cm i n e r a l sh a r d l yc o n t a i nz i n c ．F i g ．1E x i s t e n c ef o r m so ft i n ，a r s e n i ca n dz i n ci nc o n c e n t r a t e s a 一1 一S n 0 2 ，2 一F e 3 0 4 ，3 一C a F 2 ； b 一1 一A s F e s 2 ，2 一F e 3 0 4 ，3 一Z n SI nt h i si n v e s t i g a t i o nc o k eb r e e z ei su s e da si n t e r n a lr e d u c t a n t s ．T h em a s sp e r c e n to fc o k ep a r t i c l e sb e l o w0 ．1 5m ma n d0 ．0 7 5m mi s1 0 0 ％a n da b o u t8 0 ％r e s p e c t i v e l y ，a n dt h ei n d u s t r i a la n a l y s e so fc o k eb r e e z ea r e1 i s t e di nT a b l e2 ．T a b l e2I n d u s t r i a la n a l y s i so fc o k eb r e e z e m a s sf r a c t i o n ，％F i x e dc a r b o nP e r c e n tv o l a t i l eP e r c e n ta s h8 4 ．5 51 ．4 71 3 ．9 8F u e lr a t i o t h er a t i oo ff i x e dc a r b o nt op e r c e n tv o l a t i l e i sa ni m p o r t a n tc r i t e r i o no fe o a lc o m b u s t i -b i l i t y ．w h i c hi sc l o s e l yc o r r e l a t e dt ot h ec o a lr e a c -t i v i t y [ 1 1 | ．T h eg r e a t e rt h ef u e lr a t i oi s ，t h ew o r s et h ec o m b u s t i b i l i t ya n dr e a c t i v i t ya r e ，a n dt h em o r eo b v i o u st h el i n g e r i n gc o m b u s t i o ni s ．F r o mT a b l e2 ，i tc a nb ec a l c u l a t e dt h a tt h er u e lr a t i oo fc o k eb r e e z ei s5 7 ．5 2 ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h ec o m b u s t i -b i l i t ya n dr e a c t i v i t yo fc o k eb r e e z ea r ei n f e r i o r ，s oi tc a no f f e rd u r a t i v ec o m b u s t i o na n df e e b l er e d u c -t i o na t m o s p h e r e ．2 ．2R e s e a r c hm e t h o d sT h ee x p e r i m e n t a lp r o c e s si n c l u d e sm i x i n g ，b a l l i n g ，d r y i n g ，p r e h e a t i n g ，r o a s t i n ga n ds oo n ．T h eg r e e nb a l li sp r e p a r e di nt h ed i s cp e l l e t i z e ro f1mi nd i a m e t e r ．T h eb e n c h - s c a l ee x p e r i m e n t so fp r e h e a t i n ga n dr o a s t i n ga r ec a r r i e do u ti nav e r t i c a le l e c t r i c a l l yh e a t e dt u b ef u r n a c ew i t ha ni n t e r n a la n de x t e r n a ld i a m e t e ro f8 0m ma n d1 0 0m mr e s p e c t i v e l y ．T h em i x t u r eo fN 2a n dC 0 2 ，w i t har a t i oo f2 1 ，a n dt h ef l o w r a t eo f1 0L ／m i na n d5L ／m i nr e s p e c t i v e l y 。i s1 e di n t of r o mt h eb o t t o mo ft h ef u r n a c e ．T h ee x p e r i m e n t a lf l o w s h e e ti ss h o w ni nF i g ．2 ．3C H L o R I N A T I o NT H E R M O D Y N A M I C So FI R o N ，T I N ，A R S E N I CA N DZ I N CT h e r m o d y n a m i ca n a l y s i si n d i c a t e st h a tt h es t a n d a r df o r m a t i o nf r e ee n t h a l p yo fF e Oa n dS n 0 2i sa p p r o a c h a b l e ，a n dt h er e d u c t i o nb a l a n c ec u r v e so fS n 0 2 s a n dS n O g a r ea l s op r o x i m a t e 0 1 2 0 ．T h e r e f o r e ．i ti sd i f f i c u l tt or e a l i z et h ee f f e c t i v ev o l a t i l i z a t i o no ft i ni nt h ef o r mo fS n O g b ys e l e c t i v er e d u c t i o nu n d e rt h ec o n d i t i o no ft h eo n l ye x i s t e n c eo fc a r b o n ．B u te f f e c t i v es e p a r a t i o no fS nf r o mF eb e c o m e se a s yi nt h ec o e x i s t e n c eo fc a r b o na n dc h l o -r i d e s ．O no n eh a n d ，c a r b o ni se a s i l yc o m p a t i b l ew i t h0 2 ，s ot h ep a r t i a lp r e s s u r ep r o d u c e db yc h l o r i n a t i o nr e a c t i o n si sd e c r e a s e d ；a n do nt h eo t h e rh a n d ，S n 0 2i se a s i l yi n v e r t e di n t oS n O g a n dS n 1 i nt h ep r e s e n c eo fc a r b o n [ 8 | ．T h e r e f o r e ，t h e r ew i l lb et h ef o l l o w i n gc h l o r i n a t i o nr e a c t i o n s S n 0 2 s 2 C 1 2 2 C S n C l 4 g 2 C 0 1 △伊／J 一一1 6 09 0 0 2 3 2 ．0 6 TS n O g C 1 2 一S n C l 2 g 1 ／2 0 z 2 △伊／J 一3 82 8 4 7 5 ．8 8 TS n 1 C 1 2 一S n C l 2 g 3 万方数据 ．9 0 4 ．T r a n s ．N o n f e r r o u sM e t ．S o c ．C h i n aA u g ．2 0 0 5F i g ．2E x p e r i m e n t a lf l o w s h e e t△伊／J 一一2 5 14 5 8 3 0 ．2 1 T△G ef o rt h ea b o v et h r e er e a c t i o n si sb e l o wz e r ow h e nt h et e m p e r a t u r ei sb e t w e e n8 0 0 ℃a n d12 0 0 ℃．I ti so b v i o u st h a tS n 0 2 s ，S n O g a n dS n 1 w i l le a s i l yf o r mS n C l 4 g o rS n C l 2 g a n dc a nb ev o l a t i l i z e df r o mt h eo r e s ．F o ra r s e n i c ，t h ef o l l o w i n gr e a c t i o nw i l lt a k ep l a c ea tf i r s td u r i n gc h l o r i n a t i o nr o a s t i n g 4 F e A s S 2 1 4 0 2 2 F e 2 0 3 A s 4 0 6 8 S 0 2 4 A s 40 6e x i s t ss t e a d i l yb e t w e e n2 5 ℃a n d9 0 0℃。a n dw i l lb ed e c o m p o s e di ft h et e m p e r a t u r ei sh i g h e r E 8 ] A s 4 0 6 2 A s 2 0 3 5 A s 20 3c a nb ec h l o r i n a t e di n t oA s C l 3 ，b u tA s 20 3h a sah i g h e rs t e a mp r e s s u r eb e c a u s eo fal o wb o i l i n gp o i n t a b o u t4 6 0 ℃ a tt h ec h l o r i n a t i o nr o a s t i n gt e m p e r a t u r e ．T h e r e f o r e ，o n c eA s 20 3i sf o r m e d ．i tw i l lb ev o l a t i l i z e di n t og a s e o u sp h a s ei nw h i c hal i t t l eo fi tm a yb ec h l o r i n a t e di n t oA s C l 3 ．S o 。a r s e n i ci sm o s t l yv o l a t i l i z e di nt h ef o r mo fA s 2 0 3 ．A sf a ra sZ n Oa n dF e Oa r ec o n c e r n e d ，t h e r ew i l lb et h ef o l l o w i n gr e a c t i o n si nt h ep r e s e n c eo fc h l o r i d e s Z n O 1 C h Z n C l 2 g t ／z 0 2 6 △∥／J 一8 0 0 7 2 ．8 TF e O 1 C 1 2 F e C l 2 g 1 ／20 2 7 △G 9 ／J 一一4 1 8 0 0 2 0 ．0 TB u ts e e nf r o mt h e △G 目一Tc h l o r i d ec u r v e so fM e C 卜C 1 2 [ 1 Z - 1 4 ] ，i nt h et h r e ec u r v e so fF e 口C 1 2 ，Z n O - C 1 2a n dS n O - C 1 2 ，t h ec u r v eo fF e 口C 1 2l i e si nt h eu p p e rs i d e ，Z n O - C 1 2i nt h em i d d l e ，a n dt h ec u r v eo fS n O - C 1 2i nt h e1 0 w e rs i d e ．I ts h o w sF e O 1 i sm o s td i f f i c u l tt ob ec h l o r i n a t e da m o n gt h et h r e eo x i d e s ，a n dS n O g i se a s yt ob et r a n s f e r r e di n t oS n C l 2 ．T h e r e f o r e ，i fo n l yt h ep r o p e rc h l o r i d ec o n t e n ta n dg i v e nv o l a t i l ec o n d i t i o n sa r ec o n t r o l l e d ，t i n ，a r s e n i ca n dz i n cc a nb ec h l o r i n a t e da n dv o l a t i l i z e ds t e pb ys t e p 。a n di r o nw i l ln o tb ec h l o r i n a t e da n dr e m a i ni nt h er o a s t e dp e l l e t s ．P r a c t i c a lc h l o r i n a t i o na g e n ti sc a l c i u mc h l o -r i d e ，a n dt h r o u g ht h ea c t i v a t i o no fg a n g u e s ，s u c ho f N 2a n d C 0 2a sS i 0 2a n dA 1 2 0 3 ，C a C l 2r e a c t sw i t h0 2a n dH 2 0t of o r mC 1 2o rH C li nt h ef o l l o w i n gc h l o r i n a t i o nr e a c t i o n s C a C l 2 S i 0 2 1 ／2 0 2 C a O S i 0 2 C 1 2 8 △伊／J 一6 59 6 0 3 4 ．8 9 TC a C l 2 A 1 2 0 3 1 ／2 0 2 C a O A 1 2 0 3 C 1 2 9 △伊／J 一1 4 04 0 0 5 6 ．2 3 TC a C l 2 S i 0 2 H 2 0 C a O S i 0 2 2 H C l 1 0 △伊／J 一1 7 52 0 0 1 0 3 ．5 5 TC a C l 2 A 1 2 0 3 H 2 0 C a 0 A 1 2 0 3 2 H C l 1 1 △G e ／J 1 9 97 0 0 1 2 4 ．8 9 TC o m p a r e dw i t hn oe x i s t e n c eo fS i 0 2a n dA 1 20 3g a n g u e s ，t h et r e n do fo x i d a t i o na n dh y d r o l y z a t i o no fC a C l 2i sa p p a r e n t l yi n c r e a s e da n dt h er e a c t i o ne -q u i l i b r i u mc o n s t a n tm u l t i p l e s1 0 4i nt h ee x i s t e n c eo ft h et w og a n g u e s [ 1 5 ，16 | ．F u r t h e r m o r e ，t h em e l t -i n gp o i n to fC a C l 2i so n l y7 7 2 ℃，a n dC a Og e n e r a t e di nt h eo x i d a t i o na n dh y d r o l y z a t i o nr e a c t i o n so fC a C l 2i se a s yt od i s
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