專利名稱：一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法
技術領域：
本發明涉及一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，屬于濕法冶金領域。
背景技術：
在濕法冶金過程中，常常使用酸性溶液浸礦石，礦物中的鐵經常是以三價或者二價離子形式進入溶液。由于鐵在進行電沉積等后續工藝時存在較大危害，因此除鐵是濕法冶金中最為普遍和重要的一道工序。鋅冶煉過程中的沉淀除鐵問題，在濕法冶金中最具代表性。硫化鋅精礦一般含有5% 15%的鐵，浸出過程中鋅和其他有色金屬進入溶液時，鐵也不同程度地進入溶液。采用高溫高酸浸出工藝時，可使以鐵酸鋅形態(ZnFe2O4)存在的鋅浸出率達90%以上，顯著提高了金屬的提取率，但大量鐵也會轉入溶液，使浸出液中的含鐵量高達30g/L以上。為了從含鐵高的溶液中沉鐵，自上世紀60年代末以來，黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法作為新的沉鐵方法先后在工業上獲得應用。針鐵礦法所得針鐵礦型鐵渣結晶體大，夾帶有價金屬少，容易過濾。針鐵礦法是比利時老山公司發展應用的一種除鐵方法，1970年工業化。為了使針鐵礦沉淀順利，三價鐵的含量必須降低，使溶液中的Fe3+含量始終保持在lg/L左右，為了實現這一目標有兩條途徑:還原 氧化法(V.M法)和部分水解法(E.Z法)。溫州冶煉廠在部分水解法的基礎上開發了噴淋除鐵工藝，獲得良好的除鐵效果，提高了針鐵礦法除鐵效率。但是，噴淋除鐵法中和劑主要有氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、石灰、鋅焙砂等，氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等成本較高，適用于含鐵較少的浸出液，石灰作中和劑會生成石膏進入鐵渣影響鐵渣的品位；鋅焙砂作為冶煉廠的生產原料廉價、經濟，適合處理含鐵較高的浸出液，但是鋅焙砂作為冶煉原料，成分復雜、粒度不均、雜質較多、含有大量難溶物，以鋅焙砂作中和劑，將導致大量未溶鋅焙砂進入到鐵渣中，Zn、Pb、Ag等有價元素損失嚴重極大的影響冶煉廠的經濟效益，同時大量殘余鋅焙砂進入鐵渣且難以分離，嚴 重影響鐵渣品位(30 40%)，這將導致鐵渣綜合利用困難，大量堆放占用土地資源且污染環境。因此，加速浸出液中鐵的分離，提高沉淀渣的利用率要有針對性的研究出一種對高濃度鐵離子的分離行之有效的方法和工藝，使環境效益、經濟效益和社會效益三統一。
發明內容
本發明針對現有噴淋除鐵法工藝中利用鋅焙砂作中和劑時，大量未溶鋅焙砂進入到鐵渣中，難以分離，嚴重影響鐵渣品位(只有30 40wt%)，并且鋅焙砂中的Zn、Pb、Ag等有價元素損失嚴重等缺陷，目的在于提供一種方法簡單，操作方便、快速，酸性浸出液除鐵徹底，能回收高品位鐵渣(含量不少于55wt%)和Cu、Pb、Ag等有價金屬的方法。本發明提供了一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，該方法是將濕法冶鋅的酸性浸出液經氧化劑氧化后得到氧化浸出液；將得到的氧化浸出液以維持反應槽中Fe3+含量小于lg/L的噴淋方式加入到反應槽中，同時向反應槽中持續加入一 100 + 400目鋅焙砂，在溫度為80 90°C，pH為2 3的條件下發生水解反應；水解反應完成后將得到的礦漿通過分級機分級，分離出未反應完全的鋅焙砂后，余下礦漿經絮凝沉降、過濾后回收沉淀；沉淀經pH為2 3的酸溶液洗滌，焙燒后得到鐵渣。所述的鋅焙砂的摩爾用量為氧化浸出液中Fe3+水解反應產生酸理論摩爾量的2 3倍。所述的攪拌速度為800 1000r/min。所述的氧化劑中氧化活性成分的摩爾量為將浸出液中Fe2+全部氧化成Fe3+所需理論摩爾量的1.25 1.5倍。所述的氧化劑包括空氣、氧氣、二氧化錳或雙氧水中一種或幾種；其中，氧化活性成分分別為氧氣、氧氣、二氧化錳、過氧化氫。所述的洗滌是用pH為2 3酸溶液浸泡沉淀，其中，固液比為1:4 5。所述的酸溶液是pH為2 3的硫酸溶液。所述的焙燒溫度為550 650°C。所述的焙燒時間為10 20min。所述的絮凝沉降所用到的絮凝劑為聚丙烯酸、陰離子聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺中的一種。所述未反應完全的鋅焙砂返回浸出工藝，浸出其中的有價金屬元素。從濕法冶鋅工 藝中的酸性浸出液中除鐵并回收富含鐵鐵渣的具體方法:第一步:鋅焙砂的制備將鋅焙砂篩取一 100 +400目鋅焙砂；第二步:Fe2+氧化向浸出液中加入氧化劑，將浸出液中的二價鐵完全氧化為Fe3+ ；所述的氧化劑中氧化活性成分的摩爾量為將浸出液中Fe2+全部氧化成Fe3+所需理論摩爾量的1.25 1.5倍；所述的氧化劑包括空氣、氧氣、二氧化錳或雙氧水中一種或幾種；其中，氧化活性成分分別為氧氣、氧氣、二氧化錳、過氧化氫；第三步:浸出液噴淋-中和水解調節反應槽溫度80 90°C,以噴淋的方式向反應槽中噴入氧化后的浸出液,噴淋速度保證反應槽中Fe3+含量大于O且小于lg/L，同時向反應槽中加入一 100 +400目鋅焙砂作中和劑，以800 1000r/min的速度攪拌，保證溶液pH在2 3 ;第四步:鋅焙砂預先分離水解完成后，以分級機對礦漿進行分級，分離未反應完全的鋅焙砂；分離出的鋅焙砂主要用于浸出，回收其中的Zn、Pb、Ag等有價金屬元素；第五步:絮凝沉降將剩余的礦漿轉入沉降槽，加入絮凝劑，進行絮凝沉降；絮凝劑為聚丙烯酸、陰離子聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺中的一種；第六步:沉降渣過濾、洗滌將所得沉降渣過濾，并以pH為2 3的硫酸溶液進行浸泡；固液比為1:4 5，脫出夾帶的雜質；
第七步:焙燒將濾渣在550 650 °C下焙燒10 20min后得到富含鐵鐵渣(鐵含量不少于55wt%)0本發明技術原理:通過發明人反復試驗，發現以噴淋方式控制反應槽中Fe3+在較低的濃度(含量小于lg/L)，再結合溫度、pH值等條件，能促進針鐵礦形成較大的晶粒，并且通過采用一 100 +400目鋅焙砂作中和劑，該粒度大小的顆粒鋅焙砂作中和劑，在中和水解完成后鋅焙砂還擁有較大粒度，這樣鋅焙砂與水解產物比重、粒度存在巨大差異；在此前提條件下，發明人首次采用選礦用的分級機利用鋅焙砂與水解產物比重、粒度的巨大差異，實現快速初步分級，分離未反應完全的鋅焙砂渣；分級后的礦漿轉入沉降槽，得到沉降渣以PH2 3的酸液進行洗滌，洗滌夾帶、吸附在鐵渣表面的雜質，進一步提高了鐵渣的品味；同時在中和過程中溶液pH大約為2 3，這種酸度只能溶解鋅焙砂中易于溶解的氧化鋅成分，至于Zn、Pb、Ag等則較難溶解，故而在未反應完的細焙砂中得到富集，通過分級后回收的未溶鋅焙砂返回冶金浸出系統，有效回收在這些有價金屬元素。本發明的有益效果:本發明濕法冶鋅的酸性浸出液中鐵含量凈化徹底，不大于10mg/L,回收的鐵渣鐵品位達到55%以上，鐵渣中鋅含量不大于3%，直接可作為鋼鐵廠原料，不僅解決了鐵渣堆放、污染環境問題，而且提高了資源利用率；有效回收Zn、Pb、Ag等有價金屬元素，得到了資源的充分利用；工藝方法簡單、操作方便、快速，特別適于濕法冶鋅酸性浸出液中鐵的分離與利用。
具體實施例方式以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明。實施例1:利用本工藝方法處理Fe3+含量為11.2g/L、Fe2+含量為3g/L的硫酸鋅溶液。首先，對鋅焙砂進行分級，篩取一 100 +400目鋅焙砂作中和劑；其次，向浸出液中加入濃度為30%的雙氧水3mL將Fe2+全部氧化為Fe3+ ;然后以噴淋的方式將浸出液加入到反應槽中，保證反應槽中Fe3+濃度小于lg/L，同時加入中和劑控制溶液pH2 3，并保證反應溫度為80 90°C,攪拌速度800 1000r/min ;水解完成后降低攪拌速度至100r/min,進行沉降分級分離粗鋅焙砂，上層礦漿打入沉降槽加入絮凝劑非離子型聚丙烯酰胺0.2mg/L進行絮凝沉降，沉降渣經過濾、以pH為2 3的硫酸溶液進行浸泡(固液比為1:4 5)，再600°C焙燒即為所得鐵渣。表I粗焙砂及中和渣分析結果
權利要求
1.一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，其特征在于，將濕法冶鋅的酸性浸出液經氧化劑氧化后得到氧化浸出液；將得到的氧化浸出液以維持反應槽中Fe3+含量小于lg/L的噴淋方式加入到反應槽中，同時向反應槽中持續加入一 100 + 400目鋅焙砂，在溫度為80 90°C，pH為2 3的條件下攪拌，發生水解反應；水解反應完成后將得到的礦漿通過分級機分級，分離出未反應完全的鋅焙砂后，余下礦漿經絮凝沉降、過濾后回收沉淀；沉淀經pH為2 3的酸溶液洗滌，焙燒后得到鐵渣。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鋅焙砂的摩爾用量為氧化浸出液中Fe3+水解反應產生酸理論摩爾量的2 3倍。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的攪拌速度為800 1000r/min。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧化劑中氧化活性成分的摩爾量為將浸出液中Fe2+全部氧化成Fe3+所需理論摩爾量的1.25 1.5倍。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的氧化劑包括空氣、氧氣、二氧化錳或雙氧水中一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的洗滌是用pH為2 3酸溶液浸泡沉淀，其中，固液比為1:4 5。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液是pH為2 3的硫酸溶液。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的焙燒溫度為550 650°C。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的焙燒時間為10 20min。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的絮凝沉降所用到的絮凝劑為聚丙烯酸、陰離子聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，該方法是將濕法冶鋅的酸性浸出液經氧化劑氧化后得到氧化浸出液；將得到的氧化浸出液以維持反應槽中Fe3+含量小于1g/L的噴淋方式加入到反應槽中，同時向反應槽中持續加入－100～＋400目鋅焙砂，在溫度為80～90℃，pH為2～3的條件下發生水解反應；水解反應完成后將得到的礦漿通過分級機分級，分離出未反應完全的鋅焙砂后，余下礦漿經絮凝沉降、過濾后回收沉淀；沉淀經pH為2～3的酸溶液洗滌，焙燒后得到鐵渣，該方法簡單，操作方便、快速，酸性浸出液除鐵徹底，回收的鐵渣品位高，同時有效回收Cu、Pb、Ag等有價金屬。
文檔編號C22B3/44GK103194602SQ20131009549
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者孫偉, 韓海生, 劉文莉, 唐鴻鵠 申請人:中南大學