CN103194602A

CN103194602A - 一种湿法冶锌工艺除铁并回收富含铁铁渣的方法

Info

Publication number: CN103194602A
Application number: CN2013100954922A
Authority: CN
Inventors: 孙伟; 韩海生; 刘文莉; 唐鸿鹄
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开了一种湿法冶锌工艺除铁并回收富含铁铁渣的方法，该方法是将湿法冶锌的酸性浸出液经氧化剂氧化后得到氧化浸出液；将得到的氧化浸出液以维持反应槽中Fe³⁺含量小于1g/L的喷淋方式加入到反应槽中，同时向反应槽中持续加入－100～＋400目锌焙砂，在温度为80～90℃，pH为2～3的条件下发生水解反应；水解反应完成后将得到的矿浆通过分级机分级，分离出未反应完全的锌焙砂后，余下矿浆经絮凝沉降、过滤后回收沉淀；沉淀经pH为2～3的酸溶液洗涤，焙烧后得到铁渣，该方法简单，操作方便、快速，酸性浸出液除铁彻底，回收的铁渣品位高，同时有效回收Cu、Pb、Ag等有价金属。

Description

一种湿法冶锌工艺除铁并回收富含铁铁渣的方法

技术领域

本发明涉及一种湿法冶锌工艺除铁并回收富含铁铁渣的方法，属于湿法冶金领域。

背景技术

在湿法冶金过程中，常常使用酸性溶液浸矿石，矿物中的铁经常是以三价或者二价离子形式进入溶液。由于铁在进行电沉积等后续工艺时存在较大危害，因此除铁是湿法冶金中最为普遍和重要的一道工序。锌冶炼过程中的沉淀除铁问题，在湿法冶金中最具代表性。硫化锌精矿一般含有5%～15%的铁，浸出过程中锌和其他有色金属进入溶液时，铁也不同程度地进入溶液。采用高温高酸浸出工艺时，可使以铁酸锌形态(ZnFe₂0₄)存在的锌浸出率达90%以上，显著提高了金属的提取率，但大量铁也会转入溶液，使浸出液中的含铁量高达30g/L以上。为了从含铁高的溶液中沉铁，自上世纪60年代末以来，黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法作为新的沉铁方法先后在工业上获得应用。

针铁矿法所得针铁矿型铁渣结晶体大，夹带有价金属少，容易过滤。针铁矿法是比利时老山公司发展应用的一种除铁方法，1970年工业化。为了使针铁矿沉淀顺利，三价铁的含量必须降低，使溶液中的Fe³⁺含量始终保持在1g/L左右，为了实现这一目标有两条途径：还原～氧化法（V.M法）和部分水解法（E.Z法）。温州冶炼厂在部分水解法的基础上开发了喷淋除铁工艺，获得良好的除铁效果，提高了针铁矿法除铁效率。但是，喷淋除铁法中和剂主要有氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、石灰、锌焙砂等，氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等成本较高，适用于含铁较少的浸出液，石灰作中和剂会生成石膏进入铁渣影响铁渣的品位；锌焙砂作为冶炼厂的生产原料廉价、经济，适合处理含铁较高的浸出液，但是锌焙砂作为冶炼原料，成分复杂、粒度不均、杂质较多、含有大量难溶物，以锌焙砂作中和剂，将导致大量未溶锌焙砂进入到铁渣中，Zn、Pb、Ag等有价元素损失严重极大的影响冶炼厂的经济效益，同时大量残余锌焙砂进入铁渣且难以分离，严重影响铁渣品位（30～40%），这将导致铁渣综合利用困难，大量堆放占用土地资源且污染环境。

因此，加速浸出液中铁的分离，提高沉淀渣的利用率要有针对性的研究出一种对高浓度铁离子的分离行之有效的方法和工艺，使环境效益、经济效益和社会效益三统一。

发明内容

本发明针对现有喷淋除铁法工艺中利用锌焙砂作中和剂时，大量未溶锌焙砂进入到铁渣中，难以分离，严重影响铁渣品位（只有30～40wt%），并且锌焙砂中的Zn、Pb、Ag等有价元素损失严重等缺陷，目的在于提供一种方法简单，操作方便、快速，酸性浸出液除铁彻底，能回收高品位铁渣（含量不少于55wt%）和Cu、Pb、Ag等有价金属的方法。

本发明提供了一种湿法冶锌工艺除铁并回收富含铁铁渣的方法，该方法是将湿法冶锌的酸性浸出液经氧化剂氧化后得到氧化浸出液；将得到的氧化浸出液以维持反应槽中Fe³⁺含量小于1g/L的喷淋方式加入到反应槽中，同时向反应槽中持续加入－100～＋400目锌焙砂，在温度为80～90℃，pH为2～3的条件下发生水解反应；水解反应完成后将得到的矿浆通过分级机分级，分离出未反应完全的锌焙砂后，余下矿浆经絮凝沉降、过滤后回收沉淀；沉淀经pH为2～3的酸溶液洗涤，焙烧后得到铁渣。

所述的锌焙砂的摩尔用量为氧化浸出液中Fe³⁺水解反应产生酸理论摩尔量的2～3倍。

所述的搅拌速度为800～1000r/min。

所述的氧化剂中氧化活性成分的摩尔量为将浸出液中Fe²⁺全部氧化成Fe³⁺所需理论摩尔量的1.25～1.5倍。

所述的氧化剂包括空气、氧气、二氧化锰或双氧水中一种或几种；其中，氧化活性成分分别为氧气、氧气、二氧化锰、过氧化氢。

所述的洗涤是用pH为2～3酸溶液浸泡沉淀，其中，固液比为1:4～5。

所述的酸溶液是pH为2～3的硫酸溶液。

所述的焙烧温度为550～650℃。

所述的焙烧时间为10～20min。

所述的絮凝沉降所用到的絮凝剂为聚丙烯酸、阴离子聚丙烯酰胺或非离子型聚丙烯酰胺中的一种。

所述未反应完全的锌焙砂返回浸出工艺，浸出其中的有价金属元素。

从湿法冶锌工艺中的酸性浸出液中除铁并回收富含铁铁渣的具体方法：

第一步：锌焙砂的制备

将锌焙砂筛取－100～+400目锌焙砂；

第二步：Fe²⁺氧化

向浸出液中加入氧化剂，将浸出液中的二价铁完全氧化为Fe³⁺；

所述的氧化剂中氧化活性成分的摩尔量为将浸出液中Fe²⁺全部氧化成Fe³⁺所需理论摩尔量的1.25～1.5倍；

所述的氧化剂包括空气、氧气、二氧化锰或双氧水中一种或几种；其中，氧化活性成分分别为氧气、氧气、二氧化锰、过氧化氢；

第三步：浸出液喷淋-中和水解

调节反应槽温度80～90℃，以喷淋的方式向反应槽中喷入氧化后的浸出液，喷淋速度保证反应槽中Fe³⁺含量大于0且小于1g/L，同时向反应槽中加入－100～+400目锌焙砂作中和剂，以800～1000r/min的速度搅拌，保证溶液pH在2～3；

第四步：锌焙砂预先分离

水解完成后，以分级机对矿浆进行分级，分离未反应完全的锌焙砂；分离出的锌焙砂主要用于浸出，回收其中的Zn、Pb、Ag等有价金属元素；

第五步：絮凝沉降

将剩余的矿浆转入沉降槽，加入絮凝剂，进行絮凝沉降；

絮凝剂为聚丙烯酸、阴离子聚丙烯酰胺或非离子型聚丙烯酰胺中的一种；

第六步：沉降渣过滤、洗涤

将所得沉降渣过滤，并以pH为2～3的硫酸溶液进行浸泡；固液比为1:4～5，

脱出夹带的杂质；

第七步：焙烧

将滤渣在550～650℃下焙烧10～20min后得到富含铁铁渣（铁含量不少于55wt%）。

本发明技术原理：通过发明人反复试验，发现以喷淋方式控制反应槽中Fe³⁺在较低的浓度（含量小于1g/L），再结合温度、pH值等条件，能促进针铁矿形成较大的晶粒，并且通过采用－100～+400目锌焙砂作中和剂，该粒度大小的颗粒锌焙砂作中和剂，在中和水解完成后锌焙砂还拥有较大粒度，这样锌焙砂与水解产物比重、粒度存在巨大差异；在此前提条件下，发明人首次采用选矿用的分级机利用锌焙砂与水解产物比重、粒度的巨大差异，实现快速初步分级，分离未反应完全的锌焙砂渣；分级后的矿浆转入沉降槽，得到沉降渣以pH2～3的酸液进行洗涤，洗涤夹带、吸附在铁渣表面的杂质，进一步提高了铁渣的品味；同时在中和过程中溶液pH大约为2～3，这种酸度只能溶解锌焙砂中易于溶解的氧化锌成分，至于Zn、Pb、Ag等则较难溶解，故而在未反应完的细焙砂中得到富集，通过分级后回收的未溶锌焙砂返回冶金浸出系统，有效回收在这些有价金属元素。

本发明的有益效果：本发明湿法冶锌的酸性浸出液中铁含量净化彻底，不大于10mg/L，回收的铁渣铁品位达到55%以上，铁渣中锌含量不大于3%，直接可作为钢铁厂原料，不仅解决了铁渣堆放、污染环境问题，而且提高了资源利用率；有效回收Zn、Pb、Ag等有价金属元素，得到了资源的充分利用；工艺方法简单、操作方便、快速，特别适于湿法冶锌酸性浸出液中铁的分离与利用。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明。

实施例1：

利用本工艺方法处理Fe³⁺含量为11.2g/L、Fe²⁺含量为3g/L的硫酸锌溶液。首先，对锌焙砂进行分级，筛取－100～+400目锌焙砂作中和剂；其次，向浸出液中加入浓度为30%的双氧水3mL将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺；然后以喷淋的方式将浸出液加入到反应槽中，保证反应槽中Fe³⁺浓度小于1g/L，同时加入中和剂控制溶液pH2～3，并保证反应温度为80～90℃，搅拌速度800～1000r/min；水解完成后降低搅拌速度至100r/min，进行沉降分级分离粗锌焙砂，上层矿浆打入沉降槽加入絮凝剂非离子型聚丙烯酰胺0.2mg/L进行絮凝沉降，沉降渣经过滤、以pH为2～3的硫酸溶液进行浸泡（固液比为1:4～5），再600℃焙烧即为所得铁渣。

表1粗焙砂及中和渣分析结果

表2净化液及铁渣分析结果

实施例2：

利用本工艺方法处理Fe³⁺含量为24.42g/L、Fe²⁺含量为3.18g/L的硫酸锌溶液。首先，筛取－100～+400目锌焙砂作中和剂；其次，向浸出液中加入浓度为30%的双氧水3mL将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺；然后以喷淋的方式将浸出液加入到反应槽中，保证反应槽中Fe³⁺浓度小于1g/L,同时加入中和剂控制溶液pH2～3,并保证反应温度为80～90℃，搅拌速度800～1000r/min；水解完成后降低搅拌速度至100r/min，进行沉降分级分离粗锌焙砂，上层矿浆打入沉降槽加入絮凝剂非离子型聚丙烯酰胺0.2mg/L进行絮凝沉降，沉降渣经过滤、以pH为2～3的硫酸溶液进行浸泡（固液比为1:4～5），再600℃焙烧即为所得铁渣。

表3粗焙砂及中和渣分析结果

表4净化液及铁渣分析结果

实施例3：

利用本工艺方法处理Fe³⁺含量为30.33g/L、Fe²⁺含量为4.22g/L的硫酸锌溶液。首先，筛取－100～+400目锌焙砂作中和剂；其次，向浸出液中加入浓度为30%的双氧水3mL将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺；然后以喷淋的方式将浸出液加入到反应槽中，保证反应槽中Fe³⁺浓度小于1g/L,同时加入中和剂控制溶液pH2～3,并保证反应温度为80～90℃，搅拌速度800～1000r/min；水解完成后降低搅拌速度至100r/min，进行沉降分级分离粗锌焙砂，上层矿浆打入沉降槽加入絮凝剂非离子型聚丙烯酰胺0.2mg/L进行絮凝沉降，沉降渣经过滤、以pH为2～3的硫酸溶液进行浸泡（固液比为1:4～5），再600℃焙烧即为所得铁渣。

表5粗焙砂及中和渣分析结果

表6净化液及铁渣分析结果

Claims

1.一种湿法冶锌工艺除铁并回收富含铁铁渣的方法，其特征在于，将湿法冶锌的酸性浸出液经氧化剂氧化后得到氧化浸出液；将得到的氧化浸出液以维持反应槽中Fe³⁺含量小于1g/L的喷淋方式加入到反应槽中，同时向反应槽中持续加入－100～＋400目锌焙砂，在温度为80～90℃，pH为2～3的条件下搅拌，发生水解反应；水解反应完成后将得到的矿浆通过分级机分级，分离出未反应完全的锌焙砂后，余下矿浆经絮凝沉降、过滤后回收沉淀；沉淀经pH为2～3的酸溶液洗涤，焙烧后得到铁渣。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的锌焙砂的摩尔用量为氧化浸出液中Fe³⁺水解反应产生酸理论摩尔量的2～3倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的搅拌速度为800～1000r/min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧化剂中氧化活性成分的摩尔量为将浸出液中Fe²⁺全部氧化成Fe³⁺所需理论摩尔量的1.25～1.5倍。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的氧化剂包括空气、氧气、二氧化锰或双氧水中一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的洗涤是用pH为2～3酸溶液浸泡沉淀，其中，固液比为1:4～5。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液是pH为2～3的硫酸溶液。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的焙烧温度为550～650℃。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的焙烧时间为10～20min。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的絮凝沉降所用到的絮凝剂为聚丙烯酸、阴离子聚丙烯酰胺或非离子型聚丙烯酰胺中的一种。