CN104004914A - 对含铁溶液进行除铁的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对含铁溶液进行除铁的系统。该系统包括立式反应釜，该立式反应釜具有立式反应釜本体、含铁溶液供给口、第一蒸汽入口、第一氧气入口；卧式反应釜，该卧式反应釜具有卧式反应釜本体、第一除铁后浆液供给口、第二蒸汽入口、第二氧气入口，其中，含铁溶液为含铁硫酸盐溶液，优选的，含铁溶液为选自硫酸亚铁溶液、含铁硫酸镍溶液、含铁硫酸钴溶液和含铁硫酸铜溶液中的至少一种。根据本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统通过将立式反应釜和卧式反应釜联合使用，可以有效解决除铁过程中釜内结垢问题造成的生产中断，保证生产的连续稳定运行，从而显著提高除铁效率和设备利用率。

Description

对含铁溶液进行除铁的系统

技术领域

本发明属于化工及冶金领域，具体而言，本发明涉及一种对含铁溶液进行除铁的系统。

背景技术

铁在镍、铜、钴等湿法冶炼过程中通常会以杂质形式进入溶液，为了得到较纯净的镍、铜、钴产品，在冶炼过程中会在产品回收工序前将溶液中的铁沉淀去除，通常采用的方法有中和法、铁矾法、针铁矿法和氧化铁法，其中中和法、铁矾法、针铁矿法除铁渣含铁均较低，铁渣通常进尾矿库堆存，氧化铁法得到的产品由于含铁较高，可以作为水泥、炼铁的原料或生产铁红产品，不仅可以解决环境污染问题，还可以有效提高其他金属回收率，增加企业经济效益。然而由于氧化铁法在高温高压下进行，使得生产的连续稳定性对生产成本影响很大。

因此，现有的除铁技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种对含铁溶液进行除铁的系统，该系统可以有效解决由于结垢等问题造成的生产中断，保证生产的连续稳定运行，并且显著提高设备的利用率，同时不仅可以有效解决铁渣尾矿库占地和环境污染问题，而且还可以有效提高其他金属回收率，增加企业经济效益。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种对含铁溶液进行除铁的系统，该系统包括：

立式反应釜；

立式反应釜本体，所述立式反应釜本体内限定出第一除铁反应空间，用于在所述第一除铁反应空间中进行第一除铁处理，并得到第一除铁后液；

含铁溶液供给口，所述含铁溶液供给口设置在所述立式反应釜本体上，用于将含铁溶液供给至所述第一除铁反应空间中；

第一蒸汽入口，所述第一蒸汽入口设置在所述立式反应釜本体上，用于将蒸汽供给至所述第一除铁反应空间中；

第一氧气入口，所述第一氧气入口设置在所述立式反应釜本体上，用于将氧气供给至所述第一除铁反应空间中；

第一除铁后浆液出口，所述第一除铁后浆液出口设置在所述立式反应釜本体上，用于将所述第一除铁后浆液排出所述第一除铁反应空间；

卧式反应釜；

卧式反应釜本体，所述卧式反应釜本体内限定出第二除铁反应空间，用于在所述第二除铁反应空间中对所述第一除铁后浆液进行第二除铁处理，并得到第二除铁后浆液；

第一除铁后浆液供给口，所述第一除铁后浆液供给口设置在所述卧式反应釜本体上，并且与所述第一除铁后浆液出口相连，用于将所述第一除铁后浆液供给至所述第二除铁反应空间中；

第二蒸汽入口，所述第二蒸汽入口设置在所述卧式反应釜本体上，用于将蒸汽供给至所述第二除铁反应空间中；以及

第二氧气入口，所述第二氧气入口设置在所述卧式反应釜本体上，用于将氧气供给至所述第一除铁反应空间中，

其中，

所述含铁溶液为含铁硫酸盐溶液，优选的，所述含铁溶液为选自硫酸亚铁溶液、含铁硫酸镍溶液、含铁硫酸钴溶液和含铁硫酸铜溶液中的至少一种。

根据本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统通过将立式反应釜和卧式反应釜联合使用，可以有效解决除铁过程中釜内结垢问题，从而显著提高含铁溶液中除铁效率及设备利用率，同时不仅可以有效解决铁渣尾矿库占地和环境污染问题，而且还可以有效提高其他金属回收率，增加企业经济效益。

另外，根据本发明上述实施例的对含铁溶液进行除铁的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述对含铁溶液进行除铁的系统进一步包括：预热装置，所述预热装置与所述含铁溶液供给口相连，用于在将所述含铁溶液供给至立式反应釜中之前，预先对所述含铁溶液进行预热，优选将所述含铁溶液预先加热至80～100摄氏度，更优选90摄氏度。由此，可以显著提高第一除铁处理效率。

在本发明的一些实施例中，在所述第一除铁反应空间中，所述第一除铁处理是在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行0.5～1小时完成的。由此，可以进一步提高第一除铁处理效率。

在本发明的一些实施例中，在所述第二除铁反应空间中，所述第二除铁处理是在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行2～3小时完成的。由此，可以显著提高第二除铁处理效率。

在本发明的一些实施例中，所述对含铁溶液进行除铁的系统进一步包括：闪蒸处理装置，所述闪蒸处理装置与所述卧式反应釜相连，用于将所述第二除铁后浆液进行闪蒸降温降压处理，并得到经过闪蒸处理的第二除铁后浆液；以及过滤洗涤装置，所述过滤洗涤装置与所述闪蒸处理装置相连，用于将所述经过闪蒸处理的第二除铁后浆液进行过滤洗涤，以便获得氧化铁产品和经过除铁净化后的溶液。由此，可以实现氧化铁产品和溶液的有效分离。

在本发明的一些实施例中，所述对含铁溶液进行除铁的系统包括多个立式反应釜和多个卧式反应釜，其中，每个卧式反应釜分别与至少一个立式反应釜相连，并且在所述立式反应釜和所述卧式反应釜之间设置有控制阀门，用于控制所述立式反应釜和所述卧式反应釜之间的连通和关闭。由此，可以进一步提高除铁效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的对含铁溶液进行除铁的系统结构示意图；

图2是根据本发明又一个实施例的对含铁溶液进行除铁的系统结构示意图；

图3是利用本发明一个实施例的对含铁溶液进行除铁的系统对含铁溶液进行除铁的方法流程示意图；

图4是利用本发明又一个实施例的对含铁溶液进行除铁的系统对含铁溶液进行除铁的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种对含铁溶液进行除铁的系统。下面参考图1-2对本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：

立式反应釜100：根据本发明的实施例，该立式反应釜100具有立式反应本体10。根据本发明的实施例，立式反应釜本体10内限定出第一除铁反应空间，用于在第一除铁反应空间中进行第一除铁处理，从而可以得到第一除铁后浆液。根据本发明的实施例，含铁溶液可以为含铁硫酸盐溶液，例如，含铁溶液可以为选自硫酸亚铁溶液、含铁硫酸镍溶液、含铁硫酸钴溶液和含铁硫酸铜溶液中的至少一种。根据本发明的具体实施例，硫酸亚铁溶液中二价铁浓度可以为15～50g/L。根据本发明的实施例，第一除铁处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第一除铁处理可以在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行0.5～1小时。该步骤中，具体的，硫酸亚铁溶液中的铁以氧化铁进入固相，同时生成硫酸，硫酸可返回浸出工序继续利用，主要发生的反应方程式为：2FeSO₄+0.5O₂+2H₂O＝Fe₂O₃+2H₂SO₄。

根据本发明的实施例，立式反应釜本体10设置有含铁溶液供给口11，第一蒸汽入口12、第一氧气入口13和第一除铁后浆液出口14。根据本发明的具体实施例，含铁溶液供给口11用于将含铁溶液供给至第一除铁反应空间中，第一蒸汽入口12用于将蒸汽供给至第一除铁反应空间中，第一氧气入口13用于将氧气供给至第一除铁反应空间中，第一除铁后浆液出口14用于将所得到的第一除铁后浆液排出第一除铁反应空间。

卧式反应釜200：根据本发明的实施例，卧式反应釜200具有卧式反应釜本体20。根据本发明的实施例，卧式反应釜本体20内限定出第二除铁反应空间，用于在第二除铁反应空间中对第一除铁后浆液进行第二除铁处理，并得到第二除铁后浆液。根据本发明的实施例，第二除铁处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第二除铁处理可以在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行2～3小时。该步骤中，同样，硫酸亚铁溶液中的铁以氧化铁进入固相，同时生成硫酸，硫酸可返回浸出工序继续利用。

根据本发明的实施例，卧式反应釜本体20设置有第一除铁后浆液供给口21、第二蒸汽入口22和第二氧气入口23。根据本发明的具体实施例，第一除铁后浆液供给口21与第一除铁后浆液出口14相连。根据本发明的具体实施例，第一除铁后浆液供给口21用于将含铁溶液供给至第二除铁反应空间中，第二蒸汽入口22用于将蒸汽供给至第二除铁反应空间中，第二氧气入口23用于将氧气供给至第二除铁反应空间中。

根据本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统通过将立式反应釜和卧式反应釜联合使用，可以有效解决除铁过程中釜内结垢问题造成的生产中段，保证生产的连续稳定运行，从而显著提高含铁溶液除铁效率和设备利用率，同时该系统产生的渣量小、铁含量高、夹带其他有价金属量少，渣无需堆存，可作为副产品销售，不仅可以有效解决铁渣尾矿库占地和环境污染问题，而且还可以有效提高其他金属回收率，增加企业经济效益。

下面参考图2对本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统进行进一步描述。根据本发明的实施例，该系统进一步包括：

预热装置300：根据本发明的实施例，预热装置300与含铁溶液供给口11相连，用于在将含铁溶液供给至立式反应釜中之前，预先对含铁溶液进行预热处理。根据本发明的实施例，对含铁溶液进行预热处理的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，在将含铁溶液供给至立式反应釜中之前，可以将含铁溶液预热至80～100摄氏度，例如可以将含铁溶液预热至90摄氏度。

闪蒸处理装置400：根据本发明的实施例，闪蒸处理装置400与卧式反应釜200相连，用于将第二除铁后浆液进行闪蒸降温降压处理，并得到经过闪蒸处理的第二除铁后浆液。该步骤中，将高温高压浆液降至常压100摄氏度，同时生成大量二次蒸汽，二次蒸汽可作为热源回收利用。

过滤洗涤装置500：根据本发明的实施例，过滤洗涤装置500与闪蒸处理装置400相连，用于将经过闪蒸处理的第二除铁后浆液进行过滤洗涤，以便分别获得氧化铁产品和经过净化的含铁溶液，其中，氧化铁产品可以作为水泥、炼钢或生产铁红产品的原料使用，不仅可以解决环境污染问题，还可以有效提高其他金属回收率，增加企业经济效益。

根据本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统可以包括多个立式反应釜和多个卧式反应釜，其中，每个卧式反应釜分别与至少一个立式反应釜相连，并且在立式反应釜和所述卧式反应釜之间设置有控制阀门，用于控制立式反应釜和所述卧式反应釜之间的连通和关闭。

为了方便理解，下面参考图3-4对利用本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统对含铁溶液进行除铁的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：第一除铁处理

根据本发明的实施例，将含铁溶液供给至立式反应釜中，并向立式反应釜中引入蒸汽和氧气，以便在立式反应釜中进行第一除铁处理，从而可以得到第一除铁后浆液。根据本发明的实施例，含铁溶液可以为含铁硫酸盐溶液，例如，含铁溶液可以为选自硫酸亚铁溶液、含铁硫酸镍溶液、含铁硫酸钴溶液和含铁硫酸铜溶液中的至少一种。根据本发明的具体实施例，硫酸亚铁溶液中二价铁浓度可以为15～50g/L。根据本发明的实施例，第一除铁处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第一除铁处理可以在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行0.5～1小时。该步骤中，具体的，硫酸亚铁溶液中的铁以氧化铁进入固相，同时生成硫酸，硫酸可返回浸出工序继续利用，主要发生的反应方程式为：2FeSO₄+0.5O₂+2H₂O＝Fe₂O₃+2H₂SO₄。

S200：第二除铁处理

根据本发明的实施例，将上述所得到的第一除铁后浆液供给至卧式反应釜中，并向卧式反应釜中引入蒸汽和氧气，以便在卧式反应釜中进行第二除铁处理，从而可以得到第二除铁后浆液。根据本发明的实施例，第二除铁处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第二除铁处理可以在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行2～3小时。该步骤中，同样，硫酸亚铁溶液中的铁以氧化铁进入固相，同时生成硫酸，硫酸可返回浸出工序继续利用。

利用本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统对含铁溶液进行除铁的方法通过将立式反应釜和卧式反应釜联合使用，可以有效解决除铁过程中釜内结垢问题造成的生产中段，保证生产的连续稳定运行，从而显著提高除铁效率和设备利用率，同时该方法产生的渣量小、铁含量高、夹带其他有价金属量少，渣无需堆存，可作为副产品销售，不仅可以有效解决铁渣尾矿库占地和环境污染问题，而且还可以有效提高其他金属回收率，增加企业经济效益。

下面参考图4对利用本发明实施例的对含铁溶液进行除铁的系统对含铁溶液进行除铁的方法进行进一步描述。根据本发明的实施例，该方法进一步包括：

S300：预热处理

根据本发明的实施例，在将含铁溶液供给至立式反应釜中之前，对含铁溶液进行预热处理。根据本发明的实施例，对含铁溶液进行预热处理的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，在将含铁溶液供给至立式反应釜中之前，可以将含铁溶液预热至80～100摄氏度，例如可以将含铁溶液预热至90摄氏度。发明人发现，在将含铁溶液供给至立式反应釜之前，将含铁溶液进行预热处理至该温度范围可以显著提高后续第一除铁处理效率。

S400：闪蒸处理

根据本发明的实施例，将上述所得到的第二除铁后浆液进行闪蒸降温降压处理，从而可以得到经过闪蒸处理的第二除铁后浆液。该步骤中，将高温高压浆液降至常压100摄氏度，同时生成大量二次蒸汽，二次蒸汽可作为热源回收利用。

S500：过滤洗涤

根据本发明的实施例，将上述所得到的经过闪蒸处理的第二除铁后浆液进行过滤洗涤，从而可以分别获得氧化铁产品和经过除铁净化后的溶液，其中，氧化铁产品可以作为水泥、炼钢或生产铁红产品的原料使用，不仅可以解决环境污染问题，还可以有效提高其他金属回收率，增加企业经济效益。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

根据本发明实施例的从含铁溶液进行除铁的方法对含铁硫酸镍溶液进行处理：

于1m³立式反应器和3m³卧式反应器中，以1m³/h的流量加入含铁溶液，溶液含镍60g/L，含铁25g/L(以Fe²⁺计)，pH值为2.5，维持反应温度190℃，沉铁后溶液经闪蒸、过滤洗涤，获得含铁产品(沉淀)和沉铁后液(滤液)，并将沉铁后液返回系统循环使用。

通过测定得出含铁产品含铁60～68％，含镍<0.3％，含硫<1％，其可作为水泥、铁矿出售或进一步生产铁红产品。

实施例2

根据本发明实施例的从含铁溶液进行除铁的方法对含铁硫酸铜溶液进行处理：

于1m³立式反应器和3m³卧式反应器中，以1m³/h的流量加入含铁溶液，溶液含铜50g/L，含铁30g/L(以Fe²⁺计)，pH值为2.5，维持反应温度190℃，沉铁后溶液经闪蒸、过滤洗涤，获得含铁产品(沉淀)和沉铁后液(滤液)，并将沉铁后液返回系统循环使用。

通过测定得出含铁产品含铁60～68％，含铜<0.2％，含硫<1％，其可作为水泥、铁矿出售或进一步生产铁红产品。

实施例3

根据本发明实施例的从含铁溶液进行除铁的方法对含铁硫酸钴溶液进行处理：

于1m³立式反应器和3m³卧式反应器中，以1m³/h的流量加入含铁溶液，溶液含钴30g/L，含铁35g/L(以Fe²⁺计)，pH值为2.5，维持反应温度190℃，沉铁后溶液经闪蒸、过滤洗涤，获得含铁产品(沉淀)和沉铁后液(滤液)，并将沉铁后液返回系统循环使用。

通过测定得出含铁产品含铁60～68％，含钴<0.2％，含硫<1％，其可作为水泥、铁矿出售或进一步生产铁红产品。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种对含铁溶液进行除铁的系统，其特征在于，包括：

立式反应釜；

立式反应釜本体，所述立式反应釜本体内限定出第一除铁反应空间，用于在所述第一除铁反应空间中进行第一除铁处理，并得到第一除铁后浆液；

含铁溶液供给口，所述含铁溶液供给口设置在所述立式反应釜本体上，用于将含铁溶液供给至所述第一除铁反应空间中；

第一蒸汽入口，所述第一蒸汽入口设置在所述立式反应釜本体上，用于将蒸汽供给至所述第一除铁反应空间中；

第一氧气入口，所述第一氧气入口设置在所述立式反应釜本体上，用于将氧气供给至所述第一除铁反应空间中；

第一除铁后浆液出口，所述第一除铁后浆液出口设置在所述立式反应釜本体上，用于将所述第一除铁后浆液排出所述第一除铁反应空间；

卧式反应釜；

卧式反应釜本体，所述卧式反应釜本体内限定出第二除铁反应空间，用于在所述第二除铁反应空间中对所述第一除铁后浆液进行第二除铁处理，并得到第二除铁后浆液；

第一除铁后浆液供给口，所述第一除铁后浆液供给口设置在所述卧式反应釜本体上，并且与所述第一除铁后浆液出口相连，用于将所述第一除铁后浆液供给至所述第二除铁反应空间中；

第二蒸汽入口，所述第二蒸汽入口设置在所述卧式反应釜本体上，用于将蒸汽供给至所述第二除铁反应空间中；以及

第二氧气入口，所述第二氧气入口设置在所述卧式反应釜本体上，用于将氧气供给至所述第一除铁反应空间中，

其中，

所述含铁溶液为含铁硫酸盐溶液，优选的，所述含铁溶液为选自硫酸亚铁溶液、含铁硫酸镍溶液、含铁硫酸钴溶液和含铁硫酸铜溶液中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

预热装置，所述预热装置与所述含铁溶液供给口相连，用于在将所述含铁溶液供给至立式反应釜中之前，预先对所述含铁溶液进行预热，优选将所述含铁溶液预先加热至80～100摄氏度，更优选90摄氏度。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第一除铁反应空间中，所述第一除铁处理是在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行0.5～1小时完成的。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第二除铁反应空间中，所述第二除铁处理是在温度为170～200摄氏度、氧气分压为0.2～0.4MPa的条件下进行2～3小时完成的。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

闪蒸处理装置，所述闪蒸处理装置与所述卧式反应釜相连，用于将所述第二除铁后浆液进行闪蒸降温降压处理，并得到经过闪蒸处理的第二除铁后浆液；以及

过滤洗涤装置，所述过滤洗涤装置与所述闪蒸处理装置相连，用于将所述经过闪蒸处理的第二除铁后浆液进行过滤洗涤，以便分别获得氧化铁产品和经过除铁净化后的溶液。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括多个立式反应釜和多个卧式反应釜，

其中，每个卧式反应釜分别与至少一个立式反应釜相连，并且在所述立式反应釜和所述卧式反应釜之间设置有控制阀门，用于控制所述立式反应釜和所述卧式反应釜之间的连通和关闭。