CN105385858B - 一种铁矾渣制备铁红及回收银的方法 - Google Patents

一种铁矾渣制备铁红及回收银的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁矾渣制备铁红及回收银的方法，包括热酸浸出铁矾渣、浸出液除杂、水热法直接制备铁红、热酸浸出渣提银。所述的热酸浸出铁矾渣是在温度60‑100℃的条件下浸出1‑4h，得到热酸浸出液和热酸浸出渣，所述的浸出液除杂包括铁粉置换除铜，硫化除铅、镉、砷，H2O2氧化，得到净化液，所述的水热法直接制备铁红向净化液中加入添加剂，在120‑150℃下反应0.5‑3h，得到产品铁红；所述的热酸浸出渣提银包括浸银和富银液除杂，所述浸银是在40‑100℃的下反应2‑4h，其中铁红制备中沉铁率高于93％，银回收率高于94％，铁红的纯度为高于97％。本发明工艺流程简单、金属综合回收率高，最大程度地实现了铁、银金属从铁矾渣中高效回收。

Description

一种铁矾渣制备铁红及回收银的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金综合回收领域，具体涉及一种铁矾渣制备铁红及回收银的方法。
背景技术
黄钾铁钒法是湿法炼锌工艺中广泛运用的沉铁方法，过程简单，铁钒是晶体，易于浓缩、过滤、洗涤，过滤速度较快，随渣损失的锌低。由于铁矾渣中含铁量少，一方面很难达到炼铁工业的要求；另一方面杂质元素Zn、Cu、Cd、Pb、Sn、As、Sb等的含量比较高，并且其中含有的少量的Au、Ag等贵金属。数量庞大的黄铁矾废渣如若不采取适当措施加以处理和有效利用，不但占用土地资源、浪费矿产资源，最重要的是有害组分的缓慢溶出对环境造成很大的污染。铁矾渣综合利用一般多用于回收锌、锗等金属，对于铁资源的回收利用同时回收贵金属银并未涉及，专利CN 102153148 A公开了一种制备铁红的方法，其要求的反应温度为180-220℃，耗热量大，同时沉铁是在氧化性气氛下进行。对于铁矾渣中银的回收多采用浮选的方法，回收率低，而且由于铁矾渣中含有少量的铅，若采用湿法回收银，容易在硫酸浸出时生成PbSO4，银被包裹在其中而造成损失；专利CN 104532013 A公开了一种铁矾渣中银的回收方法，采用真空蒸馏的方式实现铁矾渣中银的分离，工艺简单，但能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于针对传统处理黄钾铁矾渣能耗大、对冶金设备的承载负荷要求高、铁矾渣长期堆放处理污染环境、有价金属和铁资源回收利用不到位等问题，提供一种工艺流程简单、金属综合回收率高，最大程度地实现铁、银金属从铁矾渣中高效回收的方法。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种铁矾渣制备铁红及回收银的方法，包括以下步骤：
1)热酸浸出铁矾渣，得到热酸浸出液和热酸浸出渣；
2)热酸浸出液采用水热法制备铁红；
3)热酸浸出渣回收银。
步骤1)所述的热酸浸出铁矾渣是在温度60-100℃的条件下浸出1-4h。
步骤1)所述的热酸浸出铁矾渣用的是硫酸，硫酸用量为能够浸出全部铁离子的理论用物质的量的1-1.8倍，液固比为2:1-6:1mL/g。
步骤2)所述的热酸浸出液在制备铁红之前进行除杂，包括铁粉置换除铜，硫化除铅、镉、砷，H2O2氧化的过程，除杂后净化液含铁60-120g/L。
步骤2)水热法制备铁红时加入添加剂尿素。所述添加剂尿素的用量为理论用物质的量的1-2倍。
步骤2)所述的水热法直接制备铁红包括调节热酸浸出液的pH值至0.5-3，在120-150℃下反应0.5-3h，得到产品铁红。用于调节热酸浸出液pH值的试剂为石灰乳、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。
步骤3)所述的热酸浸出渣回收银包括浸银和富银液除杂，所述浸银是在40-100℃的下反应2-4h。所述的热酸浸出液回收银是以硫脲为浸出剂，反应体系中硫脲浓度为5-25g/L，液固比为5:1-12:1mL/g；所述的富银液除杂采用锌粉置换，所述锌粉的用量为理论质量的1-2.5倍。
本发明的有益效果为：
Fe3+溶液制备铁红过程中反应温度为120℃-150℃，Fe3+浓度80-120g/L，相比于传统的水热法制备铁红所需的温度150℃-200℃，降低了0-80℃，比传统水热法所需的Fe3+浓度20-50g/L提高近60-100g/L；
制备铁红过程中加入尿素，由于其在酸性条件下可先分解成NH3和CO2，
NH3可与溶液中的H2SO4反应，降低溶液酸度，当加入多于理论用量的尿素时，发生反应：
避免由于促进铁红的生成Fe3+的浓度大于20g/L时沉铁过程H3O[Fe3(SO4)2(OH)6](水合氢黄铁钒)的形成，提高沉铁率；
制备铁红过程中加入尿素，其分解产生气体，提高反应体系压力，从而降低反应温度；
由于热酸浸出渣酸度高，同时有少量的三价铁，使得在浸银过程中不需添加氧化剂，同时破坏硫酸铅对银的包裹，也不需要调节溶液pH值，从而提高银的浸出率。
本发明得到产品铁红和银粉，沉铁率高于93％，银回收率高于94％；产品铁红的纯度高于97％。
附图说明
图1为本发明原则工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
以某内蒙古赤峰冶炼厂湿法炼锌铁矾渣为原料，其元素组成如表1。
表1 原料主要元素成分
元素 Fe Zn Pb Cu Cd Ag
含量w/％ 25.9 3.6 1.7 0.22 0.097 518.5
元素 S Mn Si酸 As Na K
含量w/％ 10.1 0.92 1.3 0.77 0.61 0.23
注：银含量的单位为g/t
(1)称取400g铁矾渣，按体积/质量比(mL/g)2:1，硫酸用量为理论用量的1.5倍，在温度为60℃下反应2h，过滤得热酸浸出滤液和热酸浸出渣；
(2)热酸浸出液经铁粉置换除铜，硫化除铅、镉、砷，H2O2氧化，得到净化液，净化液含铁88.5g/L；
(3)净化液在经石灰乳中和调PH至3，添加理论量1倍的尿素，在温度120℃的条件下反应时间0.5h，得到产品铁红；
(4)将热酸浸出渣在液固比(mL/g)5:1，硫脲浓度为5g/L，温度为40℃的条件下反应4h，得到富银液；
(5)富银液用锌粉置换，锌粉用量为理论量的1倍，得到产品银粉；
试验结果为：沉铁率93.2％，铁红纯度97.2％，银回收率94.3％；
实施例2
以某内蒙古赤峰冶炼厂湿法炼锌铁矾渣为原料，其元素组成如表1。
(1)称取400g铁矾渣于，按体积/质量比(mL/g)4:1，硫酸用量为理论用量的1.0倍，在温度为80℃下反应4h，过滤得热酸浸出滤液和热酸浸出渣；
(2)热酸浸出液经铁粉置换除铜，硫化除铅、镉、砷，H2O2氧化，得到净化液，净化液含铁103.0g/L；
(3)净化液在经石灰乳中和调PH至1.5，添加理论量1.5倍的尿素，在温度180℃的条件下反应时间2h，得到产品铁红；
(4)将热酸浸出渣在液固比(mL/g)10:1，硫脲浓度为10g/L，温度为80℃的条件下，得到富银液；
(5)富银液用锌粉置换，锌粉用量为理论量的2倍，得到产品银粉；
(6)试验结果为：沉铁率94.7％，铁红纯度98.6％，银回收率94.1％。
实施例3
以某内蒙古赤峰冶炼厂湿法炼锌铁矾渣为原料，其元素组成如表1。
(1)称取400g铁矾渣于，按体积/质量比(mL/g)6:1，硫酸用量为理论用量的1.8倍，在温度为100℃下反应1h，过滤得热酸浸出滤液和热酸浸出渣；
(2)热酸浸出液经铁粉置换除铜，硫化除铅、镉、砷，H2O2氧化，得到净化液，净化液含铁118.6g/L；
(3)净化液在经石灰乳中和调PH至0.5，添加理论量2倍的尿素，在温度220℃的条件下反应时间3h，得到产品铁红；
(4)将热酸浸出渣在液固比(mL/g)12:1，硫脲浓度为25g/L，温度为100℃的条件下反应2h，得到富银液；
(5)富银液用锌粉置换，锌粉用量为理论量的2.5倍，得到产品银粉；
(6)(6)试验结果为：沉铁率94.1％，铁红纯度99.0％，银回收率97.3％，，产品铁红的组成如表2所示。
表2 铁红成分/％质量
Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 Cl- SO4 2- MnO MgO 其他
99.0 0.04 0.04 0.03 0.01 0.1 0.05 0.05 0.68

Claims (9)

1.一种铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)热酸浸出铁矾渣，得到热酸浸出液和热酸浸出渣；
2)热酸浸出液采用水热法制备铁红，水热法制备铁红时加入添加剂尿素；
3)热酸浸出渣回收银。
2.根据权利要求1所述的铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，步骤1)所述的热酸浸出铁矾渣是在温度60-100℃的条件下浸出1-4h。
3.根据权利要求1或2所述的铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，步骤1)所述的热酸浸出铁矾渣用的是硫酸，硫酸用量为能够浸出全部铁离子的理论用物质的量的1-1.8倍，液固比为2:1-6:1mL/g。
4.根据权利要求1所述的铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，步骤2)所述的热酸浸出液在制备铁红之前进行除杂，包括铁粉置换除铜，硫化除铅、镉、砷，H2O2氧化的过程，除杂后净化液含铁60-120g/L。
5.根据权利要求1或4所述的铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，所述添加剂尿素的用量为理论用物质的量的1-2倍。
6.根据权利要求1或4所述的铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，步骤2)所述的水热法直接制备铁红包括调节热酸浸出液的pH值至0.5-3，在120-150℃下反应0.5-3h，得到产品铁红。
7.根据权利要求6所述的铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，用于调节热酸浸出液pH值的试剂为石灰乳、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的铁矾渣制备铁红及回收银的方法，其特征在于，步骤3)所述的热酸浸出渣回收银包括浸银和富银液除杂，所述浸银是在40-100℃的下反应2-4h。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的热酸浸出渣回收银是以硫脲为浸出剂，反应体系中硫脲浓度为5-25g/L，液固比为5:1-12:1mL/g；所述的富银液除杂采用锌粉置换，所述锌粉的用量为理论质量的1-2.5倍。
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