CN109970105A - 一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征是在含铁的硫酸锌溶液中,加入络合剂、螯合剂、黄铵铁矾晶种、碳酸铵和绿色中和剂进行沉矾,液固分离得到黄铵铁矾沉淀和硫酸锌溶液,黄铵铁矾沉淀通过快烧得到纳米硫酸铁。本发明可解决有价金属进入铁矾渣中的难题,得到清洁的铁矾渣。

Description

一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法
技术领域
本发明涉及一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,具体涉及湿法炼锌溶液中黄钾铁矾法除铁。
背景技术
湿法炼锌工艺主要包括硫化锌精矿焙烧、浸出、净化、电解、熔铸等五道主要工序。其中浸出工序是湿法炼锌的核心工序,是影响湿法炼锌工艺的产能及回收率指标的关键工序。几十年来,已成熟应用的有多种工艺,锌焙烧矿热酸浸出法是20世纪60年代后期随着各种除铁方法研制成功而发展起来的。由于热酸浸出可使铁酸锌溶解,进入溶液中的铁能用黄钾铁矾法、针铁矿法以及赤铁矿法从溶液中有效分离,因此,热酸浸出法在70年代后广泛应用[杨斌.对湿法炼锌中热酸浸出一黄钾铁矾工艺的探讨[J]. 甘肃冶金,2010,32(3):56-58]。
热酸浸出黄钾铁矾法沉铁的特点是:既能利用高温高酸的方法浸出中性浸出渣中的铁酸锌,又能使溶出的铁从溶液中沉淀分离出来,黄铵铁矾沉淀为晶体(分子式:NH4Fe3(SO4)2(OH)6,简称铁矾渣或铁矾),容易澄清过滤分离,碱试剂耗量少,为铁量的5-8%,铁矾带走一定量的硫酸根,有利于工厂的酸平衡,但此法存在渣量大,渣含锌高含铁低,难以利用,堆存时其可溶重金属污染环境等缺点[金忠. 热酸浸出-黄钾铁矾工艺的改进与实践[J]. 有色冶炼,2002,(1):9-11]。
目前在沉矾过程中为平衡酸常加入焙砂,未完全溶解的焙砂进入铁矾渣中,使渣中的有价金属锌含量增加。谭宏斌等人的专利虽然可以低成本的回收铁矾渣中的铁和硫,但对有价金属的回收成本较高[谭宏斌,侯小强 ,等.一种回收高浓度氧化硫气体的方法,中国,201710014134.2 [P]. 2017.01.09]。湿法炼锌的硫酸锌溶液中常含有微量的硫酸铟和硫酸银,在沉矾过程中这些贵金属容易进入黄铵铁矾中,影响其回收。在沉矾过程中,不用焙砂平衡酸,开发出新的中和剂,避免有价金属锌损失;加入外加剂(络合剂、螯合剂),避免贵金属在沉矾过程中流失;本发明有利于得到清洁的铁矾渣,对黄钾铁矾法的推广具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,可解决有价金属和贵金属进入铁矾渣中的难题,得到清洁的黄铵铁矾。
一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征在于,包括下述步骤:
在含铁的硫酸锌溶液中,加入络合剂、螯合剂、黄铵铁矾晶种、碳酸铵和绿色中和剂进行沉矾,液固分离得到黄铵铁矾沉淀和硫酸锌溶液,黄铵铁矾沉淀通过快烧得到纳米硫酸铁。
所述络合剂为柠檬酸、顺丁烯二酸、酒石酸中的一种,加入量为黄铵铁矾质量的0.01-0.05%。
所述螯合剂为甲基磺酸、乙内酰脲、亚氨基二磺酸铵中的一种,加入量为黄铵铁矾质量的0.01-0.05%。
所述黄铵铁矾晶种为黄铵铁矾纳米晶体,加入量为黄铵铁矾质量的0.1-0.5%。
所述绿色中和剂为生物氧化铁、生物氢氧化铁中的一种,加入量为黄铵铁矾质量的20-50%。
所述液固分离用设备为真空过滤机。
相对于现有技术,本发明具有以下优点:
在硫酸锌溶液中加入络合剂,络合剂与铟形成络合物,在沉矾过程中稳定于溶液中,避免铟进入黄铵铁矾沉淀中。
在硫酸锌溶液中加入螯合剂,螯合剂与银形成螯合物,在沉矾过程中稳定于溶液中,避免银进入黄铵铁矾沉淀中。
在含铁的硫酸锌溶液中加入黄铵铁矾晶种,晶种粒径为1-100nm,加入晶种容易得到晶粒粗大的黄铵铁矾沉淀,容易液固分离。
碳酸铵的加入量根据沉矾过程中黄铵铁矾的化学计量加入,确保铁完全沉淀。
绿色中和剂为生物氧化铁或生物氢氧化铁,生物氢氧化铁为硫铁矿在氧化亚铁硫杆菌作用下所得,通过预处理,不含其它杂质;生物氧化铁为废金属铁在嗜铁菌的作用下所得,通过预处理,不含其它杂质。绿色中和剂加入硫酸锌溶液中不会带来新的杂质。绿色中和剂的粒径为纳米级(1-100nm),有利于在硫酸锌溶液中溶解。另外绿色中和剂表面进行了表面处理,加入了包裹剂,包裹剂为硬脂酸、石蜡或油酸中的一种,加入量为中和剂质量的0.1-1%。中和剂表面处理有利于其在溶液中分散,另外包裹剂可控制绿色中和剂的溶解速度,避免溶解过快影响黄铵铁矾晶粒的生长。本专利中的氧化亚铁硫杆菌、嗜铁菌均为常见微生物,微生物的数量为每公斤氧化铁或氢氧化铁约为105个,微生物的营养物为树枝或秸秆通过微生物作用产生的腐殖质;利用微生物得到纳米级氢氧化铁或氧化铁具有成本低的特点,该过程不污染环境,有利于实现绿色生产。
本专利中,黄铵铁矾沉淀的晶粒粒径均大于20μm。
液固分离用真空过滤机,具有过滤速度快,成本低的特点。
黄铵铁矾沉淀通过快烧得到纳米硫酸铁。快烧为铁矾渣与高温空气混合,高温空气温度为300-600℃,铁矾渣在10-30秒的时间内脱水、分解得到硫酸铁,该设备具有效率高、投资低、维护简单的特点。快烧的设备由打散机和热风管道构成,铁矾渣在进料口与热风口进来的热风混合,向下运动通过打散机,再向上从出料口排除。热风管道内安装有螺旋导向叶片,有利于铁矾渣与热风混合,提高传热效率。铁矾渣在与热风同向运动过程中被加热脱水、分解,由于铁矾渣与热风接触时间短,得到的硫酸铁没有被烧结,粒径较细,粒径为1-100nm,纳米硫酸铁反应活性高,有利于后期利用。产生的含氨烟气,可与燃煤烟气中的二氧化碳反应得到碳酸铵,碳酸铵可用于沉矾。纳米级硫酸铁可与硫磺或硫铁矿混合燃烧,用于制备硫酸。纳米级硫酸铁也可以与硫酸铁质量0.1-0.5%的催化剂和硫酸铁质量1-5%的碳粉混合,通过间接加热产生高浓度二氧化硫烟气(SO2浓度大于20%),烟气用于制备硫酸;催化剂为废弃的天然气脱硫催化剂,主要含硫和铁。
具体实施方式
本发明一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,包括:
在含铁的硫酸锌溶液中,加入络合剂、螯合剂、黄铵铁矾晶种、碳酸铵和绿色中和剂进行沉矾,液固分离得到黄铵铁矾沉淀和硫酸锌溶液,黄铵铁矾沉淀通过快烧得到纳米硫酸铁。沉矾的原料配方示于表1。
本发明实施例1-实施例12中,铁矾渣中有价金属锌的质量含量均小于0.5%,铟、银含量均小于5g/t。
本发明的实施例均可实施并能达到发明目的,本发明不限于这些实施例。

Claims (6)

1.一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征在于,包括下述步骤:
在含铁的硫酸锌溶液中,加入络合剂、螯合剂、黄铵铁矾晶种、碳酸铵和绿色中和剂进行沉矾,液固分离得到黄铵铁矾沉淀和硫酸锌溶液,黄铵铁矾沉淀通过快烧得到纳米硫酸铁。
2.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征在于,所述络合剂为柠檬酸、顺丁烯二酸、酒石酸中的一种,加入量为黄铵铁矾质量的0.01-0.05%。
3.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征在于,所述螯合剂为甲基磺酸、乙内酰脲、亚氨基二磺酸铵中的一种,加入量为黄铵铁矾质量的0.01-0.05%。
4.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征在于,所述黄铵铁矾晶种为黄铵铁矾纳米晶粒,加入量为黄铵铁矾质量的0.1-0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征在于,所述绿色中和剂为生物氧化铁、生物氢氧化铁中的一种,加入量为黄铵铁矾质量的20-50%。
6.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法,其特征在于,所述液固分离用设备为真空过滤机。
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