CN109970105B

CN109970105B - 一种湿法炼锌工艺中清洁回收铁的方法

Info

Publication number: CN109970105B
Application number: CN201910333517.5A
Authority: CN
Inventors: 谭宏斌; 马小玲; 侯小强
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2039-04-24
Also published as: CN109970105A

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

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；其中，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%；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%；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%；生物氢氧化铁为硫铁矿在氧化亚铁硫杆菌作用下所得，生物氧化铁为废金属铁在嗜铁菌的作用下所得；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。

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%。

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，所述液固分离用设备为真空过滤机。