CN110358925B - 一种化学冻融处理铁矾渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金固体废弃物处置领域，具体涉及一种化学冻融处理铁矾渣的方法。本发明应用冰冻‑融化技术手段处理铁矾渣，结合硫脲、氯化钠和磷酸氢二钠等化学试剂的作用调控铁矾渣中铅、银等共存金属的形态与分布，该方法可使铁矾渣的浸出毒性降低60％～80％，有助于后续金属资源的分离回收或无害化处理。此外，化学试剂可返回冻融循环过程，实现了绿色、低耗、节能处理铁矾渣，该过程无需经过高温焙烧或高酸高碱水热处理，也为处理等其他含水高的冶炼、化工废渣或污泥提供了新思路。

Description

一种化学冻融处理铁矾渣的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处置领域，具体涉及一种化学冻融处理铁矾渣的方法。
背景技术
铁矾渣是有色金属湿法冶金除铁流程中形成的一种酸性渣，尤其在锌湿法冶炼过程中会产生大量的铁矾渣，以年产10万吨电锌的湿法工艺电锌厂，若锌精矿含铁以8％计，则每年产出的铁矾渣约5.3万吨。据统计，仅我国堆存的铁矾渣量已超过3000万吨，且每年将以100万吨速度增长。铁矾渣主要成分为铁钒，分子式可写为NaFe3(SO4)2(OH)6，全硫含量大于12％，含水率通常大于30％，易吸附或晶相取代如Pb、Zn、Cd、Ag、In、As等成分，形成共沉淀，造成有价金属损失，尤其以铅铁矾共沉淀最为严重。其中，共沉淀中Pb、Zn、Cd、S、As等在风吹日晒下雨等自然条件下会不断溶出污染水体和土壤，造成二次污染。目前大多数铁矾渣只是进行就近建设渣场堆存，存在很大的环境安全隐患。《国家危险废物名录(2016)》明确指出“铅锌冶炼过程中锌焙烧矿热酸浸出黄钾铁矾法产生的铁矾渣(危险废物代码:321-005-48)”为危险废物。因此，如何有效安全环保地处理危废铁矾渣，已成为当今湿法炼锌工业所面临的刻不容缓的问题。
目前，处理铁矾渣主要集中于资源化利用和固化稳定化处理两方面。铁矾渣资源化利用通常采用高温还原挥发法和水溶液浸出法。高温还原挥发法是在铁矾渣中配入还原剂，再进行高温焙烧或者熔炼，使有价金属铅、锌、银、铟等还原挥发。水溶液浸出方法可分为直接浸出和焙烧-浸出两类，直接浸出是将铁矾渣用酸或碱直接进行浸出，焙烧-浸出是先将铁矾渣预先焙烧分解，经焙解后的渣再采用酸或碱溶液浸出。
中国专利201710050964.0提出将铁矾渣冷固结还原球团在1100～1250℃进行还原焙烧，得到含铅、锌的烟尘和含铁、硫的焙砂；中国专利201711459808.6提出一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，可实现铁矾渣中铅、锌等二次资源的综合回收；中国专利201621334452.4设计了一种铁矾渣的处理系统，可得到含铅锌烟尘，且能有效减少硫的挥发，降低脱硫成本；中国专利201310609889.9提出铁矾渣在200～300℃下微波焙烧10～60min，焙砂经浸出、萃取分离回收铁、锌、铟、铜；中国专利201010503846.9提出用氯化铵和氨水对焙烧后铁矾渣进行选择性浸出；中国专利201510736982.5提出热酸浸出铁矾渣、浸出液除杂、水热法制备铁红，可实现铁、银等金属从铁矾渣中高效回收。高温还原挥发法的优点是可以将铁矾中的铅、锌、铟等高效收集至烟尘中，但该法能耗高，需增加固硫工序，否则产生的SO2污染环境，设备投资大，且产出的含铁渣熔体中易混入硅酸盐导致含铁渣中铁的收率降低。水溶液浸出法的优点是过程无SO2气体排出，环境相对友好，但存在酸碱试剂耗量大、成本高、无法大宗消纳铁矾渣等问题。
限于经济效益等问题，铁矾渣处理的国内外研究重点逐渐转移到固化稳定化技术开发方面，铁矾渣无害化固化处理工艺主要是通过加入水泥、石灰等胶凝剂将铁矾渣中铅等重金属固定在固化体中，使其稳定化，减少对环境的危害。中国专利201611073089.X提出铁矾渣经洗涤氧化后加入水泥、PAM等固化，用于代替部分矿山充填骨料；中国专利201710124206.9提出将黄钠铁矾渣、水泥、钢化渣、硅石灰粉等固化制备蒸压砖，用作绿色建筑材料；中国专利201810280264.5提出以铁矾渣和污泥为主要原料，制备混凝土实心砖，实现“以废治废”的目的。然而，由于铁矾渣中含硫量高，一般重金属固化稳定化技术的固化体难以同时达到产品质量性能指标及环境安全性指标要求，其固化体更多的出路是进行填埋，且常规固化处理流程长、工艺复杂、有价金属不能回收、成本高、不适于大规模应用。
因此，亟待开发一种工艺简单、条件温和可控、能耗低、试剂耗量低、绿色环保的铁矾渣处理新工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、能耗低、试剂耗量少、生产成本低、绿色环保的化学冻融处理铁矾渣的新方法。
本发明的一种化学冻融循环处理铁矾渣的方法：将铁矾渣与化学溶剂混匀后进行冻融处理。
本发明处理的对象是有色金属湿法冶金除铁流程中形成的一种酸性渣，在其产生的工艺流程中铁矾渣作为沉淀析出后粒度很细，如不烘干则本身含水量约30％左右，可直接与化学溶剂振荡混匀后进行冻融处理，如烘干则极易破碎，粒度约10μm-50μm，无需额外处理可直接进行冻融处理。
进一步的，冻融处理的次数至少为1次，优选1～50次，进一步优选6～30次。
冻融次数增加有利于铅附聚，优选范围内的冻融次数基于实验基础提出，优选范围内冻融效果更好。
进一步的，冻融处理的要求为：冻结结束后无流动液体，融化结束后无冻结冰块。
进一步的，冻结温度-50.0℃～-5.0℃，优选-50.0℃～-20.0℃，时间1～48h，优选6～12h；融化温度20.0℃～80.0℃，优选40℃～60℃，时间1～48h，优选6～12h。
所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，化学溶剂能与铁矾渣中共存金属(如铅、银等)络合或生成稳定物相。
进一步的，所述的化学溶剂包括：硫脲、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化镁、柠檬酸钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠中的一种或几种。优选硫脲、氯化钠和磷酸氢二钠。优选的种类能更有效的分离或稳定铅，同时对黄钠铁矾影响最小。
进一步的，所述的化学溶剂浓度为1～300g/L，优选20-250g/L，进一步优选50-200g/L。通过自然溶解、加热溶解或超声溶解分散溶解于水中。
进一步的，化学溶剂体积与铁矾渣固体重量的液固比为0.1～10:1ml/g，优选0.2～5:1ml/g。料浆体积/容器体积比值为0.2～1.0，优选0.4-0.8。
液固比主要是保证固体能全部与化学溶剂充分接触，优选浓度的化学溶剂在优选液固比下冻融效果较好。料浆体积/容器体积比值主要考虑到某些化学溶剂冻融过程中会显著体积膨胀，需预留一部分容器空间。
所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，将融化的铁矾渣过滤，得到经处理后的铁矾渣和化学溶剂；将所得化学溶剂返回冻融循环或者低温冷却析出金属后再返回冻融循环。
进一步的，将铁矾渣真空冷冻干燥或常压烘箱干燥或自然风干。铁矾渣真空冷冻干燥冻结温度-20℃～-80℃，优选-30℃～-80℃，真空压力1～20Pa，优选10～20Pa，时间至少1分钟，优选30min～60min。常压干燥温度为10～80℃，优选40～60℃，干燥时间为5分钟～24h，优选4h～8h；自然风干时间为5h～72h，优选48～72h。
进一步的，将所得处理后的化学溶剂直接返回冻融循环，或经冷却处理后返回冻融循环。冷却温度0～15℃，优选0～5℃，时间1分钟～24h，优选1h～5h，冷却析出富含铅等金属的沉淀物，滤液返回冻融循环处理。
本发明所述的铁矾渣为湿法冶炼除铁过程所得的黄钠铁矾渣，所述的铁矾渣一般含铁25～30％、铅0.5～10％，锌3-10％，银10-200g/t，铟5-200g/t，所述铁矾渣含水率15～30％。
本发明的一种化学冻融循环处理铁矾渣的方法，优选具体包括以下步骤：
(1)化学溶剂准备：将固体化学试剂分散溶解于水中得到化学溶剂；
(2)冻结：将化学溶剂与铁矾渣冻结处理；
(3)融化：将冻结的铁矾渣自然或加温融化处理；
(4)冻融循环：将融化的铁矾渣重复步骤(2)、(3)的方法冻融循环多次；
(5)过滤：将步骤(4)最后一次循环融化步骤所得的铁矾渣过滤，用少量清水洗涤残留化学试剂，得到经处理后的铁矾渣和化学溶剂；
(6)干燥：将步骤(5)所得铁矾渣真空冷冻干燥或常压烘箱干燥或自然风干。
(7)溶液返回冻融循环。
本发明的有益效果：
(1)冻融循环无需经过高温熔炼或焙烧等火法处理，不会产生SO2气体污染环境，节能环保。
(2)冻融循环无需经过高酸或高碱等湿法处理，不产生二次废水，无酸碱试剂消耗，成本低。
(3)冻融循环可充分利用铁矾渣自身的高含水量，相比于火法处理无需预先干燥，节约了能耗，相比于湿法处理，无需大量用水。
(4)经冻融循环后的化学试剂可返回冻融循环处理铁矾渣，可减少化学试剂耗量。
(5)冻融循环无需复杂的设备，反应条件温和可控，可利用自然冷能或机械降温，对反应釜材质无特殊要求。
(6)冻融循环简化了工艺流程，操作过程简单，容易控制，绿色环保。
附图说明
图1是铁矾渣未冻融循环处理前SEM图；
图中1：二次成像图，2：背散射图；
图2是铁矾渣仅加化学试剂不冻融处理12天后SEM图；
图中1：铁矾渣；2：铁矾渣仅加硫脲；3：铁矾渣仅加氯化钠；4：铁矾渣仅加磷酸氢二钠；
图3是铁矾渣仅冻融循环12次后SEM图；
图中1：铁矾渣；2：铁矾渣仅冻融循环12次；
图4是铁矾渣经硫脲冻融循环过程SEM背散射图；
图中1：铁矾渣；2：铁矾渣硫脲6次冻融循环；3：铁矾渣硫脲12次冻融循环；
图5是铁矾渣经氯化钠冻融循环12次后SEM图；
图中1：二次成像图，2：背散射图；
图6铁矾渣经磷酸氢二钠冻融循环12次后SEM图；
图中1：二次成像图，2：背散射图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明一个具体实施方式的铁矾渣硫脲冻融循环处理的方法，包括下述的步骤：
(1)化学溶剂准备：当铁矾渣含水30％时，优选化学试剂浓度为1～300g/L，更优选20～250g/L，进一步优选50～200g/L，可通过加热或超声加速固体化学试剂溶解速度，制得化学溶剂；
所述的化学试剂选自硫脲、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化镁、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等的一种或几种的组合；
(2)冻结：将化学溶剂与铁矾渣进行冻结处理，化学溶剂体积与铁矾渣固体重量的液固比为0.1～10:1ml/g，优选0.2～5:1ml/g，进一步优选0.5～3:1ml/g，料浆体积/容器体积比值为0.2～1.0，优选0.4～0.8，冻结温度-50.0℃～-5.0℃，优选-50.0℃～-20.0℃，冻结时间1～48h，优选6～12h；
(3)融化：将冻结的铁矾渣自然或加温融化处理，融化温度20.0℃～80℃，优选40℃～60℃，融化时间1～48h，优选6～12h；
(4)冻融循环：将融化的铁矾渣重复步骤(2)、(3)的方法冻融循环，循环次数1～50次，优选6～30次；
(5)过滤：将步骤(4)最后一次循环融化步骤所得的铁矾渣过滤，用少量清水洗涤残留化学试剂，得到经处理后的铁矾渣和化学溶剂；
(6)干燥：将步骤(5)所得铁矾渣真空冷冻干燥或常压烘箱干燥。真空冷冻干燥冻结温度-20℃～-80℃，优选-30℃～-80℃，真空压力1～20Pa，优选10～20Pa，时间1min～120min，优选30min～60min。常压干燥温度为10～80℃，优选40～60℃，干燥时间为5分钟～24h，优选4h～8h；自然风干时间5h～72h，优选48～72h；
(7)溶液返回冻融循环：将步骤(5)所得处理后的化学溶剂直接返回冻融循环，或经冷却处理后返回冻融循环。冷却温度0～15℃，优选0～5℃，时间1分钟～24h，优选1h～5h，冷却析出金属沉淀物，滤液返回冻融循环处理。
以下通过四个具体实施例对本发明的具体实施及其效果进行详细说明。
为进一步说明冻融对铁矾渣与化学试剂反应的促进作用，进行了铁矾渣仅与化学试剂反应和仅冻融的对比例实验。
对比例1：
铁矾渣仅和本发明化学试剂反应，但是不进行冻融的对比例。称取5g硫脲、5g氯化钠、5g磷酸氢二钠固体分别溶于40ml水中，超声加速溶解分别制得浓度为125g/L的硫脲试剂、125g/L氯化钠试剂、125g/L磷酸氢二钠试剂；取22g铁矾渣(含铁27.71％、含铅9.16％，含水率30.57％)，分别加入上述三种化学试剂(125g/L)，并于50ml离心管中混匀，置于恒温水浴锅40℃内浸渍12天；将铁矾渣过滤，分别用10ml清水淋洗残留的化学试剂，得到经处理后的铁矾渣和化学溶剂；将处理后的铁矾渣置于烘箱中60℃下干燥6h，所得铁矾渣送样分析；将处理后的化学试剂分别冷却处理，温度2℃，时间5h，并未析出沉淀物。
对比例2：
铁矾渣仅冻融，但不加入化学试剂的对比例。称取22g铁矾渣(含铁27.71％、含铅9.16％，含水率30.57％)，加入40ml水中，于50ml离心管中混匀，按照实施例1的方法进行冻融处理；将铁矾渣过滤，用10ml清水淋洗，得到经处理后的铁矾渣和水溶液；将处理后的铁矾渣置于烘箱中60℃下干燥6h，所得铁矾渣送样分析；将处理后的水溶液冷却处理，温度2℃，时间5h，并未析出沉淀物。
实施例1
(1)试剂准备：称取5g硫脲固体溶于40ml水中，超声加速溶解制得浓度为125g/L的硫脲试剂。
(2)冻结：取22g铁矾渣(含铁27.71％、含铅9.16％，含水率30.57％)，加入40ml硫脲试剂(125g/L)，于50ml离心管中混匀，放入冰箱于-20℃下冻结12h，冻结后铁矾渣上部结有白色结晶。
(3)融化：将冻结的铁矾渣室温(21℃)下自然解冻12h，解冻后铁矾渣上部白色结晶消失。
(4)冻融循环：将融化的铁矾渣重复步骤(2)、(3)的方法冻融循环12次。
(5)过滤：将步骤(4)第12次循环融化步骤所得的铁矾渣过滤，用10ml清水淋洗残留的硫脲试剂，得到经处理后的铁矾渣和硫脲溶剂。
(6)干燥：将步骤(5)所得铁矾渣常压烘箱60℃干燥6h，所得铁矾渣用于送样分析。
(7)冷却析出：将步骤(5)所得处理后的硫脲试剂冷却处理，温度2℃，时间5h，冷却析出富铅沉淀物，所得含硫脲试剂的滤液返回冻融循环处理。
实施例2
(1)试剂准备：称取5g氯化钠固体溶于40ml水中，搅拌溶解制得浓度为125g/L的氯化钠试剂。
(2)冻结：取22g铁矾渣(同实施例1所述铁矾渣)，加入40ml氯化钠试剂(125g/L)，于50ml离心管中混匀，放入冰箱于-20℃下冻结24h。
(3)融化：将冻结的铁矾渣室温(22℃)下自然解冻24h。
(4)冻融循环：将融化的铁矾渣重复步骤(2)、(3)的方法冻融循环12次。
(5)过滤：将步骤(4)第12次循环融化步骤所得的铁矾渣过滤，用10ml清水淋洗残留的氯化钠试剂，得到经处理后的铁矾渣和氯化钠溶剂；
(6)干燥：将步骤(5)所得铁矾渣常压烘箱50℃干燥24h，所得铁矾渣用于送样分析。
(7)冷却析出：将步骤(5)所得处理后的氯化钠试剂冷却处理，温度1℃，时间12h，冷却析出氯化铅固体，所得含氯化钠试剂的滤液返回冻融循环处理。
实施例3
(1)试剂准备：称取5g磷酸氢二钠固体溶于40ml水中，搅拌溶解制得浓度为125g/L的磷酸氢二钠试剂。
(2)冻结：取22g铁矾渣(同实施例1所述铁矾渣)，加入40ml磷酸氢二钠试剂(125g/L)，于50ml离心管中混匀，放入冰箱于-20℃下冻结24h。
(3)融化：将冻结的铁矾渣室温(22℃)下自然解冻24h。
(4)冻融循环：将融化的铁矾渣重复步骤(2)、(3)的方法冻融循环12次。
(5)过滤：将步骤(4)第12次循环融化步骤所得的铁矾渣过滤，用10ml清水淋洗残留的磷酸氢二钠试剂，得到经处理后的铁矾渣和磷酸氢二钠溶剂；
(6)干燥：将步骤(5)所得铁矾渣常压烘箱60℃干燥20h，所得铁矾渣用于送样分析。
(7)返回冻融：将步骤(5)所得处理后的含磷酸氢二钠溶液的滤液返回冻融循环处理。
实施例4
(1)试剂准备：称取1g硫脲固体溶于40ml水中，磁力搅拌溶解制得浓度为25g/L的硫脲试剂。
(2)冻结：取10g铁矾渣(含铁27.71％、含铅9.16％，含水率30.57％％)，加入10ml硫脲试剂(25g/L)，于20ml离心管中摇匀，放入冰箱于-5℃下冻结6h，冻结后铁矾渣上部结有白色结晶。
(3)融化：将冻结的铁矾渣于水浴锅60℃解冻6h，解冻后铁矾渣上部白色结晶消失。
(4)冻融循环：将融化的铁矾渣重复步骤(2)、(3)的方法冻融循环6次。
(5)过滤：将步骤(4)第6次循环融化步骤所得的铁矾渣过滤，用10ml清水淋洗残留的硫脲试剂，得到经处理后的铁矾渣和硫脲溶剂。
(6)干燥：将步骤(5)所得铁矾渣自然风干72h，所得铁矾渣用于送样分析。
(7)冷却析出：将步骤(5)所得处理后的硫脲试剂冷却处理，温度0℃，时间5h，冷却析出富铅沉淀物，所得含硫脲试剂的滤液返回冻融循环处理。
图1为未处理的铁矾渣的SEM图，结合EDS分析，基底为黄钠铁矾规则晶体，多为八面体结构，边长1～10微米，从背散射图中的白色亮点可以看出表面分散嵌布着细小不规则形状的硫酸铅晶体，粒径0.1～5微米。
图2是铁矾渣不经冻融，分别用硫脲、磷酸氢二钠和氯化钠处理后的SEM图，铁矾渣仅用硫脲处理，表面分布的硫酸铅非常少量聚集在一起；铁矾渣仅用磷酸氢二钠处理，表面分布的硫酸铅生成大量细小、不规则的沉积沉淀；铁矾渣仅用氯化钠处理，表面分布的硫酸铅仅有少部分脱落，留有不明显的脱落坑槽。
图3是铁矾渣不加化学试剂，只冻融处理后的SEM图，铁矾渣仅冻融循环12次后，表面分布的硫酸铅少量附聚，而且分散度高。
图4是实施例1中铁矾渣硫脲冻融循环处理后的SEM图，铁矾渣表面分布的硫酸铅经硫脲冻融循环6次后大量附聚在一起，进一步冻融循环12次后脱落，在黄钠铁矾表面留有显著的硫酸铅脱落坑槽。
图5是实施例2中铁矾渣氯化钠冻融循环处理后的SEM图，铁矾渣表面分布的硫酸铅经氯化钠冻融循环12次后脱落，黄钠铁矾表面留有显著的氯化铅脱落坑槽。
图6是实施例3中铁矾渣磷酸氢二钠冻融循环处理后的SEM图，铁矾渣表面分布的硫酸铅经磷酸氢二钠冻融循环12次后大量附聚成片状磷酸铅。
将上述两个对比例和四个实施例处理前后的铁矾渣进行浸出毒性实验，对比例1中只用硫脲、氯化钠和磷酸氢二钠处理，浸出毒性铅含量分别下降了12.43％、25.67％和11.26％。对比例2只冻融循环12次后，浸出毒性铅含量下降仅10.54％，对比例表明只化学试剂或只冻融处理，浸出毒性铅下降不明显；实施例1、2、3表明经硫脲、氯化钠和磷酸氢二钠冻融循环12次后，浸出毒性铅含量分别下降了67.57％、75.25％和79.33％，效果显著。实施例4为不同条件下硫脲冻融循环处理铁矾渣实验，其浸出毒性铅含量下降了64.82％，与实施例1基本一致，说明不同条件下化学冻融循环处理铁矾渣均能有效降低铁矾渣浸出毒性。
通过化学冻融循环法处理铁矾渣可调控铁矾渣中铅等共存金属的形态与分布，至少有两种机理：(1)经过冻融循环后，富铅化合物等在铁矾渣表面聚集直接脱落(如：实施例1,2,4)；(2)经过冻融循环后，富铅化合物等在铁矾渣表面聚集成新的不易脱落的形态(如：实施例3)；从而降低铁矾渣浸出毒性，有利于后续金属资源分离回收和无害化处理，化学试剂可返回循环过程，有效减少了试剂消耗。化学冻融循环法有效解决了铁矾渣传统火法处理工艺能耗高、SO2污染环境的问题，同时也解决了铁矾渣湿法处理过程中酸碱耗量大、工艺流程长、易产生二次废水的问题，是一种绿色、低耗、节能的铁矾渣处理新工艺，对固体废弃物处置技术创新、节能降耗、绿色环保发展具有重大意义。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，将铁矾渣与化学溶剂混匀后进行冻融处理；所述的化学溶剂包括：硫脲、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化镁、柠檬酸钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠中的一种或几种；所述的化学溶剂浓度为1～300g/L；化学溶剂体积与铁矾渣固体重量的液固比为0.1～10:1ml/g；冻结温度-50.0℃～-5.0℃，时间1～48h；融化温度20.0℃～80.0℃，时间1～48h。
2.根据权利要求1所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，冻融处理的次数至少为1次。
3.根据权利要求2所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，冻融处理的次数为1～50次。
4.根据权利要求3所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，冻融处理的次数为6～30次。
5.根据权利要求1所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，冻融处理的要求为：冻结结束后无流动液体，融化结束后无冻结冰块。
6.根据权利要求1所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，冻结温度-50.0℃～-20.0℃，时间6～12h；融化温度40℃～60℃，时间6～12h。
7.根据权利要求1所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，所述的化学溶剂包括：硫脲、氯化钠和磷酸氢二钠中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，所述的化学溶剂浓度为20～250g/L；化学溶剂体积与铁矾渣固体重量的液固比为0.2～5:1ml/g。
9.根据权利要求1所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，料浆体积/容器体积比值为0.2～1.0。
10.根据权利要求1所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，将融化的铁矾渣过滤，得到经处理后的铁矾渣和化学溶剂；将所得化学溶剂返回冻融循环或者低温冷却析出金属后再返回冻融循环。
11.根据权利要求10所述的化学冻融处理铁矾渣的方法，其特征在于，将处理后的铁矾渣真空冷冻干燥或常压烘箱干燥或自然风干。
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CN102051478B (zh) * 2010-11-28 2012-11-21 郴州市金贵银业股份有限公司 一种铅冰铜湿法处理工艺
CN102168176B (zh) * 2011-03-10 2012-11-14 田文学 焙烧——氰化含金尾渣中有价金属综合回收工艺
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