CN113136488B - 一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺。该工艺包括：1)将黄钾铁矾渣配制为浆液；2)用二氧化硫对浆液进行还原处理，得到产物Ⅰ；3)将产物Ⅰ进行固液分离，分别得到固相a和含有硫酸亚铁的溶液a，分离出来的固相a作为本工艺的产品之一；4)向含有硫酸亚铁的溶液a中通入氧气进行氧化处理，得到产物Ⅱ；5)将产物Ⅱ进行固液分离，分别得到赤铁矿固体和溶液b，溶液b中含有锌，赤铁矿固体为本工艺产品之二，含锌的溶液b作为本工艺的产品之三，含锌滤液返回到锌冶炼流程。该工艺无需消耗煤和其它燃料，不会带来二次污染，并且产物赤铁矿中铁品位高可直接作为工业原料。

Description

一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺
技术领域
本申请涉及一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，属于有色金属冶炼技术领域。
背景技术
在湿法炼锌工艺中，对锌焙砂采取酸性浸出，除铁采用黄钾铁矾法；这种工艺使铁以黄钾铁矾的形式成为固体渣沉淀，简称黄钾铁矾渣或铁矾渣，具有很好的工艺性和稳定性，是我国锌冶炼行业的主要工艺。
在湿法冶炼中，浸出过程产出了主要的两种渣——黄钾铁矾渣和铅银渣(部分企业产出两种渣的混合渣)，一般来说，这两种渣的总量约为锌产量的70-80％，一个10万吨/年规模的电解锌厂，年产出的渣总量约为7-8万吨，其中黄钾铁矾渣量约为4.5-5万吨，铅银渣量约为2.5-3万吨；在实际生产中，由于浸出渣两渣分离控制困难，目前国内各大锌冶炼厂都趋于将两渣混合成一种渣(通称浸出渣)。
黄钾铁矾渣是一种含有重金属的危废渣，随着国家相关环保政策要求的不断升级，这种渣已经没有条件堆存处置，也成为很多锌冶炼企业的环保难题。铁矾渣中各主要元素品位：铁23-30％，锌为3-7％，铅2-3％，硫10-12％(主要以硫酸根形式存在)，银50-100g/吨。铅银渣中各主要元素品位：铁18-23％，锌为3-5％，铅5-8％，硫8％(主要以硫酸根形式存在)，银150-300g/吨；
当前国内主要采用火法还原的方法处理浸出渣，这个处理过程中，还原温度达到1000-1200℃，90-95％硫酸盐分解，被还原生成二氧化硫进入到烟气中，锌、铅、镉等低熔点金属总量的70-80％也被还原，以蒸汽形式挥发至烟气中，再被氧化成为金属氧化物，未被还原的金属及高沸点金属元素被保留在还原渣中，形成玻璃体被固化。主要的处理工艺包括回转窑还原挥发、侧吹炉还原挥发、奥斯迈特炉还原挥发等火法工艺。
采用火法处理浸出渣主要问题有：
(1)能耗高：处理一吨渣需要消耗400-500kg煤；
(2)带来二次污染：由于处理过程中会产生浓度为6000-12000mg/m3的二氧化硫烟气，这部分烟气必须进行脱硫处理，又会产生脱硫石膏等二次废物，产生新的问题；
(3)资源利用率低：锌总回收率只能达到70-80％的水平，铅回收率只能达到80％，银回收率40-50％；而铁元素等进入到渣中无法回收；
(4)只能产出初级产品：产出的氧化锌烟尘：锌约30-60％，铅10-15％，镉0.5-1％，为锌、铅、镉的氧化物和硫酸盐混合物，同时还原剂中还会带入大量的氟氯等杂质，返回湿法冶炼系统会恶化溶液条件，给生产带来危害和额外的成本消耗；
(5)产出的还原渣需要有下游企业(主要为水泥企业)承接进一步处置。
总体上看，火法锌浸出渣的处理成本和能耗高，工艺上也不合理的，同时浸出渣的资源利用水平不高。
发明内容
本发明提供了一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，该工艺无需消耗煤作为热源和还原剂，不会带来二次污染，处理后所得到的渣(还原渣)是含硫的高品位铅银渣，可直接作为原料进入到现有的火法炼铅工艺系统提取铅和金银，铁以赤铁矿形式回收，具有较高的铁品位，可用于炼铁或者下游铁产品开发，锌在所回收的溶液中可直接返回到湿法炼锌系统提取锌，包括硫酸根和其它金属离子也返回到湿法炼锌系统作为湿法炼锌工艺系统消耗的原料循环使用。
一种湿法炼锌黄钾铁矾渣的湿法处理工艺，所述湿法处理工艺包括以下步骤：
S100、将湿法炼锌所产的黄钾铁矾渣配制为浆液；
S200、用二氧化硫对所述浆液进行还原处理，得到产物Ⅰ，所述产物Ⅰ包括固相a和含有硫酸亚铁的溶液a；
S300、将所述产物Ⅰ进行固液分离，分别得到所述固相a和所述含有硫酸亚铁的溶液a，分离出来的固相a作为本工艺的产品之一；
S400、向所述含有硫酸亚铁的溶液a中通入氧气进行氧化处理，得到产物Ⅱ，所述产物Ⅱ包括赤铁矿固体和溶液b；
S500、将所述产物Ⅱ进行固液分离，分别得到所述赤铁矿固体和所述溶液b，所述溶液b中含有锌，赤铁矿固体为本工艺产品之二，含锌的溶液b作为本工艺的产品之三，含锌滤液返回到锌冶炼流程。
可选地，步骤S100中，所述黄钾铁矾渣中包括黄钾铁矾；
所述黄钾铁矾选自具有式Ⅰ所示化合物中的至少一种；
MFe3(SO4)2(OH)6式Ⅰ；
在式Ⅰ中，M表示一价阳离子。
可选地，所述一价阳离子包括K+、Na+、NH4 +、H+中的任一种；
可选地，所述黄钾铁矾渣中还含有含三价铁的化合物A；所述含三价铁的化合物A包括铁酸锌、三氧化二铁中的至少一种。
可选地，步骤S100包括：将黄钾铁矾渣与物料A进行混合，即可得到所述浆液；所述物料A中含有水。
在一些可能的示例中，物料A可以为水，或者含有金属硫酸盐和硫酸组分的水溶液。
可选地，所述黄钾铁矾渣与物料A的质量比为1:1～20。
可选地，所述黄钾铁矾渣与物料A的质量比为1:3～10。
可选地，步骤S200中，所述二氧化硫以气态或者液态的形式通入所述浆料中。
可选地，步骤S200中，所述还原处理包括：一步还原处理或两步还原处理；
所述一步还原处理包括：将二氧化硫通入所述浆料中，进行还原处理，得到产物Ⅰ；
所述两步还原处理包括：将二氧化硫通入所述浆料中，进行第一次不完全还原处理，液固分离后得到浓相和清液，分离，所述清液备用；
之后向所述浓相中继续通入二氧化硫，进行第二次完全还原处理，得到产物Ⅰ。
可选地，一步还原处理过程中的工艺条件为：
处理温度20-100℃；
二氧化硫分压：0.1-150kPa；
可选地，两步还原处理过程中的工艺条件为：
第一次还原处理的条件：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：0.1-150kPa；
第二次还原处理的条件：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：1-150kPa。
可选地，所述含有硫酸亚铁的溶液a中的硫酸浓度为5-30g/L；
可选地，所述步骤S300还包括：将得到所述含有硫酸亚铁的溶液a与两步还原处理过程中的清液混合，得到溶液a’，之后将溶液a’进行步骤S400。
可选地，步骤S200中，所述含有硫酸亚铁的溶液a中还含有硫酸锌和M2SO4，其中，M与式Ⅰ中的M相同；
可选地，步骤S200中，所述固相a中含有氧化物沉淀、硫酸盐沉淀、硫化物沉淀和金属单质。
可选地，所述氧化物沉淀包括二氧化硅、三氧化二铝中的至少一种；所述硫酸盐沉淀包括硫酸钙、硫酸铅中的至少一种；所述金属单质包括金、银中的至少一种。
可选地，步骤S200中还包括：向所述产物Ⅰ中加入氧化剂，用于将残留于所述溶液a中的二氧化硫进一步氧化成为硫酸根，从而得到产物Ⅰ’；之后将所述产物Ⅰ’进行步骤S300。控制所述氧化剂加入量与所述溶液中残留的二氧化硫摩尔比为0.8～1.0，从而保证残留的二氧化硫绝大部分被氧化为硫酸根，而溶液中的二价铁基本不会被氧化为三价铁。
可选地，所述氧化剂选自氧气、双氧水、过硫酸盐中的一种或几种；
可选地，在加入氧化剂同时，加入氧化催化剂a；
所述氧化催化剂a包括硝酸盐类化合物、氮氧化物中的一种或几种；
所述氧化催化剂a的加入量与氧化剂的重量比为0.5％～5％。
可选地，步骤S300中，对产物Ⅰ进行过滤分离，所分离出来的固相a作为产品之一；所述含有硫酸亚铁的溶液a中含固量小于1g/L。
可选地，步骤S400中，向所述含有硫酸亚铁的溶液a中加入氧化催化剂b；所述氧化催化剂b选自硝酸盐类化合物、亚硝酸盐类化合物、氮氧化物中的至少一种；
可选地，所述氧化催化剂b与所述含有硫酸亚铁的溶液a中的亚铁离子摩尔比为0.1～5:1000；
可选地，所述氮氧化物选自二氧化氮、一氧化氮中的至少一种。
可选地，步骤S400中，所述氧化处理的条件为：
温度：120-200℃；
压力：1.0-1.8MPa。
可选地，步骤S400中，所述溶液b中含有硫酸、硫酸锌和M2SO4；其中M与式Ⅰ中的M相同；
优选地，所述溶液b中的硫酸浓度：80-120g/L。
可选地，步骤S400中还包括：反应结束后，对所得到产物Ⅱ进行减温减压，使产物Ⅱ温度下降到100℃以下。
可选地，步骤S500中，对得到的产物Ⅱ进行固液分离，所分离出来的固体为赤铁矿，溶液b返回到湿法炼锌流程。
具体地，本申请中，氧化处理的条件非常关键，因为现有技术中，Fe2+与氧气通常会生成Fe2(SO4)3或者Fe(OH)3。本申请通过创造性选择氧化温度和压力，使得该反应过程的为主反应
Figure BDA0003032663960000051
Figure BDA0003032663960000052
即Fe2+大量转为氧化铁，而非Fe2+氧化为Fe2(SO4)3或者Fe(OH)3。
具体地，步骤S400中，所述赤铁矿中含铁品位达到60wt％以上。
步骤S400中，反应完成后，对所得产物Ⅱ进行减温减压，使产物Ⅱ温度下降到100℃以下；
步骤S500中，对得到的产物Ⅱ进行液固分离，所分离出来的固体为赤铁矿，溶液a返回到湿法炼锌流程。
本发明公开一种采用湿法工艺处理湿法炼锌黄钾铁矾渣的工艺，主要用于铁矾渣的分解和资源化处理，用于解决锌湿法冶炼中所产出的铁矾渣难于资源化处理并对环境造成污染的难题。
本发明的第一步先将湿法炼锌所产的黄钾铁矾渣配制为浆液。第二步是用二氧化硫将黄钾铁矾渣进行分解，其原理是：用水或有一定金属硫酸盐和硫酸组分的水溶液将固体铁矾渣按照一定比例进行浆化形成浆液，用二氧化硫气体或液体二氧化硫通入浆液对铁矾(MFe3(SO4)2(OH)6)进行还原，反应方程式为：
2MFe3(SO4)2(OH)6+3SO2＝M2SO4+6FeSO4+6H2O
式中“M”为一价阳离子，如K+、Na+、NH4+、H+
还原后，黄钾铁矾被分解，其中的铁由正三价被还原成正二价与硫酸根形成硫酸亚铁，一价阳离子与硫酸根形成硫酸盐而溶解在溶液中。
由于锌冶炼黄钾铁矾渣中还存在部分其它铁的高价化合物，如铁酸锌(ZnO·Fe2O3)等，在二氧化硫的作用下也被还原成亚铁及硫酸盐，反应方程式如下：
ZnO·Fe2O3+SO2+2H2SO4＝ZnSO4+2FeSO4+2H2O
本发明的第三步是将通过第二步还原反应后的浆液中的不溶固体与溶液进行分离，溶液的溶质主要以硫酸亚铁和硫酸锌等可溶性重金属盐类和一价阳离子硫酸盐为主；固体主要以二氧化硅、硫酸钙、硫酸铅和其它不溶氧化物如氧化铝等、不溶硫酸盐及单质金属(如金、银等)组成。
本发明的第四步是将第三步得到的溶液在120-200℃温度条件和0.8-1.8MPa压力条件下，通入氧气进行氧化，氧化反应方程式如下：
4FeSO4+O2+4H2O＝2Fe2O3+4H2SO4
反应所得到的产物三氧化二铁为不溶于水的固体，而溶液中的其它重金属硫酸盐和一价阳离子硫酸盐，如硫酸锌、硫酸铜、硫酸钠等，依然保持溶解状态存在于溶液中。
本发明的第五步是将第四步得到的含三氧化二铁固体的溶液进行固体和液体分离，将反应生成的三氧化二铁固体与溶液分离，得到三氧化二铁固体，溶液去锌冶炼浸出系统或者其它提取重金属的流程。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请提供的湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，该工艺无需以煤作为燃料和还原剂，不会带来二次污染，不仅Fe可以以资源化的赤铁矿回收利用，所产出的铅银渣中铅、银、金的品位也得到富集，可直接进入到铅冶炼工序回收铅及金银，还能将铁矾渣中的锌大部分溶解到溶液中返回湿法炼锌流程。
以上工艺通过铁矾渣分解——溶液分离——赤铁矿生成——溶液分离四个步骤，使铁矾转化三氧化二铁(赤铁矿)，得到的赤铁矿含铁品位达到60％以上，可作为炼铁原料，通过深加工也可产出其它的铁化合物产品；所产铅银渣中：铁小于3％，锌小于2％，铅达到15％，银品位高于400g/吨，金高于1g/吨，达到了铅冶炼低品位入炉铅银精矿的品级，可以直接用于铅冶炼；同时大幅度降低了锌的冶炼损失，使锌冶炼金属回收率提高2个百分点以上。
2)4FeSO4+O2+4H2O＝2Fe2O3+4H2SO4这个反应，通常会生成氢氧化铁或者硫酸铁，本申请通过选择合适的氧化温度和氧化压力，能够使Fe2+转变为三氧化二铁固体，固态三氧化二铁可以通过固液分离得到，得到的赤铁矿含铁品位达到60％，优选80％以上，可作为炼铁原料。
3)本申请中，优选采用氧化催化剂，所述氧化催化剂选自硝酸盐类化合物、亚硝酸盐类化合物、氮氧化物中的至少一种，提高反应效率。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
下面介绍本申请可能的实施方式：
实施例1
1)将黄钾铁矾渣(干量)1kg与3L硫酸浓度为20g/L的水进行混合，得到浆液，置于带有搅拌的密闭反应器中，搅拌器转速为60rpm；
2)将反应器内浆液升温至60℃，向该浆液中通入SO2气体进行还原处理，SO2气体平均流量为0.78L/min，二氧化硫分压为10kPa，当SO2气体流量下降接近为0时，得到产物Ⅰ；保持反应器的搅拌，停止加入SO2气体，得到产物Ⅰ；
3)将该产物Ⅰ进行固液分离，分离后得到固相a和含有硫酸亚铁的溶液a；固体于104℃下干燥2小时；
4)将该含有硫酸亚铁的溶液a加入密闭反应器中，升温至180℃，压力达到1.2MPa，以0.3L/min的平均流量通入氧气进行氧化处理，氧化处理的条件为180℃和1.2MPa，当氧气流量下降到0时，反应结束；总反应时间约为2h，得到产物Ⅱ，减压降温至100℃；
5)对产物Ⅱ进行液固分离。固体物两次洗涤后于104℃下干燥2小时，洗涤水与液体混合。用新水补充液体体积至3L。
某厂1锌浸出渣选铅银尾矿主要成分如下：
成分 Fe Zn Pb Cd Mn CaO SiO<sub>2</sub> S
含量％ 18.03 3.96 2.17 0.11 2.89 7.21 8.54 12.3
此外，Ag(67g/t)，In(214g/t)
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、Cd、Mn、S的含量以元素为基准计算其在尾矿中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在尾矿中的质量百分含量。
用SO2还原后的还原渣(即固相a)主要成分
Figure BDA0003032663960000081
还原渣重量：312g；Ag(215.82g/t)，In(687.15g/t)
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、S的含量以元素为基准计算其在还原渣中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在还原渣中的质量百分含量。
还原溶液(含有硫酸亚铁的溶液)主要成分
成分 Zn<sup>2+</sup> Fe<sup>2+</sup> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> Mn<sup>2+</sup> Cd<sup>2+</sup> Cu<sup>2+</sup>)
浓度g/L 12.01 59.54 18 9.63 0.10 0.26
氧化后的固体产物成分：
Figure BDA0003032663960000091
氧化后固体重量：292g；
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、Cd、Mn、S的含量以元素为基准计算其在固体产物中的质量百分含量，实际，Fe和Mn分别主要以三氧化铁和二氧化锰的形式存在(以下实施例同)，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在固体产物中的质量百分含量。
氧化后的溶液成分：
成分 Zn<sup>2+</sup> Fe<sup>2+</sup> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
浓度g/L 11.21 2.59 121
实施例2
该实施例与实施例1中使用的黄钾铁矾渣相同，步骤与实施例1也类似，不同之处在于步骤4)中，使用氧化催化剂，具体步骤4)如下：
4)将该含有硫酸亚铁的溶液a加入密闭反应器中，加入100ml饱和亚硝酸钠溶液，升温至180℃，压力达到1.2MPa，以0.3L/min的平均流量通入氧气进行氧化处理，氧化处理的条件为180℃和1.2MPa，当氧气流量下降到0时，反应结束；总反应时间约为1h，得到产物Ⅱ，减压降温至100℃。
氧化后的固体产物成分：
Figure BDA0003032663960000092
氧化后固体重量：293g；
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、Cd、Mn、S的含量以元素为基准计算其在固体产物中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在固体产物中的质量百分含量。
氧化后的溶液成分：
Figure BDA0003032663960000093
Figure BDA0003032663960000101
实施例3
该实施例与实施例1中使用的黄钾铁矾渣相同，步骤与实施例1也类似，不同之处在于步骤4)中氧化条件，具体步骤4)如下：
4)将该含有硫酸亚铁的溶液a加入密闭反应器中，升温至120℃，压力达到1.8MPa，以0.3L/min的平均流量通入氧气进行氧化处理，氧化处理的条件为100℃和2.0MPa，当氧气流量下降到0时，反应结束；总反应时间约为2h，得到产物Ⅱ，减压降温至50℃；
氧化后的固体产物成分：
Figure BDA0003032663960000102
氧化后固体重量：291g；
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、Cd、Mn、S的含量以元素为基准计算其在固体产物中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在固体产物中的质量百分含量。
氧化后的溶液成分：
成分 Zn Fe H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
浓度g/L 11.83 2.68 126
实施例4
该实施例与实施例1中使用的黄钾铁矾渣相同，步骤与实施例1也类似，不同之处在于步骤4)中氧化条件，具体步骤4)如下：
4)将该含有硫酸亚铁的溶液a加入密闭反应器中，升温至220℃，压力达到0.5MPa，以0.3L/min的平均流量通入氧气进行氧化处理，氧化处理的条件为220℃和0.5MPa，当氧气流量下降到0时，反应结束；总反应时间约为2h，得到产物Ⅱ，减压降温至50℃；
氧化后的固体产物成分：
Figure BDA0003032663960000111
氧化后固体重量：294g；
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、Cd、Mn、S的含量以元素为基准计算其在固体产物中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在固体产物中的质量百分含量。
氧化后的溶液成分：
成分 Zn Fe H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
浓度g/L 11.28 4.54 124
实施例5
1)将黄钾铁矾渣(干量，与实施例1中的黄钾铁矾渣相同)1kg与3L硫酸浓度为20g/L的水进行混合，得到浆液，置于带有搅拌的密闭反应器中，搅拌器转速为60rpm；
2)将反应器内浆液升温至60℃，向该浆液中通入SO2气体进行还原处理，SO2气体平均流量为0.78L/min，二氧化硫分压为10kPa，当SO2气体流量下降接近为0时，得到产物Ⅰ；保持反应器的搅拌，停止加入SO2气体，将配制好的亚硝酸钠饱和溶液100ml加入到产物Ⅰ中，向反应器中加入O2，平均流量为0.045L/min，保持20分钟后停止O2；总反应时间约为2小时；
3)将该产物进行固液分离，分离后得到固相a和含有硫酸亚铁的溶液a；固体于104℃下干燥2小时；
4)将该含有硫酸亚铁的溶液a加入密闭反应器中，加入100ml饱和亚硝酸钠溶液，升温至180℃，压力达到1.2MPa，以0.3L/min的平均流量通入氧气进行氧化处理，氧化处理的条件为180℃和1.2MPa，当氧气流量下降到0时，反应结束；总反应时间约为1h，得到产物Ⅱ，减压降温至100℃；
5)对产物Ⅱ进行液固分离。固体物两次洗涤后于104℃下干燥2小时，洗涤水与液体混合。用新水补充液体体积至3L。
用SO2还原后的还原渣(即固相a)主要成分
Figure BDA0003032663960000121
还原渣重量：312g；Ag(214.82g/t)，In(686.15g/t)
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、S的含量以元素为基准计算其在还原渣中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在还原渣中的质量百分含量。
还原溶液(含有硫酸亚铁的溶液)主要成分
成分 Zn<sup>2+</sup> Fe<sup>2+</sup> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> Mn<sup>2+</sup> Cd<sup>2+</sup> Cu<sup>2+</sup>
浓度g/L 12.10 59.23 26 9.43 0.10 0.27
氧化后的固体产物成分：
Figure BDA0003032663960000122
氧化后固体重量：292g；
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、Cd、Mn、S的含量以元素为基准计算其在固体产物中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在固体产物中的质量百分含量。
氧化后的溶液成分：
成分 Zn<sup>2+</sup> Fe<sup>2+</sup> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
浓度g/L 11.33 0.42 136
实施例6
1)将黄钾铁矾渣(干量)1kg与3L硫酸浓度为20g/l的水进行混合，得到浆液，置于带有搅拌的密闭反应器中，搅拌器转速为60rpm；
2)将反应器内浆料升温至60℃，向浆液中通入SO2气体进行还原处理，SO2气体平均流量为0.78L/min，反应30分钟后，静置浓缩20分钟撇除清液待用，将浓相置于带有搅拌的密闭反应器中，搅拌器转速为60rpm；向浓相中通入SO2气体继续进行还原，控制反应器内压力5kPa，当反应器内压力不下降后，停止SO2气体加入，加入饱和亚硝酸钠溶液100ml后，以0.045L/min流量通入O2，当反应器压力下降至1kPa后并开始回升时，停止氧气。
3)将反应产物进行固液分离，分离后得到固相a和含有硫酸亚铁的溶液，与上一步骤分液漏斗分离出来的清液混合；
4)将上一步得到的混合后的含有硫酸亚铁的溶液加入密闭反应器中，加入100ml饱和亚硝酸钠溶液，升温至180℃，压力达到1.8MPa，以0.3L/min的平均流量通入氧气进行氧化处理，氧化处理的条件为180℃和1.8MPa，当氧气流量下降到0时，反应结束；总反应时间约为1h，得到产物Ⅱ，减压降温至100℃。
5)对产物Ⅱ进行液固分离。固体物用新水两次洗涤后在104℃下称量，洗涤水与液体混合。用新水补充液体体积至3L。
某厂2锌浸出黄钾铁矾渣主要成分如下：
Figure BDA0003032663960000131
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、Cd、Mn、S的含量以元素为基准计算其在黄钾铁矾渣中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在黄钾铁矾渣中的质量百分含量。
用SO2还原后的还原渣主要成分
Figure BDA0003032663960000132
还原后渣量：259g
说明：上表的含量，Fe、Zn、Pb、S的含量以元素为基准计算其在还原渣中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在还原渣中的质量百分含量。
还原溶液主要成分：
成分 Zn<sup>2+</sup> Fe<sup>2+</sup> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> Mn<sup>2+</sup> Cd<sup>2+</sup>
浓度g/L 13.5 84.5 31 1.8 0.323
氧化后的固体产物主要成分：
Figure BDA0003032663960000141
氧化后的固体量374g，
说明：上表的含量，Fe、Zn、Mn、S的含量以元素为基准计算其在固体产物中的质量百分含量，Ca和Si分别以CaO和SiO2为基准计算其在固体产物中的质量百分含量。
氧化后的溶液成分：
成分 Zn<sup>2+</sup> Fe<sup>2+</sup> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
浓度g/L 13.35 1.32 142
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，其特征在于，所述湿法处理工艺包括以下步骤：
S100、将湿法炼锌所产的黄钾铁矾渣配制为浆液；
S200、用二氧化硫对所述浆液进行还原处理，得到产物Ⅰ，所述产物Ⅰ包括固相a和含有硫酸亚铁的溶液a；所述还原处理包括：两步还原处理，所述两步还原处理包括：将二氧化硫通入所述浆液中，进行第一次不完全还原处理，液固分离得到浓相和清液，分离，所述清液备用；之后向所述浓相中继续通入二氧化硫，进行第二次完全还原处理，得到产物Ⅰ；
向所述产物Ⅰ中加入氧化剂，用于将残留于所述溶液a中的二氧化硫进一步氧化成为硫酸根，从而得到产物Ⅰ’；控制所述氧化剂加入量与所述溶液中残留的二氧化硫摩尔比为0.8~1.0；
S300、将所述产物Ⅰ’进行固液分离，分别得到所述固相a和所述含有硫酸亚铁的溶液a，分离出来的固相a作为本工艺的产品之一；
S400、向所述含有硫酸亚铁的溶液a中通入氧气进行氧化处理，得到产物Ⅱ，所述产物Ⅱ包括赤铁矿固体和溶液b；氧化处理的条件为：
温度：120-200℃；
氧气分压：0.8-1.8MPa；
并且，向所述含有硫酸亚铁的溶液a中加入氧化催化剂b；
所述氧化催化剂b选自硝酸盐类化合物、亚硝酸盐类化合物、氮氧化物中的至少一种；
S500、将所述产物Ⅱ进行固液分离，分别得到所述赤铁矿固体和所述溶液b，所述溶液b中含有锌，赤铁矿固体为本工艺产品之二，含锌的溶液b作为本工艺的产品之三。
2.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S100中，所述黄钾铁矾渣中包括黄钾铁矾；
所述黄钾铁矾选自具有式Ⅰ所示化合物中的至少一种；
MFe3(SO4)2(OH)6式Ⅰ；
在式Ⅰ中，M表示一价阳离子；
所述一价阳离子包括K+、Na+、NH4 +、H+中的任一种；
所述黄钾铁矾渣中还含有含三价铁的化合物A；
所述含三价铁的化合物A包括铁酸锌、氧化铁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S100包括：将黄钾铁矾渣与物料A进行混合，即可得到所述浆液；
所述物料A为水，或者为含有金属硫酸盐和硫酸组分的水溶液；
所述黄钾铁矾渣与物料A的质量比为1:1～20。
4.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S200中，所述二氧化硫以气态或者液态的形式通入所述浆液中；
两步还原处理过程中的工艺条件为：
第一次还原处理的条件：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：0.1-150kPa；
第二次还原处理的条件：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：1-150kPa。
5.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S200中，所述含有硫酸亚铁的溶液a中还含有硫酸锌和M2SO4，其中，M与式Ⅰ中的M相同；
步骤S200中，所述固相a中含有氧化物沉淀、硫酸盐沉淀、硫化物沉淀和金属单质。
6.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S300中，
对产物Ⅰ进行过滤分离，所分离出来的固相a作为产品之一；所述含有硫酸亚铁的溶液a中含固量小于1g/L。
7.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S400中，
所述氧化催化剂b与所述含有硫酸亚铁的溶液a中的亚铁离子摩尔比为0.1~5:1000；
所述氮氧化物选自二氧化氮、一氧化氮中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S400中，所述溶液b中含有硫酸、硫酸锌和M2SO4；其中M与式Ⅰ中的M相同；
所述溶液b中的硫酸浓度：80-120g/L；
步骤S400中还包括：反应结束后，对所得到产物Ⅱ进行减温减压，使产物Ⅱ温度下降到100℃以下。
9.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S500中，对得到的产物Ⅱ进行固液分离，所分离出来的固体为赤铁矿，溶液b返回到湿法炼锌流程。
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