CN116002909A - 一种从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业废水回收再利用技术领域，具体地说，涉及一种从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法。其包括以下步骤：将虾蟹壳粉碎后，逐批直接加入生物氧化液；过滤生物氧化液，得到滤渣，获取的溶液为硫酸铁、硫酸混合溶液；往上述所得溶液中加入铁粉进行反应；过滤溶液，冷却干燥后，磁选去除聚合硫酸铁中的铁粉，完成聚合硫酸铁制备；本发明方法成本低，除砷效果好，减少成本的使用，物料利用率高，能够对矿山企业利用生物氧化法对金精矿进行预处理过程中产生的酸性的生物氧化废液中的铁进行回收，实现了资源再利用。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水回收再利用技术领域，具体地说，涉及一种从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法。
背景技术
矿产资源是人类社会生存和发展不可缺少的物质基础，还是一类重要的不可再生资源。
目前，常用于难处理金矿的处理方法有焙烧氧化预处理、热压氧化预处理、生物氧化预处理等方法。生物氧化预处理工艺作为含砷难处理金矿的一种预处理方法，是开发利用黄铁矿、砷黄铁矿、毒砂等含砷载金难处理矿物的有效工艺,具有环保、节能、成本低、易操作、反应温和等优点，近年来在冶金工业生产中得到广泛应用。
金矿采用浮选工艺得到金精矿，金精矿经过生物氧化预处理后，用压滤机等设备进行固液分离，滤渣即为易选金矿，可用常规工艺进行选金，而滤液即生物氧化废液，该生物氧化废液中主要含有铁、硫、砷等元素，一般含铁23-45g/L,砷2-8g/L,硫12-30g/L，且由于生物氧化过程细菌的氧化作用，铁、砷、硫均以高价态存在。现有工艺中并没有对废液中的有价元素铁进行回收利用，而是采用石灰中和废液后直接充填井下或压滤后在尾矿库干堆，因此，不仅会消耗大量的石灰，导致生产成本增加，而且还会造成铁等有价元素的白白浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，包括以下步骤：
S1、将虾蟹壳粉碎后，逐批直接加入生物氧化液，直至检测不到氧化液中的砷元素为止，此时，虾蟹壳中碳酸钙与生物氧化液中硫酸反应，pH升高，生物氧化液中的与Fe3+生成FeAsO4沉淀，部分Fe3+沉淀；
S2、过滤生物氧化液，得到滤渣，之后用大量石灰乳悬浊液和滤渣混合，微波处理混合物，制得溶液，溶液为硫酸铁、硫酸混合溶液，经过两步除杂，生物氧化液中的微生物、其它有机质和其他杂质元素均已被沉淀或吸附除，获取的溶液为硫酸铁、硫酸混合溶液；
S3、往上述所得硫酸铁、硫酸混合溶液中加入铁粉进行反应，避免加入氢氧化钠，提高成本，铁粉和溶液中的硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，随着生物氧化液pH值升高，硫酸亚铁水解生成Fe(OH)2后被自然氧化成Fe(OH)3；溶液中的硫酸铁也水解，最后发生聚合；
S4、过滤溶液，冷却干燥后，磁选去除聚合硫酸铁中的铁粉，完成聚合硫酸铁制备。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，虾蟹壳中的碳酸钙成分与生物氧化液中的硫酸化学反应式：CaCO3+H2SO4→CaSO4+CO2↑+H2O。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，生物氧化液中的与Fe3+生成FeAsO4沉淀的化学反应式：
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，部分Fe3+沉淀的化学反应式：Fe3++3H2O→Fe(OH)3↓+3H+。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，滤渣中，硫酸钙、氢氧化铁、砷酸铁和石灰乳悬浊液均不反应，甲壳素在石灰乳和微波的作用下脱乙酰化，形成壳聚糖，壳聚糖和氢氧化铁胶体对砷有良好的吸附作用，加入下次生物氧化液的处理当中，减少处理过程中虾蟹壳、石灰乳悬浊液的用量，增加物料利用率。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，铁粉和溶液中的硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气的化学反应式：Fe+H2SO4→H2↑+FeSO4。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，硫酸亚铁水解生成Fe(OH)2后被自然氧化成Fe(OH)3；溶液中的硫酸铁也水解，具体的化学反应式：mFe2(SO4)3+nH2O→
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，发生聚合得到化学反应式：Fe2(OH)n(SO4)3-n/2→[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，溶液pH值升高至4.5-5后，停止加入铁粉。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，聚合反应在微波条件下进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法中，采用粉碎的虾蟹壳与生物氧化液进行反应，通过虾蟹壳中的碳酸钙使得溶液在酸性条件下脱钙、脱除大部分蛋白质，可有效的完全脱除砷元素，而反应后的甲壳素进行脱乙酰化，形成壳聚糖，该物质该用于下一次的生物氧化液处理，减少成本的使用，增加利用率；通过加入铁粉，升高第一步处理的生物氧化液的pH值，当pH值提高后，溶液中硫酸铁水解，并在微波下聚合，实现铁的回收，本发明方法成本低，除砷效果好，物料利用率高，能够对矿山企业利用生物氧化法对金精矿进行预处理过程中产生的酸性的生物氧化废液中的铁进行回收，实现了资源再利用。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其包括以下步骤：
一、金精矿生物氧化废液除杂
1、将虾蟹壳粉碎后，逐批直接加入生物氧化液，直至检测不到氧化液中的砷元素为止，此时产生的化学反应为：
(1)虾蟹壳中的碳酸钙成分与生物氧化液中的硫酸反应：
CaCO3+H2SO4→CaSO4+CO2↑+H2O；
(2)pH升高，生物氧化液中的与Fe3+生成FeAsO4沉淀的反应：
(3)部分Fe3+沉淀：
Fe3++3H2O→Fe(OH)3↓+3H+；
(4)虾蟹壳在酸性条件下脱钙、脱除大部分蛋白质，剩余甲壳素；此时生物氧化液已经脱砷完全。
2、过滤生物氧化液，得到滤渣，此时滤渣的成分为：硫酸钙、氢氧化铁，少量砷酸铁，以及甲壳素；之后用大量石灰乳悬浊液和滤渣混合，微波处理混合物，滤渣中，硫酸钙、氢氧化铁、砷酸铁和石灰乳悬浊液均不反应，甲壳素在石灰乳和微波的作用下脱乙酰化，形成壳聚糖；壳聚糖和氢氧化铁胶体对砷有良好的吸附作用，加入下次生物氧化液的处理当中，减少处理过程中虾蟹壳、石灰乳悬浊液的用量，增加物料利用率，经过两步除杂，生物氧化液中的微生物、其它有机质和其他杂质元素均已被沉淀或吸附除，获取的溶液为硫酸铁、硫酸混合溶液。
二、聚合硫酸铁的制备
1、往第一步所得溶液(硫酸铁、硫酸混合溶液)中加入铁粉，避免加入氢氧化钠，提高成本，使溶液pH升高至4.5-5后，停止加入铁粉，此时发生的反应为：
(1)铁粉和溶液中的硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气：
Fe+H2SO4→H2↑+FeSO4；
(2)随着生物氧化液pH值升高，硫酸亚铁水解生成Fe(OH)2后被自然氧化成Fe(OH)3；溶液中的硫酸铁也水解，具体的反应为：
(3)在微波条件下，发生聚合：
Fe2(OH)n(SO4)3-n/2→[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m。
2、过滤溶液，冷却干燥，磁选去除聚合硫酸铁中的铁粉，完成聚合硫酸铁制备，即完成有价元素铁的回收。
本发明采用粉碎的虾蟹壳与生物氧化液进行反应，通过虾蟹壳中的碳酸钙使得溶液在酸性条件下脱钙、脱除大部分蛋白质，可有效的完全脱除砷元素，而反应后的甲壳素进行脱乙酰化，形成壳聚糖，该物质该用于下一次的生物氧化液处理，减少成本的使用，增加利用率；通过加入铁粉，升高第一步处理的生物氧化液的pH值，当pH值提高后，溶液中硫酸铁水解，并在微波下聚合，实现铁的回收，本发明方法，成本低，除砷效果好，物料利用率高，能够对矿山企业利用生物氧化法对金精矿进行预处理过程中产生的酸性的生物氧化废液中的铁进行回收，实现了资源再利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将虾蟹壳粉碎后，逐批直接加入生物氧化液，直至检测不到氧化液中的砷元素为止，此时，虾蟹壳中碳酸钙与生物氧化液中硫酸反应，pH升高，生物氧化液中的
与Fe3+生成FeAsO4沉淀，部分Fe3+沉淀；
S2、过滤生物氧化液，得到滤渣，之后用大量石灰乳悬浊液和滤渣混合，微波处理混合物，制得溶液，溶液为硫酸铁、硫酸混合溶液；
S3、往上述所得硫酸铁、硫酸混合溶液中加入铁粉进行反应，铁粉和溶液中的硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，随着生物氧化液pH值升高，硫酸亚铁水解生成Fe(OH)2后被自然氧化成Fe(OH)3；溶液中的硫酸铁也水解，最后发生聚合；
S4、过滤溶液，冷却干燥后，磁选去除聚合硫酸铁中的铁粉，完成聚合硫酸铁制备。
2.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S1中，虾蟹壳中的碳酸钙成分与生物氧化液中的硫酸化学反应式：CaCO3+H2SO4→CaSO4+CO2↑+H2O。
3.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S1中，生物氧化液中的
与Fe3+生成FeAsO4沉淀的化学反应式：
4.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S1中，部分Fe3+沉淀的化学反应式：Fe3++3H2O→FeOH3↓+3H+。
5.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S2中，滤渣中，硫酸钙、氢氧化铁、砷酸铁和石灰乳悬浊液均不反应，甲壳素在石灰乳和微波的作用下脱乙酰化，形成壳聚糖。
6.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S3中，铁粉和溶液中的硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气的化学反应式：Fe+H2SO4→H2↑+FeSO4。
7.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S3中，硫酸亚铁水解生成Fe(OH)2后被自然氧化成Fe(OH)3；溶液中的硫酸铁也水解，具体的化学反应式：
8.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S3中，发生聚合得到化学反应式：Fe2(OH)n(SO4)3-n/2→[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m。
9.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S3中，溶液pH值升高至4.5-5后，停止加入铁粉。
10.根据权利要求1所述的从金精矿生物氧化废液中回收铁的方法，其特征在于：所述S3中，聚合反应在微波条件下进行。
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