蛇紋巖除鐵工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于蛇紋巖綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及蛇紋巖除鐵工藝。本發(fā)明的蛇紋巖除鐵工藝，包括蛇紋巖預(yù)處理工序、酸解工序和除鐵工序等步驟。本發(fā)明的蛇紋巖除鐵工藝，采用黃鈉鐵礬法除鐵：將溶液中的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，加入一定量的硫酸鈉，加熱至一定溫度后緩慢加入碳酸鈉溶液，溶液中慢慢形成黃鈉鐵礬沉淀。黃鈉鐵礬渣經(jīng)過(guò)洗滌、酸解、還原，加入一定量的草酸溶液，制備出草酸亞鐵，此草酸亞鐵產(chǎn)品可制備鋰電池的原料磷酸鐵鋰。本發(fā)明的蛇紋巖除鐵工藝除鐵效率高，渣量少；鎂、鎳等損率低，有利于對(duì)蛇紋巖中的鎂、鎳資源的綜合利用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】蛇紋巖除鐵工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于蛇紋巖綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及蛇紋巖除鐵工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)蛇紋巖資源儲(chǔ)量豐富，蛇紋巖中富含氧化鎂、二氧化硅，并含有少量的氧化鐵，為更好的提取蛇紋巖中的氧化鎂和二氧化硅制備相關(guān)產(chǎn)品，必須在前期除去氧化鐵等雜質(zhì)。
[0003]目前我國(guó)的蛇紋巖除鐵技術(shù)大多采用氧化水解法，在蛇紋石酸解液中加入堿液達(dá)到三價(jià)鐵完全沉淀時(shí)的PH值，以此來(lái)除去溶液中的硫酸鐵。此法的缺點(diǎn)是用堿液調(diào)節(jié)pH值時(shí)會(huì)因局部濃度過(guò)堿而形成氫氧化鎂沉淀，夾帶在除鐵渣中造成嚴(yán)重的鎂損失；其次，鐵、鈷、鎳為同族元素，氫氧化物的開(kāi)始沉淀PH值和沉淀完全的pH值較為接近，因此采用氧化水解法除去氫氧化鐵的同時(shí)也會(huì)造成氫氧化鎳的大量沉淀，故造成有價(jià)金屬元素的損失并對(duì)后續(xù)鐵沉淀物的處理造成困難；再次，水解法除鐵溶液的PH值控制要求較高，因此產(chǎn)生的氫氧化鐵物性較差，為膠體狀難以過(guò)濾，且渣量極大，處理難度極大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種蛇紋巖除鐵工藝，該工藝除鐵效率高，渣量少；鎂、鎳等損率低，有利于對(duì)蛇紋巖中的鎂、鎳資源的綜合利用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目 的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種蛇紋巖除鐵工藝，包括下列步驟:(I)、蛇紋巖原礦進(jìn)行清洗、粗碎、細(xì)碎、粉碎等預(yù)處理，使所獲粉體細(xì)度為120~160目；
[0006](2)、酸解工序:將符合要求的蛇紋巖粉體1000Kg送入一級(jí)酸解槽，與二級(jí)酸解液混合，加水至液固比為2~6: I，在攪拌下加熱至60~95°C與100~500L濃硫酸反應(yīng)I~6h后，當(dāng)反應(yīng)料漿pH值穩(wěn)定在0.5~3.0時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；料漿經(jīng)過(guò)濾后，濾液為一級(jí)酸解液，進(jìn)入下步工序，濾渣經(jīng)洗滌后送入二級(jí)酸解槽，加濃硫酸50~300L，在與一級(jí)酸解相同的環(huán)境下進(jìn)行二級(jí)酸解；二級(jí)酸解后的濾液返回一級(jí)酸解槽循環(huán)利用；
[0007](3)、除鐵工序:檢測(cè)一級(jí)酸解液中的硫酸鐵和硫酸亞鐵含量，計(jì)算后加入I~5倍理論量的氧化劑，使二價(jià)鐵完全轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵；加入0.5~3倍理論量的硫酸鈉，加熱至50~95°C后緩慢加入碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)至pH為3.0~6.0,反應(yīng)完全。此時(shí)物料中生成黃色沉淀物，即為黃鈉鐵礬，過(guò)濾后黃鈉鐵礬渣用于制備鐵產(chǎn)品。
[0008]所述除鐵工序中氧化劑選自雙氧水、硝酸鉀、次氯酸鈉、氯酸鈉、高錳酸鉀或氯氣。
[0009]所述除鐵工序所得黃鈉鐵礬渣洗滌后按固液比1: 2~6加入水中，加入I~3倍理論量的濃硫酸，加熱至50~90°C，反應(yīng)0.5~6小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，過(guò)濾得到濾液；檢測(cè)濾液中的硫酸鐵含量，加入I~3倍理論量的還原鐵粉，加熱至60~95°C，反應(yīng)2~8小時(shí)后，所有的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再次過(guò)濾后檢測(cè)濾液中的硫酸亞鐵含量，根據(jù)計(jì)算加入理論量80~120%、濃度為60-150g/L的草酸溶液，溫度為40~90°C，反應(yīng)2~8小時(shí)后過(guò)濾，濾渣洗滌后干燥即得到草酸亞鐵產(chǎn)品。
[0010] 本發(fā)明的蛇紋巖除鐵工藝，采用黃鈉鐵礬法除鐵:將溶液中的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵,加入一定量的硫酸鈉,加熱至一定溫度后緩慢加入碳酸鈉溶液,溶液中慢慢形成黃鈉鐵礬沉淀。此方法除鐵形成的渣量要比氧化法和水解法除鐵形成的渣量少3/4，且黃鈉鐵礬渣具有良好的過(guò)濾性和洗滌性。由于黃鈉鐵礬的優(yōu)越性質(zhì)，鐵渣中含水量和夾帶主金屬(即鎂、鎳等)量遠(yuǎn)小于氫氧化鐵渣。由于主金屬量損失小，因此，鐵渣還可進(jìn)一步回收利用。黃鈉鐵礬渣經(jīng)過(guò)洗滌、酸解、還原，加入一定量的草酸溶液，制備出草酸亞鐵，此產(chǎn)品可制備鋰電池的原料磷酸鐵鋰。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的蛇紋巖除鐵工藝的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
[0012]實(shí)施例1蛇紋巖除鐵工藝，包括下列步驟:
[0013]1、蛇紋巖原礦進(jìn)行清洗、粗碎、細(xì)碎、粉碎等預(yù)處理:控制原礦塊徑在100~250mm之間，然后將原礦投入粗碎工序；粗碎工序產(chǎn)出的礦粒粒徑在40~IOOmm之間，進(jìn)行細(xì)碎工序處理，產(chǎn)出的礦粒粒徑為25~60mm，然后進(jìn)入球磨工序；經(jīng)球磨工序細(xì)磨處理，所獲粉體細(xì)度為130目；
[0014]2、酸解工序
[0015]將符合要求的蛇紋巖粉體1000Kg送入一級(jí)酸解槽，與二級(jí)酸解液混合，加水至液體體積為4500L，在攪拌下加熱至65°C與150L濃硫酸(濃度為95~105%)反應(yīng)6h后，當(dāng)反應(yīng)料漿PH值穩(wěn)定在0.5~3.0時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；料漿經(jīng)過(guò)濾后，濾液為一級(jí)酸解液，進(jìn)入下步工序，濾渣經(jīng)洗滌后送入二級(jí)酸解槽，加濃硫酸100L，在與一級(jí)酸解相同的環(huán)境下進(jìn)行二級(jí)酸解；二級(jí)酸解后的濾液返回一級(jí)酸解槽循環(huán)利用，濾渣經(jīng)洗滌后用于制備白炭黑；
[0016]3、除鐵工序
[0017]檢測(cè)一級(jí)酸解液中的硫酸鐵和硫酸亞鐵含量，硫酸鐵檢測(cè)參照HG/T3575~2006蛇紋石礦石分析方法中的三氧化二鐵的分析方法，折算為硫酸鐵；硫酸亞鐵檢測(cè)參照GB10531~2006水處理劑硫酸亞鐵的分析方法，計(jì)算后加入理論量5倍的氧化劑氯酸鈉(NaC103+6FeS04+3H2S04 = 3Fe2 (SO4) 3+NaCl+3H20,溶液體積已知，溶液中硫酸亞鐵的含量通過(guò)檢測(cè)可得，根據(jù)化學(xué)式可算出氯酸鈉的理論量)，使二價(jià)鐵完全轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵，加入理論量 2 倍的硫酸鈉(3Fe2 (SO4) 3+Na2S04+12H20 = Na2 [Fe6 (SO4) 4 (OH) 12] +6H2S04,溶液體積已知，溶液中硫酸鐵含量通過(guò)檢測(cè)可得，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算出硫酸鈉的理論量)，加熱至59°C后緩慢加入碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)至pH為5.5左右，反應(yīng)完全。此時(shí)物料中生成黃色沉淀物，即為黃鈉鐵礬，過(guò)濾后黃鈉鐵礬渣用于制備鐵產(chǎn)品；
[0018]4、制備草酸亞鐵
[0019]按固液比1: 2，將洗滌后的黃鈉鐵礬渣加入一定量的水中，加入理論量2倍的濃硫酸(Na2 [Fe6 (SO4)4 (OH) 12]+6H2S04 = 3Fe2 (SO4) 3+Na2S04+12H20，黃鈉鐵礬渣量已知，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算出硫酸的理論量)，加熱至55°C，反應(yīng)5小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，過(guò)濾得到濾液。檢測(cè)濾液中的硫酸鐵含量，硫酸鐵檢測(cè)參照HG/T3575~2006蛇紋石礦石分析方法中的三氧化二鐵的分析方法，折算為硫酸鐵；加入理論量3倍的還原鐵粉(Fe2 (SO4) 3+Fe = 3FeS04，根據(jù)化學(xué)式可計(jì)算出理論量)，加熱至60°C，反應(yīng)6小時(shí)后，所有的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再次過(guò)濾后檢測(cè)濾液中的硫酸亞鐵含量，硫酸亞鐵檢測(cè)參照GB10531~2006水處理劑硫酸亞鐵的分析方法，根據(jù)計(jì)算加入理論量90%的草酸溶液(FeS04+H2C204 *2H20 = Fe C2O4CH2O I +H2SO4,溶液體積已知，溶液中硫酸亞鐵含量可測(cè)，算出草酸的理論量)，草酸溶液濃度為65g/L，溫度為90°C，反應(yīng)2小時(shí)后過(guò)濾，濾渣洗滌后干燥即得到草酸亞鐵產(chǎn)品。此方法生產(chǎn)的草酸亞鐵顏色鮮艷，產(chǎn)品純度達(dá)到99.6~100.4%，顆粒粒徑達(dá)到0.2~50um，性能優(yōu)異。
[0020]實(shí)施例2蛇紋巖除鐵工藝，包括下列步驟:
[0021]1、蛇紋巖原礦進(jìn)行清洗、粗碎、細(xì)碎、粉碎等預(yù)處理:控制原礦塊徑在100~250mm之間，然后將原礦投入粗碎工序；粗碎工序產(chǎn)出的礦粒粒徑在40~IOOmm之間，進(jìn)行細(xì)碎工序處理，產(chǎn)出的礦粒粒徑為25~60mm，然后進(jìn)入球磨工序；經(jīng)球磨工序細(xì)磨處理，所獲粉體細(xì)度為160目；
[0022]2、酸解工序
[0023]將符合要求的蛇紋巖粉體1000Kg送入一級(jí)酸解槽，與二級(jí)酸解液混合，加水至液體體積為4500L，在攪拌下加熱至80°C與300L濃硫酸(濃度為95~105%)反應(yīng)3h后，當(dāng)反應(yīng)料漿PH值穩(wěn)定在0.5~3.0時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；料漿經(jīng)過(guò)濾后，濾液為一級(jí)酸解液，進(jìn)入下步工序，濾渣經(jīng)洗滌后送入二級(jí)酸解槽，加濃硫酸300L，在與一級(jí)酸解相同的環(huán)境下進(jìn)行二級(jí)酸解；二級(jí)酸解后的濾液返回一級(jí)酸解槽循環(huán)利用，濾渣經(jīng)洗滌后用于制備白炭黑；
[0024]3、除鐵工序
[0025]檢測(cè)一級(jí)酸解液中的硫酸鐵和硫酸亞鐵含量，硫酸鐵檢測(cè)參照HG/T3575~2006蛇紋石礦石分析方法中的三氧化二鐵的分析方法，折算為硫酸鐵；硫酸亞鐵檢測(cè)參照GB10531~2006水處理劑硫酸亞鐵的分析方法，計(jì)算后加入理論量3倍的氧化劑雙氧水，使二價(jià)鐵完全轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵，加入理論量3倍的硫酸鈉(3Fe2 (SO4) 3+Na2S04+12H20 =Na2 [Fe6 (SO4) 4 (OH) 12] +6H2804,溶液體積已知，溶液中硫酸鐵含量通過(guò)檢測(cè)可得，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算出硫酸鈉的理論量)，加熱至902后緩慢加入碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)至pH為3.5左右，反應(yīng)完全。此時(shí)物料中生成黃色沉淀物，即為黃鈉鐵礬，過(guò)濾后黃鈉鐵礬渣用于制備鐵產(chǎn)品，濾液進(jìn)入下一步工序；
[0026]4、制備草酸亞鐵:
[0027]按固液比1: 4，將洗滌后的黃鈉鐵礬渣加入一定量的水中，加入理論量3倍的濃硫酸(Na2 [Fe6 (SO4)4 (OH) 12]+6H2S04 = 3Fe2 (SO4) 3+Na2S04+12H20，黃鈉鐵礬渣量已知，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算出硫酸的理論量)，加熱至80°C，反應(yīng)3小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，過(guò)濾得到濾液。檢測(cè)濾液中的硫酸鐵含量，硫酸鐵檢測(cè)參照HG/T3575~2006蛇紋石礦石分析方法中的三氧化二鐵的分析方法，折算為硫酸鐵；加入理論量3倍的還原鐵粉(Fe2 (SO4) 3+Fe = 3FeS04，根據(jù)化學(xué)式可計(jì)算出理論量)，加熱至75 °C，反應(yīng)4小時(shí)后，所有的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再次過(guò)濾后檢測(cè)濾液中的硫酸亞鐵含量，硫酸亞鐵檢測(cè)參照GB10531~2006水處理劑硫酸亞鐵的分析方法，根據(jù)計(jì)算加入理論量95%的草酸溶液(FeS04+H2C204 *2H20 = Fe C2O4CH2O I +H2SO4,溶液體積已知，溶液中硫酸亞鐵含量可測(cè)，算出草酸的理論量)，草酸溶液濃度為90g/L，溫度為70°C，反應(yīng)4.5小時(shí)后 過(guò)濾，濾渣洗滌后干燥即得到草酸亞鐵產(chǎn)品。此方法生產(chǎn)的草酸亞鐵顏色鮮艷，產(chǎn)品純度達(dá)到99.6~100.4%，顆粒粒徑達(dá)到0.2~50um，性能優(yōu)異。
[0028]實(shí)施例3蛇紋巖除鐵工藝，包括下列步驟
[0029]1、蛇紋巖原礦進(jìn)行清洗、粗碎、細(xì)碎、粉碎等預(yù)處理:控制原礦塊徑在100~250mm之間，然后將原礦投入粗碎工序；粗碎工序產(chǎn)出的礦粒粒徑在40~IOOmm之間，進(jìn)行細(xì)碎工序處理，產(chǎn)出的礦粒粒徑為25~60mm，然后進(jìn)入球磨工序；經(jīng)球磨工序細(xì)磨處理，所獲粉體細(xì)度為160目；
[0030]2、酸解工序
[0031]將符合要求的蛇紋巖粉體1000Kg送入一級(jí)酸解槽，與二級(jí)酸解液混合，加水至液體體積為4500L，在攪拌下加熱至95°C與500L濃硫酸(濃度為95~105%)反應(yīng)Ih后，當(dāng)反應(yīng)料漿PH值穩(wěn)定在0.5~3.0時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；料漿經(jīng)過(guò)濾后，濾液為一級(jí)酸解液，進(jìn)入下步工序，濾渣經(jīng)洗滌后送入二級(jí)酸解槽，加濃硫酸300L，在與一級(jí)酸解相同的環(huán)境下進(jìn)行二級(jí)酸解；二級(jí)酸解后的濾液返回一級(jí)酸解槽循環(huán)利用，濾渣經(jīng)洗滌后用于制備白炭黑；
[0032]3、除鐵工序
[0033]檢測(cè)一級(jí)酸解液中的硫酸鐵和硫酸亞鐵含量，硫酸鐵檢測(cè)參照HG/T3575~2006蛇紋石礦石分析方法中的三氧化二鐵的分析方法，折算為硫酸鐵；硫酸亞鐵檢測(cè)參照GB10531~2006水處理劑硫酸亞鐵的分析方法，計(jì)算后加入理論量2倍的氧化劑高錳酸鉀，使二價(jià)鐵完全轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵，加入理論量1.5倍的硫酸鈉(3Fe2(S04)3+Na2S04+12H20 =Na2 [Fe6 (SO4) 4 (OH) 12] +6H2S04,溶液體積已知，溶液中硫酸鐵含量通過(guò)檢測(cè)可得，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算出硫酸鈉的理論量)，加熱至70°C后緩慢加入碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)至pH為4.0左右，反應(yīng)完全。此時(shí)物料中生成黃色沉淀物，即為黃鈉鐵礬，過(guò)濾后黃鈉鐵礬渣用于制備鐵產(chǎn)品，濾液進(jìn)入下一步工序；
[0034]4、制備草酸亞鐵:
[0035]按固液比1: 5，將洗滌后的黃鈉鐵礬渣加入一定量的水中，加入理論量3倍的濃硫酸(Na2 [Fe6 (SO4)4 (OH) 12]+6H2S04 = 3Fe2 (SO4) 3+Na2S04+12H20，黃鈉鐵礬渣量已知，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算出硫酸的理論量)，加熱至90°C，反應(yīng)I小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，過(guò)濾得到濾液。檢測(cè)濾液中的硫酸鐵含量，硫酸鐵檢測(cè)參照HG/T3575~2006蛇紋石礦石分析方法中的三氧化二鐵的分析方法，折算為硫酸鐵；加入理論量3倍的還原鐵粉(Fe2 (SO4) 3+Fe = 3FeS04，根據(jù)化學(xué)式可計(jì)算出理論量)，加熱至90°C，反應(yīng)2小時(shí)后，所有的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再次過(guò)濾后檢測(cè)濾液中的硫酸亞鐵含量，硫酸亞鐵檢測(cè)參照GB10531~2006水處理劑硫酸亞鐵的分析方法，根據(jù)計(jì)算加入理論量65%的草酸溶液(FeS04+H2C204.2H20 = FeC2O4.2H20 I +H2SO4,溶液體積已知，溶液中硫酸亞鐵含量可測(cè)，算出草酸的理論量)，草酸溶液濃度為120g/L，溫度為50°C，反應(yīng)8小時(shí)后過(guò)濾，濾渣洗滌后干燥即得到草酸亞鐵產(chǎn)品。此方法生產(chǎn)的草酸亞鐵顏色鮮艷，產(chǎn)品純度達(dá)到99.6~100.4%，顆粒粒徑達(dá)到0.2~50um，性能優(yōu)異。
【權(quán)利要求】
1.一種蛇紋巖除鐵工藝，其特征在于:包括下列步驟:(1)、蛇紋巖原礦進(jìn)行清洗、粗碎、細(xì)碎、粉碎等預(yù)處理，使所獲粉體細(xì)度為120~160目； (2)、酸解工序:將符合要求的蛇紋巖粉體1000Kg送入一級(jí)酸解槽，與二級(jí)酸解液混合，加水至液固比為2~6: 1，在攪拌下加熱至60~95°C與100~500L濃硫酸反應(yīng)I~6h后，當(dāng)反應(yīng)料漿pH值穩(wěn)定在0.5~3.0時(shí)，反應(yīng)結(jié)束；料漿經(jīng)過(guò)濾后，濾液為一級(jí)酸解液，進(jìn)入下步工序，濾渣經(jīng)洗滌后送入二級(jí)酸解槽，加濃硫酸50~300L，在與一級(jí)酸解相同的環(huán)境下進(jìn)行二級(jí)酸解；二級(jí)酸解后的濾液返回一級(jí)酸解槽循環(huán)利用； (3)、除鐵工序:檢測(cè)一級(jí)酸解液中的硫酸鐵和硫酸亞鐵含量，計(jì)算后加入I~5倍理論量的氧化劑，使二價(jià)鐵完全轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵；加入0.5~3倍理論量的硫酸鈉，加熱至50~95°C后緩慢加入碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)至pH為3.0~6.0，反應(yīng)完全。此時(shí)物料中生成黃色沉淀物，即為黃鈉鐵礬，過(guò)濾后黃鈉鐵礬渣用于制備鐵產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的蛇紋巖除鐵工藝，其特征在于:所述除鐵工序中氧化劑選自雙氧水、硝酸鉀、次氯酸鈉、氯酸鈉、高錳酸鉀或氯氣。
3.根據(jù)權(quán)力要求I或2所述的蛇紋巖除鐵工藝，其特征在于:所述除鐵工序所得黃鈉鐵礬渣洗滌后按固液比1: 2~6加入水中，加入I~3倍理論量的濃硫酸，加熱至50~90°C，反應(yīng)0.5~6小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，過(guò)濾得到濾液；檢測(cè)濾液中的硫酸鐵含量，加入I~3倍理論量的還原鐵粉，加熱至60~95°C，反應(yīng)2~8小時(shí)后，所有的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再次過(guò)濾后檢測(cè)濾液中的硫酸亞鐵含量，根據(jù)計(jì)算加入理論量80~120%、濃度為60~150g/L的草酸溶液，溫度為40~90°C，反應(yīng)2~8小時(shí)后過(guò)濾，濾渣洗滌后干燥得到草酸亞鐵產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C04B41/00GK103951465SQ201410166693
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】寧婷婷 申請(qǐng)人:寧婷婷