專利名稱：一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，屬于濕法冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在濕法冶金過(guò)程中，常常使用酸性溶液浸礦石，礦物中的鐵經(jīng)常是以三價(jià)或者二價(jià)離子形式進(jìn)入溶液。由于鐵在進(jìn)行電沉積等后續(xù)工藝時(shí)存在較大危害，因此除鐵是濕法冶金中最為普遍和重要的一道工序。鋅冶煉過(guò)程中的沉淀除鐵問(wèn)題，在濕法冶金中最具代表性。硫化鋅精礦一般含有5% 15%的鐵，浸出過(guò)程中鋅和其他有色金屬進(jìn)入溶液時(shí)，鐵也不同程度地進(jìn)入溶液。采用高溫高酸浸出工藝時(shí)，可使以鐵酸鋅形態(tài)(ZnFe2O4)存在的鋅浸出率達(dá)90%以上，顯著提高了金屬的提取率，但大量鐵也會(huì)轉(zhuǎn)入溶液，使浸出液中的含鐵量高達(dá)30g/L以上。為了從含鐵高的溶液中沉鐵，自上世紀(jì)60年代末以來(lái)，黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法作為新的沉鐵方法先后在工業(yè)上獲得應(yīng)用。針鐵礦法所得針鐵礦型鐵渣結(jié)晶體大，夾帶有價(jià)金屬少，容易過(guò)濾。針鐵礦法是比利時(shí)老山公司發(fā)展應(yīng)用的一種除鐵方法，1970年工業(yè)化。為了使針鐵礦沉淀順利，三價(jià)鐵的含量必須降低，使溶液中的Fe3+含量始終保持在lg/L左右，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有兩條途徑:還原 氧化法(V.M法)和部分水解法(E.Z法)。溫州冶煉廠在部分水解法的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了噴淋除鐵工藝，獲得良好的除鐵效果，提高了針鐵礦法除鐵效率。但是，噴淋除鐵法中和劑主要有氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、石灰、鋅焙砂等，氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等成本較高，適用于含鐵較少的浸出液，石灰作中和劑會(huì)生成石膏進(jìn)入鐵渣影響鐵渣的品位；鋅焙砂作為冶煉廠的生產(chǎn)原料廉價(jià)、經(jīng)濟(jì)，適合處理含鐵較高的浸出液，但是鋅焙砂作為冶煉原料，成分復(fù)雜、粒度不均、雜質(zhì)較多、含有大量難溶物，以鋅焙砂作中和劑，將導(dǎo)致大量未溶鋅焙砂進(jìn)入到鐵渣中，Zn、Pb、Ag等有價(jià)元素?fù)p失嚴(yán)重極大的影響冶煉廠的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)大量殘余鋅焙砂進(jìn)入鐵渣且難以分離，嚴(yán) 重影響鐵渣品位(30 40%)，這將導(dǎo)致鐵渣綜合利用困難，大量堆放占用土地資源且污染環(huán)境。因此，加速浸出液中鐵的分離，提高沉淀渣的利用率要有針對(duì)性的研究出一種對(duì)高濃度鐵離子的分離行之有效的方法和工藝，使環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益三統(tǒng)一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有噴淋除鐵法工藝中利用鋅焙砂作中和劑時(shí)，大量未溶鋅焙砂進(jìn)入到鐵渣中，難以分離，嚴(yán)重影響鐵渣品位(只有30 40wt%)，并且鋅焙砂中的Zn、Pb、Ag等有價(jià)元素?fù)p失嚴(yán)重等缺陷，目的在于提供一種方法簡(jiǎn)單，操作方便、快速，酸性浸出液除鐵徹底，能回收高品位鐵渣(含量不少于55wt%)和Cu、Pb、Ag等有價(jià)金屬的方法。本發(fā)明提供了一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，該方法是將濕法冶鋅的酸性浸出液經(jīng)氧化劑氧化后得到氧化浸出液；將得到的氧化浸出液以維持反應(yīng)槽中Fe3+含量小于lg/L的噴淋方式加入到反應(yīng)槽中，同時(shí)向反應(yīng)槽中持續(xù)加入一 100 + 400目鋅焙砂，在溫度為80 90°C，pH為2 3的條件下發(fā)生水解反應(yīng)；水解反應(yīng)完成后將得到的礦漿通過(guò)分級(jí)機(jī)分級(jí)，分離出未反應(yīng)完全的鋅焙砂后，余下礦漿經(jīng)絮凝沉降、過(guò)濾后回收沉淀；沉淀經(jīng)pH為2 3的酸溶液洗滌，焙燒后得到鐵渣。所述的鋅焙砂的摩爾用量為氧化浸出液中Fe3+水解反應(yīng)產(chǎn)生酸理論摩爾量的2 3倍。所述的攪拌速度為800 1000r/min。所述的氧化劑中氧化活性成分的摩爾量為將浸出液中Fe2+全部氧化成Fe3+所需理論摩爾量的1.25 1.5倍。所述的氧化劑包括空氣、氧氣、二氧化錳或雙氧水中一種或幾種；其中，氧化活性成分分別為氧氣、氧氣、二氧化錳、過(guò)氧化氫。所述的洗滌是用pH為2 3酸溶液浸泡沉淀，其中，固液比為1:4 5。所述的酸溶液是pH為2 3的硫酸溶液。所述的焙燒溫度為550 650°C。所述的焙燒時(shí)間為10 20min。所述的絮凝沉降所用到的絮凝劑為聚丙烯酸、陰離子聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺中的一種。所述未反應(yīng)完全的鋅焙砂返回浸出工藝，浸出其中的有價(jià)金屬元素。從濕法冶鋅工 藝中的酸性浸出液中除鐵并回收富含鐵鐵渣的具體方法:第一步:鋅焙砂的制備將鋅焙砂篩取一 100 +400目鋅焙砂；第二步:Fe2+氧化向浸出液中加入氧化劑，將浸出液中的二價(jià)鐵完全氧化為Fe3+ ；所述的氧化劑中氧化活性成分的摩爾量為將浸出液中Fe2+全部氧化成Fe3+所需理論摩爾量的1.25 1.5倍；所述的氧化劑包括空氣、氧氣、二氧化錳或雙氧水中一種或幾種；其中，氧化活性成分分別為氧氣、氧氣、二氧化錳、過(guò)氧化氫；第三步:浸出液噴淋-中和水解調(diào)節(jié)反應(yīng)槽溫度80 90°C,以噴淋的方式向反應(yīng)槽中噴入氧化后的浸出液,噴淋速度保證反應(yīng)槽中Fe3+含量大于O且小于lg/L，同時(shí)向反應(yīng)槽中加入一 100 +400目鋅焙砂作中和劑，以800 1000r/min的速度攪拌，保證溶液pH在2 3 ;第四步:鋅焙砂預(yù)先分離水解完成后，以分級(jí)機(jī)對(duì)礦漿進(jìn)行分級(jí)，分離未反應(yīng)完全的鋅焙砂；分離出的鋅焙砂主要用于浸出，回收其中的Zn、Pb、Ag等有價(jià)金屬元素；第五步:絮凝沉降將剩余的礦漿轉(zhuǎn)入沉降槽，加入絮凝劑，進(jìn)行絮凝沉降；絮凝劑為聚丙烯酸、陰離子聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺中的一種；第六步:沉降渣過(guò)濾、洗滌將所得沉降渣過(guò)濾，并以pH為2 3的硫酸溶液進(jìn)行浸泡；固液比為1:4 5，脫出夾帶的雜質(zhì)；
第七步:焙燒將濾渣在550 650 °C下焙燒10 20min后得到富含鐵鐵渣(鐵含量不少于55wt%)0本發(fā)明技術(shù)原理:通過(guò)發(fā)明人反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)以噴淋方式控制反應(yīng)槽中Fe3+在較低的濃度(含量小于lg/L)，再結(jié)合溫度、pH值等條件，能促進(jìn)針鐵礦形成較大的晶粒，并且通過(guò)采用一 100 +400目鋅焙砂作中和劑，該粒度大小的顆粒鋅焙砂作中和劑，在中和水解完成后鋅焙砂還擁有較大粒度，這樣鋅焙砂與水解產(chǎn)物比重、粒度存在巨大差異；在此前提條件下，發(fā)明人首次采用選礦用的分級(jí)機(jī)利用鋅焙砂與水解產(chǎn)物比重、粒度的巨大差異，實(shí)現(xiàn)快速初步分級(jí)，分離未反應(yīng)完全的鋅焙砂渣；分級(jí)后的礦漿轉(zhuǎn)入沉降槽，得到沉降渣以PH2 3的酸液進(jìn)行洗滌，洗滌夾帶、吸附在鐵渣表面的雜質(zhì)，進(jìn)一步提高了鐵渣的品味；同時(shí)在中和過(guò)程中溶液pH大約為2 3，這種酸度只能溶解鋅焙砂中易于溶解的氧化鋅成分，至于Zn、Pb、Ag等則較難溶解，故而在未反應(yīng)完的細(xì)焙砂中得到富集，通過(guò)分級(jí)后回收的未溶鋅焙砂返回冶金浸出系統(tǒng)，有效回收在這些有價(jià)金屬元素。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明濕法冶鋅的酸性浸出液中鐵含量?jī)艋瘡氐?，不大?0mg/L,回收的鐵渣鐵品位達(dá)到55%以上，鐵渣中鋅含量不大于3%，直接可作為鋼鐵廠原料，不僅解決了鐵渣堆放、污染環(huán)境問(wèn)題，而且提高了資源利用率；有效回收Z(yǔ)n、Pb、Ag等有價(jià)金屬元素，得到了資源的充分利用；工藝方法簡(jiǎn)單、操作方便、快速，特別適于濕法冶鋅酸性浸出液中鐵的分離與利用。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明。實(shí)施例1:利用本工藝方法處理Fe3+含量為11.2g/L、Fe2+含量為3g/L的硫酸鋅溶液。首先，對(duì)鋅焙砂進(jìn)行分級(jí)，篩取一 100 +400目鋅焙砂作中和劑；其次，向浸出液中加入濃度為30%的雙氧水3mL將Fe2+全部氧化為Fe3+ ;然后以噴淋的方式將浸出液加入到反應(yīng)槽中，保證反應(yīng)槽中Fe3+濃度小于lg/L，同時(shí)加入中和劑控制溶液pH2 3，并保證反應(yīng)溫度為80 90°C,攪拌速度800 1000r/min ;水解完成后降低攪拌速度至100r/min,進(jìn)行沉降分級(jí)分離粗鋅焙砂，上層礦漿打入沉降槽加入絮凝劑非離子型聚丙烯酰胺0.2mg/L進(jìn)行絮凝沉降，沉降渣經(jīng)過(guò)濾、以pH為2 3的硫酸溶液進(jìn)行浸泡(固液比為1:4 5)，再600°C焙燒即為所得鐵渣。表I粗焙砂及中和渣分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，其特征在于，將濕法冶鋅的酸性浸出液經(jīng)氧化劑氧化后得到氧化浸出液；將得到的氧化浸出液以維持反應(yīng)槽中Fe3+含量小于lg/L的噴淋方式加入到反應(yīng)槽中，同時(shí)向反應(yīng)槽中持續(xù)加入一 100 + 400目鋅焙砂，在溫度為80 90°C，pH為2 3的條件下攪拌，發(fā)生水解反應(yīng)；水解反應(yīng)完成后將得到的礦漿通過(guò)分級(jí)機(jī)分級(jí)，分離出未反應(yīng)完全的鋅焙砂后，余下礦漿經(jīng)絮凝沉降、過(guò)濾后回收沉淀；沉淀經(jīng)pH為2 3的酸溶液洗滌，焙燒后得到鐵渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鋅焙砂的摩爾用量為氧化浸出液中Fe3+水解反應(yīng)產(chǎn)生酸理論摩爾量的2 3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的攪拌速度為800 1000r/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧化劑中氧化活性成分的摩爾量為將浸出液中Fe2+全部氧化成Fe3+所需理論摩爾量的1.25 1.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的氧化劑包括空氣、氧氣、二氧化錳或雙氧水中一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的洗滌是用pH為2 3酸溶液浸泡沉淀，其中，固液比為1:4 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的酸溶液是pH為2 3的硫酸溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的焙燒溫度為550 650°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的焙燒時(shí)間為10 20min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的絮凝沉降所用到的絮凝劑為聚丙烯酸、陰離子聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種濕法冶鋅工藝除鐵并回收富含鐵鐵渣的方法，該方法是將濕法冶鋅的酸性浸出液經(jīng)氧化劑氧化后得到氧化浸出液；將得到的氧化浸出液以維持反應(yīng)槽中Fe3+含量小于1g/L的噴淋方式加入到反應(yīng)槽中，同時(shí)向反應(yīng)槽中持續(xù)加入－100～＋400目鋅焙砂，在溫度為80～90℃，pH為2～3的條件下發(fā)生水解反應(yīng)；水解反應(yīng)完成后將得到的礦漿通過(guò)分級(jí)機(jī)分級(jí)，分離出未反應(yīng)完全的鋅焙砂后，余下礦漿經(jīng)絮凝沉降、過(guò)濾后回收沉淀；沉淀經(jīng)pH為2～3的酸溶液洗滌，焙燒后得到鐵渣，該方法簡(jiǎn)單，操作方便、快速，酸性浸出液除鐵徹底，回收的鐵渣品位高，同時(shí)有效回收Cu、Pb、Ag等有價(jià)金屬。
文檔編號(hào)C22B3/44GK103194602SQ20131009549
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者孫偉, 韓海生, 劉文莉, 唐鴻鵠 申請(qǐng)人:中南大學(xué)