一種鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法。鐵酸鋅類冶金廢渣加入硫酸銨，300-470℃進(jìn)行活化焙燒分解鐵酸鋅，480-670℃焙燒調(diào)控鐵的物相為Fe2O3，在浸出過(guò)程中鋅選擇性浸出得到富鋅液，鐵富集到渣中得到富鐵料。富鋅液中含鋅20g/L，含鐵＜0.5g/L；在最優(yōu)條件下鋅浸出率>92％，鐵浸出率＜0.8％以下；富鐵料中鋅含量＜1％，鐵的入渣率達(dá)到99％以上。本發(fā)明能有效地回收鐵酸鋅類冶金廢料中鋅和鐵，具有很好的經(jīng)濟(jì)意義與環(huán)境意義。
【專利說(shuō)明】一種鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于冶金工程與環(huán)境工程交叉領(lǐng)域，涉及一種鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控 鋅鐵分離的方法，具體涉及一種對(duì)含鐵酸鋅冶金廢渣進(jìn)行鐵酸鋅分解，鋅鐵分離的方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 我國(guó)是世界第一產(chǎn)鋅大國(guó)，鋅冶煉主要采用濕法煉鋅工藝，但濕法煉鋅工藝在鋅 精礦氧化焙燒時(shí)，伴生的鐵和鋅不可避免地生成了鐵酸鋅。鐵酸鋅性質(zhì)穩(wěn)定，在中性浸出或 低酸浸出時(shí)不會(huì)分解，導(dǎo)致20%左右的鋅損失于浸出渣中，目前對(duì)于鋅冶煉工藝產(chǎn)生的鐵 酸鋅的解決措施主要采用火法和濕法工藝進(jìn)行處理。
[0003] 火法工藝主要采用回轉(zhuǎn)窯焙燒法，鋅浸出渣配入30?40 %的煤粉，在1100? 1250°C進(jìn)行還原，鋅被還原，進(jìn)入煙塵回收。此法能耗高、回收的鋅產(chǎn)品氧化鋅煙塵含鋅約 45?60%還要進(jìn)一步處理導(dǎo)致工藝流程長(zhǎng)、氧化鋅煙塵中含氟氯高影響濕法煉鋅電積過(guò) 程。
[0004] 濕法處理工藝主要采用熱酸浸出使大部分鐵酸鋅分解，但鋅和鐵同時(shí)進(jìn)入浸出 液，浸出液先進(jìn)行沉鐵再凈化和電積，不同的沉鐵工藝產(chǎn)生不同的沉鐵渣，有鐵礬渣、針鐵 礦渣、赤鐵礦渣等，產(chǎn)生的廢渣量大，渣中含5 %以上的鋅和25 %以上的鐵，這部分鋅和鐵 沒(méi)有利用，造成大量的資源損失。同時(shí)渣中還含有鉛、鎘等重金屬，廢渣的堆存嚴(yán)重危害環(huán) 境且占用大量的土地資源。近年來(lái)發(fā)展的氧壓浸出鋅精礦的濕法煉鋅工藝，該工藝產(chǎn)生的 鐵渣和浸出渣仍無(wú)法利用。
[0005] 近年來(lái)，對(duì)于鐵酸鋅的分解做了大量的工作，濕法處理方面有加壓浸出、高溫高酸 浸出，火法方面有加入還原劑在高溫還原揮發(fā)鋅、加入揮發(fā)劑在高溫下強(qiáng)化揮發(fā)鋅、中溫磁 化焙燒分解、中溫加入碳酸鈉、氫氧化鈉、硫酸焙燒。濕法處理鐵酸鋅則鋅和鐵同時(shí)浸出到 溶液中，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)鋅和鐵的分離；高溫還原揮發(fā)則溫度在l〇〇〇°C以上；磁化焙燒分解，鐵鋅 分離后富鐵料中還含有10%以上的鋅；碳酸鈉或氫氧化鈉焙燒則鋅鐵分離后的富鋅液中 引進(jìn)了大量的鈉離子；硫酸焙燒法與濕法處理鐵酸鋅一樣，在浸出時(shí)鋅和鐵同時(shí)被浸出，浸 出時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)鋅鐵分離。
[0006] 專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01410012237. 1)公開(kāi)了一種加入硫酸鐵焙燒-水浸回收含鐵酸 鋅廢渣中鋅的方法，實(shí)現(xiàn)了鐵酸鋅分解后的鋅鐵分離，但分離效率依然有待提高，尤其對(duì)于 含鐵酸鋅高的物料分解效果不是很好。
[0007] 綜上所述，針對(duì)鐵酸鋅類冶金廢渣，目前對(duì)于鐵酸鋅的分解和鋅鐵分離尚無(wú)很好 的解決方法，導(dǎo)致廢渣中的鋅、鐵資源得不到有效利用。鐵酸鋅是冶金和環(huán)境領(lǐng)域亟待解決 的難題，迫切需要找到一種有效分解鐵酸鋅實(shí)現(xiàn)鋅、鐵分離且環(huán)保的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵 分離的方法。能有效分解鐵酸鋅，同時(shí)對(duì)鐵的物相進(jìn)行調(diào)控，在浸出過(guò)程實(shí)現(xiàn)鋅、鐵的高效 分離。
[0009] -種鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法：將鐵酸鋅類冶金廢渣加入硫酸 銨在300-470°C進(jìn)行低溫活化焙燒30-60min，低溫活化焙燒完成后升高溫度至480-670°C 進(jìn)行中溫物相調(diào)控焙燒15-45min，最后在浸出過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鋅鐵分離。
[0010] 上述方法中低溫活化焙燒的溫度優(yōu)選為300-400°C。
[0011] 上述方法中中溫物相調(diào)控焙燒的溫度優(yōu)選為500-650°C。
[0012] 上述方法中進(jìn)一步優(yōu)選400°C低溫活化焙燒lh，600°C中溫物相調(diào)控焙燒30min。
[0013] 上述方法中硫酸銨/鐵酸鋅質(zhì)量比=1?6。硫酸銨/鐵酸鋅質(zhì)量比優(yōu)選=2? 6〇
[0014] 上述方法中浸出時(shí)液固質(zhì)量比為（5?20)/1。優(yōu)選浸出時(shí)液固質(zhì)量比為（5? 8)/1。
[0015] 上述方法中浸出過(guò)程中所用的浸出劑為pH為2?7的水溶液。
[0016] 上述方法中浸出時(shí)間至少15分鐘。
[0017] 本發(fā)明焙燒過(guò)程中的主要反應(yīng)為：
[0018] 3 (NH4) 2S04 = 4NH3+N2+3S02 (g) +6H20 (1)
[0019] ZnFe204+4S02 (g)+202 (g) = ZnS04+2Fe2 (S04) 3 (2)
[0020] Fe2 (S04) 3 = Fe203+3S03 (g) (3)
[0021] ZnS04 = Zn0+S03 (g) (4)
[0022] 由附圖1可知，在300?670°C區(qū)間，反應(yīng)（1)、（2)、⑶的AG <0,反應(yīng)⑷的 Λ G>0,說(shuō)明在此溫度區(qū)間，反應(yīng)（1)、（2)、（3)均可進(jìn)行，反應(yīng)（4)不會(huì)進(jìn)行。附圖2可知， 焙燒渣的XRD圖中有硫酸鋅和三氧化二鐵，沒(méi)有氧化鋅物相，進(jìn)一步說(shuō)明了反應(yīng)（1)、（2)、 (3)發(fā)生，反應(yīng)（4)不發(fā)生。
[0023] 如：在400°C進(jìn)行焙燒時(shí)，硫酸銨分解，生產(chǎn)二氧化硫氣體；新產(chǎn)生的二氧化硫按 反應(yīng)（2)與鐵酸鋅反應(yīng)生成硫酸鐵。由于物料與硫酸銨在焙燒前已混合均勻，硫酸銨在物 料的顆粒表面分解生成二氧化硫，二氧化硫在顆粒表面即時(shí)參與鐵酸鋅的分解反應(yīng)，大大 減少了氣固反應(yīng)時(shí)氣體擴(kuò)散進(jìn)入物料內(nèi)部的時(shí)間；再則二氧化硫在物料表面產(chǎn)生，能與物 料顆粒表面充分接觸，大大增加了反應(yīng)面積；此外新生成的二氧化硫氣體更具反應(yīng)活性。 因此，本發(fā)明在低溫條件下對(duì)鐵酸鋅進(jìn)行活化焙燒，實(shí)現(xiàn)了鐵酸鋅的高效分解。以含鐵酸 鋅64. 97%的酸浸渣為原料，用硫酸焙燒法和硫酸鐵焙燒法進(jìn)行處理，再在同等條件下浸出 鋅，與本發(fā)明結(jié)果對(duì)比見(jiàn)下表：
[0024] 表1本發(fā)明方法與硫酸焙燒、硫酸鐵焙燒法結(jié)果對(duì)比
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法，其特征在于：將鐵酸鋅類冶金廢 渣加入硫酸銨在300-470°C進(jìn)行低溫活化焙燒30-60min，低溫活化焙燒完成后升高溫度至 480-670°C進(jìn)行中溫物相調(diào)控焙燒15-45min，最后在浸出過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鋅鐵分離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法，其特征在于： 低溫活化焙燒的溫度為300-400°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法，其特征在于： 中溫物相調(diào)控焙燒的溫度為500-650°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法，其特征在于： 400°C低溫活化焙燒lh，600°C中溫物相調(diào)控焙燒30min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法， 其特征在于：硫酸銨/鐵酸鋅質(zhì)量比=1?6。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法，其特征在于： 硫酸銨/鐵酸鋅質(zhì)量比=2?6。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法， 其特征在于：浸出時(shí)液固質(zhì)量比為（5?20)/1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法，其特征在于： 浸出時(shí)液固質(zhì)量比為（5?8)/1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法， 其特征在于：浸出過(guò)程中所用的浸出劑為pH為2?7的水溶液。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鐵酸鋅活化焙燒-物相調(diào)控鋅鐵分離的方法， 其特征在于：浸出時(shí)間至少15min。
【文檔編號(hào)】C22B19/30GK104087754SQ201410319718
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】彭兵, 柴立元, 李燕春, 閔小波, 胡明, 彭寧, 李艷蘭, 雷杰, 袁瑩珍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)