CN101407355B

CN101407355B - 一种综合利用黄钠铁矾渣的方法

Info

Publication number: CN101407355B
Application number: CN2008102284407A
Authority: CN
Inventors: 符岩; 翟秀静; 范川林
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: CN101407355A

Abstract

一种综合利用黄钠铁矾渣的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)用硫酸溶液将黄钠铁矾渣中的有价金属选择性浸出，获得浸出渣和浸出液；(2)将浸出渣与硫酸混合，然后在微波辐射下加热；(3)在微波辐射后的物料中加入水和含金属铁物质，在常温条件下进行静置熟化；(4)将物料加热，使用氧化剂将溶液中的二价铁氧化，经三价铁水解、聚合制备成聚合硫酸铁。本发明有效地回收了铁矾渣中的有价金属，减少了铁矾渣处理过程的试剂消耗和能耗，缩短了处理时间，处理过程对环境无污染，制备得到的水处理剂聚合硫酸铁质量良好，可有效地解决黄钠铁矾渣的堆存污染问题。

Description

一种综合利用黄钠铁矾渣的方法

技术领域

本发明属于工业废渣处理领域，特别涉及一种综合利用黄钠铁矾渣的方法。

背景技术

在铜、镍、钴、锌等有色金属的湿法冶金过程中，常采用黄钠铁矾法除去溶液中的铁，此除铁方法产生的废渣即为铁矾渣。由于缺乏合理的处理方法，大量的铁矾渣被堆积在工厂附近，不仅占用土地，而且对环境造成危害。虽然其他除铁方法，如赤铁矿法、针铁矿法等，也被广泛使用，但由于技术和经济方面的原因，许多湿法冶炼厂仍然采用铁矾法除铁，因而每年仍有大量的铁矾渣产生。因此，综合利用黄钠铁矾渣已成为工业废渣处理的焦点之一。

为了回收其中有价金属，人们采取将铁矾渣焙烧、浸出，分离铁和有价金属的方法。如专利CN1221800提出将铁矾渣焙烧，焙烧温度350～900℃，经浸出、离心萃取分离铟铁，回收铟的方法；专利EP1098999-A1提出在400～800℃下将铁矾渣进行硫酸化焙烧，将焙烧产物溶于水后，采用中和沉淀、硫化沉淀、离子交换或萃取的方法回收有价金属。

由于对焙烧过程中产生烟气的控制和处理难度较大，容易造成环境污染，人们采取湿法冶金的方法处理铁矾渣。如专利US2004118248-A1提出先对铁矾渣采用碱处理，然后用酸将碱处理后矿浆调节至酸性，使有价金属溶出并回收的方法，由于涉及酸碱中和，造成试剂消耗大；专利WO8803911-A提出在温度为150～220℃，pH＝1.2～3.5的条件下，用CaCl₂浸出，回收铁矾渣中有价金属的方法，回收效果较好，但需要高压浸出设备，生产成本高。

以上方法存在的一个重要问题是经处理后，铁矾渣中的铁仍然以废渣的形式排放，未彻底解决铁渣的堆存、污染问题。为此，人们还提出利用铁矾渣生产其他产品的方法。如专利WO9730936-A提出采用硝酸辅助浸出铁矾渣，生产硫酸铁用于水处理的方法，达到以污治污的目的，但未提出有效回收有价金属和降低酸耗的方法。此外，专利KR8902856-B提出将铁矾渣焙烧，用水浸出后加碱中和沉淀，并将沉淀与活性碳等混合作为硫化氢吸附剂；专利SU1507830-A提出将铁矾渣在500～900℃焙烧，经清洗、烘干后得到铁红颜料；专利SU1255607-A提出在将铁矾300～400℃焙烧后，作为建筑粘和料配料的方法，这些处理方法存在焙烧烟气污染、工艺复杂等不足之处。

针对目前黄钠铁矾渣处理方法存在的问题，尤其是为了解决综合利用黄钠铁矾渣的技术难题，本发明提出用稀酸将黄钠铁矾渣中的有价金属选择性浸出，有效实现有价金属与黄钠铁矾的分离，浸出渣中的主要成分为黄钠铁矾，将浸出渣和一定量的硫酸混合后，采用微波加热方法，将黄钠铁矾分解为硫酸盐，然后配入一定量的水和废铁屑或铁片进行熟化后，使用氧化剂(双氧水或氯酸钠等)将溶液中的二价铁氧化，经水解、聚合得到水处理剂聚合硫酸铁。本发明有效地分离了黄钠铁矾渣中的有价金属，利用微波快速加热和体加热的特点减少了铁矾渣处理过程的试剂消耗和能耗，缩短了处理时间，处理过程对环境无污染，制备得到的水处理剂聚合硫酸铁质量良好，可有效地解决黄钠铁矾渣的堆存污染问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种综合利用黄钠铁矾渣的方法。

本发明所述的综合利用黄钠铁矾渣的方法，具体步骤为：

1、用质量浓度为1％～5％的硫酸溶液将黄钠铁矾渣中的有价金属选择性浸出，控制液固比3∶1～10∶1，获得浸出渣和含有价金属(铜、镍、钴或锌)的浸出液。反应式为：

MSO₄→M²⁺+SO₄ ^2-

式中M＝Ni、Cu、Co或Zn。

2、将浸出渣与硫酸混合，硫酸的用量为浸出渣质量的30～60％；然后在微波辐射下加热6～15min，微波频率为2450±50MHz或916±18MHz。反应式为：

Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂+6H₂SO₄→3Fe₂(SO₄)₃+Na₂SO₄+12H₂O

3、在微波辐射后的物料中加入水和含金属铁的物质，在常温条件下进行静置熟化2～8h，调节熟化后的物料全铁浓度为160～180g/L，其中二价铁离子含量占全铁含量的20～40％。反应式为：

Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺

Fe+2H⁺→Fe²⁺+H₂↑

本发明中含金属铁的物质为废铁屑或废铁片等。

通过控制含金属铁物质和水的加入量，调节溶液中的全铁浓度和二价铁离子所占比例。

4、将步骤3生成的物料加热至40～80℃，加入氧化剂，氧化剂用量按物料中二价铁离子全部氧化为三价铁离子的理论用量的1～1.5倍，反应时间为1～3h，其中氧化剂为双氧水或氯酸钠等常用氧化剂，经三价铁水解、聚合制备成聚合硫酸铁。主要反应式为：

2FeSO₄+H₂O₂+(1-n/2)H₂SO₄→Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2+(2-n)H₂O)

6FeSO₄+NaClO₃+3(1-n/2)H₂SO₄→3[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]+3(1-n)H₂O+NaCl

其中n≤2。

本发明不同于已有的黄钠铁矾渣处理方法，为了有效地综合利用铁矾渣，同时降低能耗和物料消耗，获得较好的环境效益和经济效益，本发明提出用稀酸将铁矾渣中的有价金属选择性浸出，使之得以回收利用，浸出渣中的主要成分为黄钠铁矾；接着，将浸出渣和一定量的硫酸混合后，采用微波加热方法，分解为硫酸盐；然后配入一定量的水和含金属铁的物质进行熟化；再使用氧化剂将溶液中的二价铁离子氧化，经三价铁水解、聚合得到水处理剂聚合硫酸铁。

本方法有效地回收了铁矾渣中的有价金属，利用微波快速加热和体加热的特点减少了铁矾渣处理过程的试剂消耗和能耗，缩短了处理时间，处理过程对环境无污染，制备得到的水处理剂聚合硫酸铁质量良好，可有效地解决黄钠铁矾渣的堆存污染问题。

本发明也适用于其它黄铁矾渣的处理。

说明书附图

图1为本发明的综合利用黄钠铁矾渣的方法的流程示意图。

具体实施方式

为更好的说明本发明专利的内容，提供以下实施例。本实施例中的黄钠铁矾渣为来自重金属湿法冶炼***的铁矾渣的混合物，其中铁含量为24.5％，镍含量为1.43％，铜含量为0.53％，钴含量为0.13％，锌含量为2.03％。

实施例1

用质量浓度为1％的硫酸溶液按液固比3∶1将黄钠铁矾渣中的有价金属选择性浸出，有价金属的平均浸出率为80％。

将浸出渣与硫酸充分混合，硫酸用量为黄钠铁矾渣质量的30％，在微波辐射下加热15min，分解黄钠铁矾，其中微波频率为2450±50MHz。

向微波辐射后的物料加入水和废铁片，熟化8h，调节溶液中的全铁浓度为160g/L，二价铁离子含量占全铁含量的20％；接着在40℃的温度下，使用氧化剂双氧水将上述溶液中的二价铁离子氧化为三价铁离子，反应时间1h；其中双氧水的用量为全部二价铁离子氧化为三价铁离子所需用量的1.5倍。经三价铁水解、聚合得到水处理剂聚合硫酸铁，聚合硫酸铁的全铁含量11.24％，还原性物质(以Fe²⁺计)含量0.02％，盐基度8.13％。

实施例2

用质量浓度为3％的稀硫酸按液固比5∶1将黄钠铁矾渣中的有价金属选择性浸出，有价金属的平均浸出率为90％。

将浸出渣与硫酸充分混合，硫酸用量为黄钠铁矾渣质量的40％，在微波辐射下加热10min，分解黄钠铁矾，其中微波频率为2450±50MHz。

将微波辐射后的物料加入水和废铁片，熟化5h，调节溶液中的全铁浓度为170g/L，二价铁离子含量占全铁含量的30％；接着在60℃的温度下，使用氧化剂双氧水将上述溶液中的二价铁离子氧化为三价铁离子，反应时间2h；其中双氧水的用量为全部二价铁离子氧化为三价铁离子所需用量的1.0倍。经三价铁水解、聚合得到水处理剂聚合硫酸铁，聚合硫酸铁的全铁含量11.67％，还原性物质(以Fe²⁺计)含量0.01％，盐基度12.02％。

实施例3

用质量浓度为5％的稀硫酸按液固比10∶1将黄钠铁矾渣中的有价金属选择性浸出，有价金属的平均浸出率为93％。

将浸出渣与硫酸充分混合，硫酸用量为黄钠铁矾渣质量的60％，在微波辐射下加热6min，分解黄钠铁矾；其中微波频率为916±18MHz。

向微波辐射后的物料加入水和铁屑，熟化2h，调节溶液中的全铁浓度为180g/L，二价铁离子含量占全铁含量的40％；接着在80℃的温度下，使用氧化剂氯酸钠将上述溶液中的二价铁离子氧化为三价铁离子，反应时间3h；其中氯酸钠的用量为全部二价铁离子氧化为三价铁离子所需用量的1.0倍。经三价铁水解、聚合得到水处理剂聚合硫酸铁，聚合硫酸铁的全铁含量12.25％，还原性物质(以Fe²⁺计)含量0.01％，盐基度14.03％。

Claims

1.一种综合利用黄钠铁矾渣的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)用质量浓度为1％～5％的硫酸溶液按液固比3∶1～10∶1将黄钠铁矾渣中的有价金属选择性浸出，获得浸出渣和含有价金属的浸出液；(2)将浸出渣与硫酸混合，硫酸的用量为浸出渣质量的30～60％；然后在微波辐射下加热6～15min，微波频率为2450±50MHz或916±18MHz；(3)在微波辐射后的物料中加入水和含金属铁的物质，在常温条件下进行静置熟化2～8h，调节溶液中的全铁浓度为160～180g/L，其中二价铁离子含量占全铁含量的20～40％；(4)将步骤(3)的物料加热至40～80℃，加入氧化剂，氧化剂用量按物料中二价铁离子全部氧化为三价铁离子的理论用量的1～1.5倍，反应时间为1～3h，经三价铁水解、聚合制备成聚合硫酸铁。

2.根据权利要求1所述的综合利用黄钠铁矾渣的方法，其特征在于所述铁矾渣中的有价金属为铜、镍、钴或锌。

3.根据权利要求1所述的综合利用黄钠铁矾渣的方法，其特征在于所述的黄钠铁矾渣为来自重金属湿法冶炼***的黄铁矾渣及其混合物。

4.根据权利要求1所述的综合利用黄钠铁矾渣的方法，其特征在于所述的含金属铁物质为废铁屑或废铁片。

5.根据权利要求1所述的综合利用黄钠铁矾渣的方法，其特征在于所述的氧化剂为常用氧化剂，包括双氧水或氯酸钠。