CN103740931B

CN103740931B - 含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法

Info

Publication number: CN103740931B
Application number: CN201410026891.8A
Authority: CN
Inventors: 江山; 王泽强
Original assignee: Jiangsu Ren Xin Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Ren Xin Environmental Protection Technology Co., Ltd
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: CN103740931A

Abstract

本发明公开了一种含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法。它将含硫酸镍、硫酸铁混合溶液缓慢加入到Fe³⁺≤1g/L的溶液中，搅拌的情况下，控制反应温度20～80℃，PH？2.5～4.0，Fe³⁺会生成针铁矿沉淀，此化学沉淀过滤性能较好，易于洗涤，能够实现铁镍完全分离。沉淀出的针铁矿含铁较高，可以作为粗铁矿出售。该工艺其生产规模可大可小，应用广泛，工艺路线简单，投资小，能耗低，不污染环境，镍铁分离效果好，操作简便，生产成本低，为硫酸镍、硫酸铁混合溶液沉淀铁实现镍铁分离，铁回收利用提供了极为有效且经济适用的途径。

Description

含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法

技术领域

本发明涉及一种镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法，属于资源再回收利用领域。

背景技术

铁是湿法冶金中最常见的杂质元素。在镍的湿法冶金过程中，特别是红土镍矿湿法冶金，都有铁镍分离的过程。传统的方法是采用黄钠铁矾法沉淀铁，黄钠铁矾沉淀铁的缺点是温度要求比较高，90～95；℃反应时间长，4h；需要加入辅料硫酸钠。导致沉淀铁成本较高。

针铁矿是羟基氧化铁的一种，在常压，20～80，℃PH2.5～5.5，Fe³⁺2g/L以内，针铁矿（-FeOOH）是三价铁水解最可能的产物。

针铁矿沉淀铁最早应用于锌的精炼，锌精矿硫酸溶解后，含有锌铁的混合溶液加锌粉将Fe³⁺还原成Fe²⁺，在搅拌，通氧气缓慢氧化，加热的情况下，缓慢加入ZnO中和剂控制体系PH4.5～5.5，维持反应体系Fe³⁺在1g/L左右，Fe³⁺水解为针铁矿。该方法不适用于镍铁混合溶液沉淀铁，因为镍粉将Fe³⁺还原成Fe²⁺反应很慢，不经济；且镍铁混合溶液沉淀铁PH2.5～4.0，氧气很难氧化Fe²⁺，PH过高，镍水解沉淀。

目前，镍铁混合溶液沉淀铁的方法是黄钠铁矾法除铁，需要将沉铁前液加热到90～95℃，溶液中每kg铁需要加入无水硫酸钠0.42kg，成本、能耗高，产出的黄钠铁矾含有硫，含铁仅有15～25%，无法利用，由于黄钠铁矾在自然条件下会不断析出硫酸根，只能作为危废堆存。

为了克服镍铁混合溶液黄钠铁矾沉淀铁成本高的缺点，发明人经多年潜心研究以及无数次的试验，发明了行之有效的含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法。

发明内容

为克服现有镍铁混合溶液黄钠铁矾沉淀铁成本高、操作复杂之不足，本发明提供一种投资小，工艺简单，能耗低，生产成本低，镍铁分离完全的针铁矿沉淀铁的方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法，包括二价铁氧化成三价铁，反应液制备，针铁矿沉淀铁，过滤、洗涤，具体包括以下工艺步骤：

1、二价铁氧化成三价铁：

将含镍铁的混合溶液在常温搅拌下按照摩尔比Fe²⁺：H₂O₂=1:0.6加入H₂O₂，搅拌30分钟，全部氧化成三价铁，得到沉铁前液；

2、反应液制备：

取沉铁前液10～20%体积的水，搅拌条件下加入沉铁前液或中和剂调节pH值至2.5～3.5，加热至20～80，℃作为反应液；

3、针铁矿沉淀铁：

按照每小时加入10～30%体积沉铁前液的加料速度将沉铁前液加入到搅拌的反应液中，同时，往反应液中加入中和剂，保持反应液的pH值为2.5～4.0，加热，保持反应液的温度20～80，℃直到消耗完全部沉淀铁前液，得到沉铁后物料；

4、过滤、洗涤：

将沉铁后物料过滤，滤饼在压滤机上按照滤饼湿重：水质量比=1:1冲水洗涤，合并滤液和洗水，得到沉铁后液和滤渣针铁矿，实现铁、镍完全分离。

上述工序均在敞开的搅拌槽中进行。

所述的反应液制备、针铁矿沉淀铁中采用的中和剂为碳酸镁、氧化镁或氢氧化镁中的一种或几种，或是水与碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁按质量比3～4:1配制成的浆料。

所述二价铁氧化成三价铁中采用的双氧水为30wt%的工业双氧水。

所述的反应液制备中采用的水也可用步骤4中的沉铁后液或步骤3中的沉铁后物料代替。

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案，可从镍铁混合溶液中简单、低成本实现铁镍分离，铁可回收利用，其生产规模可大可小，镍铁混合溶液范围广，本发明之工艺方法具有工艺路径简单，投资小，能耗低，运行费用低，不污染环境，镍铁分离完全，操作简便，生产成本低等特点。从而，为镍铁混合溶液实现镍铁分离，铁回收利用提供了极为有效且经济适用的途径。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。

下述实施例中采用的碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁可以直接购买，也可以采用红土镍矿生产过程中的硫酸镁、氯化镁废液加石灰乳制取。

实施例1

红土镍矿硫酸浸出液（镍铁混合溶液）2m³，其化学成分如下表

PH

Ni g/L

总Fe g/L

Mg g/L

Fe²⁺g/L

1.5

2.2

6.2

20

1.5

将2m³镍铁混合溶液装入2.5m³搅拌槽中，常温搅拌，加入3.6kg30wt%工业H₂O₂，搅拌30分钟，溶液中Fe²⁺≤0.01g/L。作为沉铁前液。

在另一个2.5m³搅拌槽中加入200kg水，加入沉铁前液，调节水的pH值至4.0，通蒸汽加热至20℃，作为反应液。

将沉铁前液按照每小时0.2m³的加料速度加入到搅拌的反应液中，同时，往反应液中加入水：氢氧化镁质量比=3:1的氢氧化镁浆料，保持反应液的pH值为4.0，加热，保持反应液的温度20。℃直到消耗完全部沉淀铁前液。得到沉铁后物料。

将沉铁后物料用过滤面积4m²厢式压滤机过滤，滤饼在压滤机上冲水62kg洗涤，合并滤液和洗水，得到沉铁后液。得到滤渣针铁矿。实现铁、镍完全分离。

沉铁后液化学成分如下表：

体积m³	PH	Ni g/L	总Fe g/L
				2.5	4.02	1.76	<0.01

可以进一步提取镍和镁。

针铁矿化学成分如下表：

湿重kg	水分%	Ni%	Fe%
				61.02	50	<0.02	41.3

可作为粗铁矿出售。

实施例2

红土镍矿硫酸浸出液（镍铁混合溶液）8m³，其化学成分如下表

PH	Ni g/L	总Fe g/L	Mg g/L	Fe²⁺g/L
					1.5	3.1	12.2	16	0.8

将8m³镍铁混合溶液装入12m³搅拌槽中，常温搅拌，加入78kg30%工业H₂O₂，搅拌30分钟，溶液中Fe²⁺≤0.01g/L。作为沉铁前液。

在另一个12m³搅拌槽中实施例1的沉铁后液1m³，加入少量沉铁前液，调节水的pH值至2.5，通蒸汽加热至80℃，作为反应液。

将沉铁前液按照每小时2.4m³的速度加入到搅拌的反应液中，同时，往反应液中加入水：氧化镁质量比=4:1的氧化镁浆料，保持反应液的pH值为2.5，加热，保持反应液的温度80。℃直到消耗完全部沉淀铁前液。得到沉铁后物料。

将沉铁后物料用过滤面积20m²厢式压滤机过滤2次，滤饼均在压滤机上分别冲水0.24m³洗涤，合并滤液和洗水，得到沉铁后液。得到滤渣针铁矿。实现铁、镍完全分离。

沉铁后液化学成分如下表：

体积m³	PH	Ni g/L	总Fe g/L
				8.7	2.53	2.85	<0.01

可以进一步提取镍和镁。

针铁矿化学成分如下表：

湿重t	水分%	Ni%	Fe%
				0.475	50	<0.02	41.1

可以作为粗铁矿出售。

实施例3

PH	Ni g/L	总Fe g/L	Mg g/L	Fe²⁺g/L
					1.5	2.4	6.3	22	1.5

在另一个2.5m³搅拌槽中加入150kg水，加入沉铁前液，调节水的pH值至3.3，通蒸汽加热至50℃，作为反应液。

将沉铁前液按照每小时0.2m³的加料速度加入到搅拌的反应液中，同时，往反应液中加入水：氢氧化镁质量比=4:1的氢氧化镁浆料，保持反应液的pH值为3.3，加热，保持反应液的温度50℃。直到消耗完全部沉淀铁前液。得到沉铁后物料。

沉铁后液化学成分如下表：

体积m³	PH	Ni g/L	总Fe g/L
				2.3	3.3	2.18	<0.01

可以进一步提取镍和镁。

针铁矿化学成分如下表：

湿重kg	水分%	Ni%	Fe%
				60	50	<0.02	42

可作为粗铁矿出售。

下表给出了适用本发明硫酸镍、硫酸铁混合溶液针铁矿沉淀铁主要经济技术指标：

序号	项目名称	指标
			1	沉铁后液Fe	≤0.01g/L
2	针铁矿Ni	≤0.02%

Claims

1.一种含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法，其特征在于包括二价铁氧化成三价铁，反应液制备，针铁矿沉淀铁，过滤、洗涤，具体包括以下步骤：

步骤1、二价铁氧化成三价铁：

将含镍铁的混合溶液在常温搅拌下按照摩尔比Fe²⁺：H₂O₂=1:0.6加入H₂O₂，搅拌30分钟，溶液中Fe²⁺≤0.01g/L，得到沉铁前液；

步骤2、反应液制备：

取沉铁前液10～20%体积的水，搅拌条件下加入沉铁前液或中和剂调节pH值至2.5～3.5，加热至20～80℃，作为反应液；

步骤3、针铁矿沉淀铁：

按照每小时加入10～30%体积沉铁前液的加料速度将沉铁前液加入到搅拌的反应液中，同时，往反应液中加入中和剂，保持反应液的pH值为2.5～4.0，加热，保持反应液的温度20～80℃，直到消耗完全部沉淀铁前液，得到沉铁后物料；

步骤4、过滤、洗涤：

将沉铁后物料过滤，滤饼在压滤机上按照滤饼湿重：水质量比=1:1冲水洗涤，合并滤液和洗水，得到沉铁后液和滤渣针铁矿，实现铁、镍完全分离；其中，沉淀后液中Fe≤0.01g/L，针铁矿中Ni≤0.02%。

2.根据权利要求1所述的含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法，其特征在于步骤1中所述的二价铁氧化成三价铁中采用的双氧水为30wt%的工业双氧水。

3.根据权利要求1所述的含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法，其特征在于步骤2和步骤3中所述的反应液制备、针铁矿沉淀铁中采用的中和剂为碳酸镁、氧化镁或氢氧化镁中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的含镍铁混合溶液针铁矿沉淀铁的方法，其特征在于步骤2和步骤3中所述的反应液制备、针铁矿沉淀铁中采用的中和剂为水与碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁按质量比3～4:1配制成的浆料。