CN103773957B - 湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺 - Google Patents

Abstract

本发明一种湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺，包括以下步骤：调节沉矾上清液PH值、加入氧化剂反应、调节反应液PH=4.8~5.2、沉淀除铁，调节沉矾上清液PH=3.5~4.5；所述氧化剂为H₂O₂氧化剂或H₂O₂和锰粉联合氧化剂，反应温度为60~70℃，搅拌反应40~90min。使用H₂O₂氧化剂或H₂O₂和锰粉联合氧化剂氧化Fe²⁺为Fe³⁺，形成铁矾被除去，而且成本低，可降低体系中锰离子含量，将体系中锰离子有效控制在工艺要求的5～6g/l，有效减少***循环量，减少酸浸渣、铁矾渣中含锌量，既提高锌金属回收率，又提高电解电流效率，降低电耗，工序得到简化。

Description

湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺

技术领域

本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺氧化剂的运用。

背景技术

湿法炼锌是冶炼锌中的主要方法，当前有锌产量的80%均出自湿法炼锌工艺，湿法炼锌一般包括浸出、预中和、沉矾除铁等步骤，其工艺基本相同，主要区别在于采用不同的方法除铁。锌矿焙烧后中性浸出，浸出液中含铁少，但是锌的浸出率也很低。目前的工艺一般使用锌焙砂热酸浸出，锌的浸出率大大提高，但是大量的铁也随之浸出进入溶液。在酸性浸出液中加入锰粉，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，弱酸性条件下Fe³⁺可形成铁矾被除去。

锌矿中经常含硫和亚铁量高，导致在酸性浸出液中需要加入较多的锰粉，使得溶液中锰离子含量直线上升，生产时测得含量最高值达到24g/l，为除去锰离子使得电解电能单耗达到3400Kwh/t.Zn，造成能量损耗。

发明内容

本发明是针对现有技术中的不足，提供一种成本低、耗能少、工序简单的湿法炼锌工艺中除铁的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺，包括以下步骤：调节沉矾上清液PH=3.5~4.5、加入Fe²⁺的氧化剂进行反应，反应温度为60~70℃，搅拌反应40~90min、调节反应液PH=4.8~5.2、沉淀除铁，其特征在于：所述Fe²⁺的氧化剂为H₂O₂氧化剂或H₂O₂和锰粉联合氧化剂。

更具体地，所述氧化剂是H₂O₂氧化剂，加入方式为从所述沉矾上清液底部加入H₂O₂溶液，H₂O₂的加入量是氧化Fe²⁺理论用量的1.3~2.1倍。

所述氧化剂为H₂O₂和锰粉联合氧化剂，加入方式为先加入氧化Fe²⁺理论用量30%-60%的锰粉，然后从所述沉矾上清液底部加入H₂O₂溶液，H₂O₂的量是氧化Fe²⁺理论用量的1.1~2.0倍。

其中一种加入量为，所述锰粉的加入量为氧化Fe²⁺理论用量的30%，所述H₂O₂的加入量是氧化Fe²⁺理论用量的1.8~2.0倍。

另一中加入量为：所述锰粉的加入量为氧化Fe²⁺理论用量的60%，所述H₂O₂的加入量是氧化Fe²⁺理论用量的1.1~1.3倍。

更具体地，调节沉矾上清液PH=4。

下面利用试验对上述技术方案进行阐述：

试验所用器材：

恒温式电加热器一台；水银温度计一支；5L广口烧杯两个；可控式搅拌器一台。

一、H₂O₂溶液加入方式的影响

试验过程：

（1）取一定量的沉矾上清液。

（2）化验分析沉矾上清液中Fe²⁺含量。

（3）根据沉矾上清液中Fe²⁺的含量计算加入H₂O₂的量。

（4）往沉矾上清液中加入的质量分数为27.5%的H₂O₂溶液，加入方式为从沉矾上清液表面加入。

（5）将沉矾上清液温度控制在60~70℃、PH值控制在2.0~2.5。

（6）当反应时间达到40分钟时，化验沉矾上清液中Fe²⁺含量。

具体数据见表1：

结论：在PH=2.0~2.5，加入方式为沉矾上清液表面加入，温度60～70℃，H₂O₂用量为理论加入量的8倍，除铁后Fe²⁺含量均不小于30mg/l，除铁效果不好。

将H₂O₂的用量范围设定为理论用量的1.0～2.5倍时进行试验。同时，将加入方式改成加入点为溶液的底部，反应条件为：沉矾上清液含Fe²⁺：1g/l，温度：70℃，反应时间：40min，溶液PH=3.5。结果见表2

试验证明H₂O₂氧化剂添加到沉矾上清液底部比液面较好。这是因为H₂O₂溶液的比重比沉矾上清液比重小，添加在液面，与溶液中的Fe²⁺离子接触不良，易分解；添加在沉矾上清液底部，在其上浮过程中，同Fe²⁺反应，加上搅拌作用，氧化效果较好。同时，通过试验确定该型物质用量达到1.6倍理论量时，除铁率达到99.86%，此后增加H₂O₂氧化剂的用量，除铁率升高不明显。

二、PH值的影响

（1）反应条件为沉矾上清液含Fe²⁺：1g/l，温度：70℃，反应时间：40min，H₂O₂氧化剂用量一定，初始PH值在1～5范围内进行了试验，结果见表3

2）终点PH值的影响

终点PH值越高，除铁率越高。但终点PH值不能太高，否则锌会水解，终点PH值宜控制在4.8～5.2。

三、温度的影响

反应条件为沉矾上清液中Fe²⁺：1g/l，反应时间：40min，PH值：4.0～4.5，温度：40～90℃的范围进行了试验，所得结果见表4。

结论：当温度为60～70℃时除铁率较高，已能满足中浸工序生产需要。温度太低，反应速度慢，除铁效果差。温度高于70℃之后，随着温度升高，除铁率降低。这是由于H₂O₂氧化剂受热分解成水和氧气，温度越高，分解速度越快，因此氧化能力下降，除铁效果变差。

四、H₂O₂与锰粉联合氧化剂除铁

试验条件为：溶液PH值：3.5～4.0，反应温度：60～70℃，H₂O₂溶液质量分数为27.5%，其结果见表5：

结论：锰粉加入量为理论加入量的0.6倍，H₂O₂氧化剂为理论加入量的1.6倍时，沉矾上清液中的Fe²⁺能够有效的被氧化除去。

本发明湿法炼锌工艺中沉矾除铁新工艺取得的有益效果有：

（1）可降低体系中锰离子含量，可控制锰离子含量在5～6g/l之内，提高电解电流效率，降低电耗。

（2）H₂O₂氧化剂成本较低、不产生额外杂质，操作安全可靠、现场环境清洁、节能环保。

（3）避免了过量的锰粉与沉矾上清液中的其它物质反应，造成工序的复杂化。

具体实施方式

实施例一

沉矾上清液中Fe²⁺含量为0.6～1.34g/l，调节PH=4.0，温度：70℃，从沉矾上清液底部加入等于理论量1.6倍的H₂O₂溶液，反应时间40min，除铁率见表6：

实施例二

锰粉加入量为理论加入量的60%，H₂O₂氧化剂加入量为理论加入量的1.1～1.3倍时H₂O₂氧化剂工业试验数据，反应条件为沉矾上清液PH值：4.0，温度：70℃，H₂O₂溶液为工业用双氧水。结果见表7：

实施例三

锰粉加入量为理论加入的30%，H₂O₂氧化剂加入量为理论加入量的1.8～2.0倍，反应条件为沉矾上清液PH值：4.0，温度：70℃，H₂O₂溶液为工业用双氧水。结果见表8：

从表7和表8可以看出，当氧化槽锰粉加入量为理论加入量的60%，H₂O₂氧化剂加入量为理论加入量的1.0～1.3倍时，按氧化液流量220m³/h，沉矾上清Fe²⁺1g/l，阴极锌340t/d计算,H₂O₂氧化剂单耗为19.18㎏/t.Zn，联合氧化剂对Fe²⁺的氧化率为92%；当氧化槽锰粉加入量为理论加入量的30%，H₂O₂氧化剂加入量为理论加入量的1.8~2.0倍时，H₂O₂氧化剂单耗量为29.51㎏/t.Zn，联合氧化剂对Fe²⁺的氧化率为89%。

由上述实施例数据可进行成本和经济效益计算如下：

1、成本

（1）、使用锰粉氧化除铁成本

沉矾上清液中Fe²⁺按1g/l计算,阴极锌产量按340t/d计算，锰粉单耗为39.03㎏/t.Zn，单位成本为62.57元/t.Zn。

（2）、锰粉与H₂O₂联合使用除铁成本

锰粉加入量为理论加入量60%时，沉矾上清液中Fe²⁺按1g/l计算,阴极锌产量按340t/d计算，锰粉单耗为15.56㎏/t.Zn，单位成本为24.94元/t.Zn，H₂O₂氧化剂加入量为理论加入量的1.0～1.3倍时，H₂O₂氧化剂单耗为19.18㎏/t.Zn，H₂O₂氧化剂单位成本为28.77元/t，总成本为53.71元/t.Zn。

2、经济效益

（1）、直接效益

按年产10万吨阴极锌计算可产生经济效益：

（62.57-53.71）×100000=88.6（万元）

（2）、间接效益

可降低体系中锰离子含量，将体系中锰离子有效控制在工艺要求的5～6g/l，有效减少***循环量，减少两渣(酸浸渣、铁矾渣)含锌，既提高锌金属回收率，又提高电解电流效率，降低电耗。

可以得知，使用H₂O₂和锰粉联合配比，既能降低添加剂使用成本，又能增加产能，降低直流电单耗，又能起到最好的除铁效果。

Claims (4)

1.一种湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺，包括以下步骤：调节沉矾上清液pH=3.5～4.5、加入Fe²⁺的氧化剂进行反应，反应温度为60～70℃，搅拌反应40～90min、调节反应液pH=4.8～5.2、沉淀除铁，其特征在于：所述Fe²⁺的氧化剂为H₂O₂和锰粉联合氧化剂，加入方式为先加入氧化Fe²⁺理论用量30%～60%的锰粉，然后从所述沉矾上清液底部加入H₂O₂溶液，所述H₂O₂的加入量是氧化Fe²⁺理论用量的1.1～2.0倍。

2.根据权利要求1所述湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺，其特征在于：所述锰粉的加入量为氧化Fe²⁺理论用量的30%，所述H₂O₂的加入量是氧化Fe²⁺理论用量的1.8～2.0倍。

3.根据权利要求1所述湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺，其特征在于：所述锰粉的加入量为氧化Fe²⁺理论用量的60%，所述H₂O₂的加入量是氧化Fe²⁺理论用量的1.1～1.3倍。

4.根据权利要求1所述湿法炼锌工艺中沉矾除铁工艺，其特征在于：调节沉矾上清液pH=4。