CN104775030A - 高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法 - Google Patents

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王邦伟
李存兄
李兴彬
李旻廷
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Abstract

本发明属于湿法冶金技术领域，涉及一种高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法，特别是涉及一种高铁锌精矿湿法炼锌过程沉铁工艺。采用三段组合式除铁工艺，①将高铁锌精矿湿法炼锌产出的含铁25~40g/L的高铁硫酸锌溶液经过氧压水热沉淀结晶三氧化二铁，得到含铁4~7g/L的硫酸锌溶液。②将上一步骤含铁硫酸锌溶液经过常压反应沉淀水合三氧化二铁，得到含铁0.2~1g/L的硫酸锌溶液。③将上一步骤含铁硫酸锌溶液经过反应釜沉淀聚合氢氧化铁，得到满足湿法炼锌电解要求的含铁小于20mg/L硫酸锌溶液。本发明可同时去除***中的氟、氯等离子，解决了高铁硫酸锌溶液锌铁分离的问题，提高有价金属回收率和资源综合利用率，避免废渣排放，减少环境污染。

Description

高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，涉及一种高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法，特别是涉及一种高铁锌精矿湿法炼锌过程沉铁工艺。
背景技术
铁闪锌矿在成矿过程中，铁、铟以类质同象取代闪锌矿中的锌原子，采用机械磨矿和选矿的方法难以使锌、铁、铟分离，导致选矿产出的锌精矿含铁高含锌低，并伴生有较高含量的铟、铜等金属，称为高铁锌精矿。这种高铁锌精矿通常锌品位较低，铟、铁含量高，伴生铅含量低，同时伴生有数量可观的铜和锡。
在冶炼过程中，由于高铁锌精矿中的铁与锌镶嵌共存，在焙烧的条件下，不可避免的产生大量铁酸锌，铁酸锌在中性浸出过程不被破坏，与未被溶解的氧化锌，以及几乎全部的铁、铟、铜留在中性浸出渣中。
为了破坏铁酸锌以便回收锌和铟，通常需采用回转窑挥发法或热酸浸出技术进行处理。其中回转窑挥发法能有效破坏铁酸锌，产出氧化锌和氧化铟返回炼锌流程回收锌铟。然而，回转窑挥发法能耗高，锌铟回收率低，且产出低浓度二氧化硫烟气难以治理，限制了该方法的推广应用。热酸浸出是破坏铁酸锌的一种有效方法，锌、铁、铟一同进入溶液中，并且铁大部分以Fe3+形式存在，导致铁分离回收困难。目前，从这种溶液中分离铁的方法主要为黄钾铁矾法和针铁矿法。采用黄钾铁矾法分离铁时，铟和铁一同进入黄钾铁矾渣，然后采用挥发法从铁矾渣中回收铟。针铁矿法需先将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，用中和水解法回收铟，得到富铟渣。沉铟后液继续中和至pH为2.5~4.2，在85~90℃条件下采用空气氧化除铁，得到针铁矿渣。然而，上述两种热酸浸出除铁方法铁渣含铁低，渣量大，得到的铁渣无法利用。因此，长期以来高铁锌精矿通常作为配料使用，未能得到较好地开发利用。
为了解决高铁锌精矿综合利用的难题，广大科技工作者进行了大量的探索和技术改进，并开发了一些新的工艺技术。如（1）中国专利申请号为201010300159.7的专利公开了一种锌精矿无铁渣湿法炼锌提铟及制取氧化铁的方法。采用的技术路线为“流态化焙烧-中性浸出-低酸浸出-高酸浸出-预还原中和-置换除铜-中和沉铟-水热法沉铁”。（2）专利申请号为201110286157.1的专利公开了一种从高铁高铟锌精矿中提取锌铟及回收铁的方法。采用的工艺流程为“沸腾焙烧-中性浸出-热酸还原浸出-氧化锌预中和-锌粉置换沉铟-赤铁矿法沉铁”。这些方法都有效的提高了锌、铟的回收率，并综合利用了矿物中的铁，但由于赤铁矿工艺的特殊性，赤铁矿渣中含有较高的砷，导致赤铁矿渣难以销售；同时亦存在浸出液中氟、氯含量高，以及赤铁矿除铁后液含铁高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法，可同时去除***中的氟、氯等离子，解决常规除铁方法不适应高铁硫酸锌溶液锌铁分离和铁渣无法资源化利用的问题，提高有价金属回收率和资源综合利用率，避免废渣排放，减少环境污染。
实现本发明目的采取的技术方案为：采用三段组合式除铁工艺，①将高铁锌精矿湿法炼锌产出的含铁25~40g/L的高铁硫酸锌溶液经过氧压水热沉淀结晶三氧化二铁，得到含铁4~7g/L的硫酸锌溶液。②将上一步骤含铁硫酸锌溶液经过常压反应沉淀水合三氧化二铁，得到含铁0.2~1g/L的硫酸锌溶液。③将上一步骤含铁硫酸锌溶液经过反应釜沉淀聚合氢氧化铁，得到满足湿法炼锌电解要求的含铁小于20mg/L硫酸锌溶液。
更具体实施方案为；
步骤①反应温度180~200℃，反应时间2~4h，反应过程通入工业氧气，控制体系总压1.7~2.0MPa。
步骤②反应温度80~90℃，反应时间4~6h，反应中添加了部分高铁硫化锌精矿经过沸腾焙烧产出的高铁锌焙砂和步骤③产出的渣，高铁锌焙砂的加入量为75~90g/L步骤①产出的溶液，步骤③产出的渣的加入量为40~55g/L步骤①产出的溶液。
步骤③反应温度60~70℃，反应时间1.5~2.5h，反应中添加了部分添加了高铁硫化锌精矿经过沸腾焙烧产出的高铁锌焙砂和湿法炼锌电解过程产出的废电解液，高铁锌焙砂的加入量为80~110g/L步骤②产出的溶液，废电解液的加入量为0.25~0.30L/L步骤②产出的溶液。
本发明的有益效果：
本发明针对传统的单一除铁工艺难以有效处理高铁锌精矿湿法炼锌过程锌铁分离问题，采用三段组合式沉铁工艺产出了可作为炼铁或生产水泥等的原料的铁渣，解决了高铁硫酸锌溶液锌铁分离和铁渣资源化利用的问题，同时可去除***中的氟、氯等离子，具有原料适应性广，流程简单，锌铁分离彻底的特点。本发明省去了传统的挥发窑工艺，降低了能耗，避免了烟气污染，优化了工艺流程，提高了有价金属回收率，可广泛用于锌精矿、红土镍矿、黄铜矿等含铁矿物的湿法冶炼除铁工艺，尤其适用于高铁锌精矿的湿法炼锌除铁工艺。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例
云南华联锌铟股份有限公司提供的高铁硫化锌精矿为原料，其成分(wt.%)如下：Zn:44.55, Fe16.81, S:32.55, SiO2:2.45, Cu:0.96, Pb: 0.16, In:0.0395，经图1工艺流程得到如下成分（g/L）的高铁硫酸锌溶液：Zn106.75:, Fe32.81:, F:0.106, Cl:0.232。
实施例1：
1、将600L高铁硫酸锌溶液加热到180℃，然后通入氧气，控制总压1.7MPa，反应4h，得到90℃下的含锌106g/L、含硫酸45g/L、含氟0.037g/L、含氯0.221g/L、含铁6.5g/L的硫酸锌溶液和含铁61%、含锌0.41%、含砷0.007%、含硫2.08%的结晶三氧化二铁（铁渣）。
2、在550L含锌106g/L、含铁6.5g/L的硫酸锌溶液中加入45kg高铁锌焙砂和23kg前述步骤③产出的渣，保持反应温度80℃，反应6h，得到70℃下的含锌150g/L、含氟0.022g/L、含氯0.110g/L、含铁0.8g/L的硫酸锌溶液和含铁32%、含锌18%水合三氧化二铁。
3、将500L含锌150g/L、含铁0.8g/L的硫酸锌溶液与135L含锌45g/L、含硫酸160g/L的废电解液混合后加入45kg高铁锌焙砂，控制反应温度60℃，反应2h，得到含锌152g/L、含氟0.042g/L、含氯0.143g/L、含铁15mg/L硫酸锌溶液和含铁29%、含锌22%聚合三氧化二铁。
实施例2：
1、将600L高铁硫酸锌溶液加热到200℃，然后通入氧气，控制总压2.0MPa，反应3h，得到90℃下的含锌106g/L、含硫酸50g/L、含氟0.032g/L、含氯0.218g/L、含铁4.2g/L的硫酸锌溶液和含铁65.7%、含锌0.22%、含砷0.004%、含硫1.57%的结晶三氧化二铁（铁渣）。
2、在550L含锌106g/L、含铁4.2g/L的硫酸锌溶液中加入45kg高铁锌焙砂和28kg前述步骤③产出的渣，保持反应温度90℃，反应4h，得到80℃下的含锌151g/L、含氟0.028g/L、含氯0.119g/L、含铁0.2g/L的硫酸锌溶液和含铁30%、含锌19%水合三氧化二铁。
3、将500L含锌151g/L、含铁0.2g/L的硫酸锌溶液与145L含锌45g/L、含硫酸160g/L的废电解液混合后加入55kg高铁锌焙砂，控制反应温度70℃，反应2h，得到含锌153g/L、含氟0.039g/L、含氯0.131g/L、含铁8mg/L硫酸锌溶液和含铁31%、含锌20%聚合三氧化二铁。
实施例3：
1、将600L高铁硫酸锌溶液加热到190℃，然后通入氧气，控制总压1.8MPa，反应2h，得到90℃下的含锌106g/L、含硫酸47g/L、含氟0.043g/L、含氯0.197g/L、含铁5.7g/L的硫酸锌溶液和含铁62%、含锌0.37%、含砷0.006%、含硫1.86%的结晶三氧化二铁（铁渣）。
2、在550L含锌106g/L、含铁5.7g/L的硫酸锌溶液中加入50kg高铁锌焙砂和25kg前述步骤③产出的渣，保持反应温度85℃，反应5h，得到75℃下的含锌153g/L、含氟0.025g/L、含氯0.116g/L、含铁0.6g/L的硫酸锌溶液和含铁33%、含锌18%水合三氧化二铁。
3、将500L含锌153g/L、含铁0.6g/L的硫酸锌溶液与140L含锌45g/L、含硫酸160g/L的废电解液混合后加入50kg高铁锌焙砂，控制反应温度65℃，反应2h，得到含锌155g/L、含氟0.041g/L、含氯0.136g/L、含铁12mg/L硫酸锌溶液和含铁30%、含锌21%聚合三氧化二铁。

Claims (4)

1.一种高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法，其特征是步骤为：采用三段组合式除铁工艺，①将高铁锌精矿湿法炼锌产出的含铁25～40g/L的高铁硫酸锌溶液经过氧压水热沉淀结晶三氧化二铁，得到含铁4～7g/L的硫酸锌溶液；
②将上一步骤含铁硫酸锌溶液经过常压反应沉淀水合三氧化二铁，得到含铁0.2～1g/L的硫酸锌溶液；
③将上一步骤含铁硫酸锌溶液经过反应釜沉淀聚合氢氧化铁，得到满足湿法炼锌电解要求的含铁小于20mg/L硫酸锌溶液。
2.根据权利要求1所述的高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法，其特征是：步骤①反应温度180～200℃，反应时间2～4h，反应过程通入工业氧气，控制体系总压1.7～2.0MPa。
3.根据权利要求1所述的高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法，其特征是：步骤②反应温度80～90℃，反应时间4～6h，反应中添加了部分高铁硫化锌精矿经过沸腾焙烧产出的高铁锌焙砂和步骤③产出的渣，高铁锌焙砂的加入量为75～90g/L步骤①产出的溶液，步骤③产出的渣的加入量为40～55g/L步骤①产出的溶液。
4.根据权利要求1所述的高铁硫化锌精矿湿法炼锌过程除铁方法，其特征是：步骤③反应温度60～70℃，反应时间1.5～2.5h，反应中添加了部分添加了高铁硫化锌精矿经过沸腾焙烧产出的高铁锌焙砂和湿法炼锌电解过程产出的废电解液，高铁锌焙砂的加入量为80～110g/L步骤②产出的溶液，废电解液的加入量为0.25～0.30L/L步骤②产出的溶液。
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