CN109133190B - 磁黄铁矿的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁黄铁矿的加工方法，包括以下步骤：1)将磁黄铁矿与硝酸铁反应，得气相产物和液固混合物，液固混合物固液分离后得硝酸铁溶液和氢氧化铁固体，硝酸铁溶液循环回用；2)将气相产物与空气混合后使用浓硫酸吸收，稀释后得浓硫酸产品，取部分浓硫酸产品循环用于吸收步骤1)中所得气相产物；3)将步骤2)中未吸收的气相产物与过量空气混合，充分氧化后使用步骤1)中的部分氢氧化铁吸收得硝酸铁溶液，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；4)将剩余的氢氧化铁与浓硫酸混合，加入还原铁粉反应，过滤、蒸发结晶后得七水硫酸亚铁晶体。本加工方法生产成本低、能耗低，且减少了副产物，为磁黄铁矿提供了一种有效可行的利用途径。

Description

磁黄铁矿的加工方法
技术领域
本发明涉及矿物加工领域，具体地指一种磁黄铁矿的加工方法。
背景技术
磁黄铁矿是黄铁矿族中的一种铁的硫化矿物，其S含量一般较 FeS理论含量含高，S含量为39～40％，磁黄铁矿往往与黄铁矿伴生且产量较少，主要用于硫酸的制备，但磁黄铁矿相较于黄铁矿FeS2硫含量更低，其经济价值远不如黄铁矿矿石大。
由于磁黄铁矿的经济价值低，工业上一般不将其与黄铁矿分离，但有铜矿生产企业为提高铜精矿品位，使用磁选单独分离了磁黄铁矿，导致后续使用煅烧法单独加工磁黄铁矿生产硫酸时，存在加工成本大、能耗高，经济效益极低的问题。
另外，硝酸铁是一种强氧化剂，能与磁黄铁矿反应生成氮氧化物、二氧化硫和氢氧化铁，但用这种方式处理磁黄铁矿时存在以下问题：硝酸铁还原产物中含有一氧化氮和二氧化氮等氮氧化物，工业上采用氢氧化钠溶液吸收氮氧化物，成本高且副产物为不纯的硝酸钠和亚硝酸钠。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种磁黄铁矿的加工方法，该加工方法生产成本低、能耗低，且减少了副产物。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种磁黄铁矿的加工方法，包括以下步骤：
1)将磁黄铁矿与硝酸铁溶液在一定温度下进行反应，得到气相产物和液固混合物，液固混合物固液分离后得硝酸铁溶液和氢氧化铁固体，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
2)将步骤1)中所得气相产物与一定量空气混合后使用浓硫酸吸收，稀释后得浓硫酸产品，取部分浓硫酸产品循环用于吸收步骤1) 中所得气相产物；
3)将步骤2)中未吸收的气相产物与过量空气混合，充分氧化后使用步骤1)中的部分氢氧化铁固体吸收得硝酸铁溶液，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
4)将剩余的氢氧化铁固体与步骤2)中部分浓硫酸产品混合，然后加入还原铁粉反应，过滤、蒸发结晶后得七水硫酸亚铁晶体。
进一步地，所述步骤1)中，磁黄铁矿与硝酸铁溶液反应的温度为80～110℃，硝酸铁溶液的浓度为1～2mol/L。
进一步地，所述步骤2)中，所得气相产物与一定量空气混合，气相产物与空气在标准状态的体积比为0.1～10。
进一步地，所述步骤3)中，用氢氧化铁固体吸收经空气氧化后的气相产物时，吸收过程的温度控制在20～60℃。
进一步地，所述步骤4)中，氢氧化铁固体与还原铁粉的摩尔比为1.9～2.1。
进一步地，所述步骤2)中，气相产物为氮氧化物和二氧化硫。
进一步地，所述步骤1)中，未吸收的气相产物为氮氧化物。
进一步地，所述步骤2)中，所得浓硫酸用水稀释到98％后得浓硫酸产品。
进一步地，所述步骤1)中，硝酸铁与磁黄铁矿中硫元素的摩尔比为0.01～1.0。
更进一步地，所述步骤4)中，氢氧化铁与浓硫酸的摩尔比为 0.1～10.0。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
其一，本发明引入硝酸铁作为过渡氧化剂，在软化学条件下实现了磁黄铁矿与空气的氧化过程，避免了煅烧法加工磁黄铁矿的大投资和高能耗，在加工量小的情况下，大幅降低了成本，为磁黄铁矿提供了一种有效可行的利用途径。
其二，本发明使用反应过程中产生的中间产物氢氧化铁用于吸收氮氧化物并可循环用于磁黄铁矿的氧化过程，避免了使用氢氧化钠吸收氮氧化物，进一步降低了生产成本，并避免了副产物的产生。
其三，本发明使用反应过程中产生的硫酸与中间产物氢氧化铁，并加入还原铁粉，得到产品七水硫酸亚铁，减少了副产物的产生，所得七水硫酸亚铁晶体干燥后的纯度为98.0～99.999％。
附图说明
图1为本发明实施例1中中间产物氢氧化铁的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
实施例1
一种磁黄铁矿的加工方法，其步骤如下：
1)将磁黄铁矿与浓度为2mol/L的硝酸铁在100℃温度下进行反应，其中，硝酸铁与磁黄铁矿中硫元素的摩尔比为0.01～1.0，优选2： 9，得到气相产物和液固混合物，液固混合物固液分离后得硝酸铁溶液和氢氧化铁固体，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
2)将步骤1)中所得气相产物与空气按标准状态下(20℃，1标准大气压)体积比为2的比例混合，使用浓硫酸吸收，未吸收的气相产物为氮氧化物，所得浓硫酸用水稀释到98％后得一部分浓硫酸产品，其他浓硫酸循环用于吸收步骤1)中所得气相产物；
3)将步骤2)中未吸收的气相产物与过量空气混合，充分氧化后使用步骤1)中的部分氢氧化铁固体(如图1所示)吸收得硝酸铁溶液，吸收过程的温度控制在30℃，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
4)将步骤3)中剩余氢氧化铁固体与步骤2)中部分浓硫酸产品混合，加入还原铁粉反应，氢氧化铁与还原铁粉的物质量的比为2，氢氧化铁与浓硫酸的摩尔比为0.1～10.0，优选2：3，过滤、蒸发结晶得七水硫酸亚铁晶体。
实施例2
一种磁黄铁矿的加工方法，其步骤如下：
1)将磁黄铁矿与浓度为2mol/L的硝酸铁在80℃温度下进行反应，其中，硝酸铁与磁黄铁矿中硫元素的摩尔比为0.01～1.0，得到气相产物和液固混合物，液固混合物固液分离后得硝酸铁溶液和氢氧化铁固体，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
2)将步骤1)中所得气相产物与空气按标准状态下体积比为0.1 的比例混合，使用浓硫酸吸收，未吸收的气相产物为氮氧化物，所得浓硫酸用水稀释到98％后得一部分浓硫酸产品，其他浓硫酸循环用于吸收步骤1)中所得气相产物；
3)将步骤2)中未吸收的气相产物与过量空气混合，充分氧化后使用步骤1)中的部分氢氧化铁固体吸收得硝酸铁溶液，吸收过程的温度控制在20℃，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
4)将步骤3)中剩余氢氧化铁固体与步骤2)中部分浓硫酸产品混合，加入还原铁粉反应，氢氧化铁与还原铁粉的物质量的比为1.9，氢氧化铁与浓硫酸的摩尔比为0.1～10.0，过滤、蒸发结晶得七水硫酸亚铁晶体。
实施例3
一种磁黄铁矿的加工方法，其步骤如下：
1)将磁黄铁矿与浓度为1mol/L的硝酸铁在110℃温度下进行反应，其中，硝酸铁与磁黄铁矿中硫元素的摩尔比为0.01～1.0，得到气相产物和液固混合物，液固混合物固液分离后得硝酸铁溶液和氢氧化铁固体，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
2)将步骤1)中所得气相产物与空气按标准状态下体积比为10 的比例混合，使用浓硫酸吸收，未吸收的气相产物为氮氧化物，所得浓硫酸用水稀释到98％后得一部分浓硫酸产品，其他浓硫酸循环用于吸收步骤1)中所得气相产物；
3)将步骤2)中未吸收的气相产物与过量空气混合，充分氧化后使用步骤1)中的部分氢氧化铁固体吸收得硝酸铁溶液，吸收过程的温度控制在60℃，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
4)将步骤3)中剩余氢氧化铁固体与步骤2)中部分浓硫酸产品混合，加入还原铁粉反应，氢氧化铁与还原铁粉的物质量的比为2.1，氢氧化铁与浓硫酸的摩尔比为0.1～10.0，过滤、蒸发结晶得七水硫酸亚铁晶体。

Claims (8)

1.一种磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将磁黄铁矿与硝酸铁溶液在一定温度下进行反应，得到气相产物和液固混合物，液固混合物固液分离后得硝酸铁溶液和氢氧化铁固体，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
2)将步骤1)中所得气相产物与一定量空气混合后使用浓硫酸吸收，稀释后得浓硫酸产品，取部分浓硫酸产品循环用于吸收步骤1)中所得气相产物；
3)将步骤2)中未吸收的气相产物与过量空气混合，充分氧化后使用步骤1)中的部分氢氧化铁固体吸收得硝酸铁溶液，硝酸铁溶液循环用于与磁黄铁矿反应；
4)将剩余的氢氧化铁固体与步骤2)中部分浓硫酸产品混合，然后加入还原铁粉反应，过滤、蒸发结晶后得七水硫酸亚铁晶体；
所述步骤1)中，磁黄铁矿与硝酸铁溶液反应的温度为80～110℃，硝酸铁溶液的浓度为1～2mol/L；
硝酸铁与磁黄铁矿中硫元素的摩尔比为2/9～1.0。
2.根据权利要求1所述磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：所述步骤2)中，所得气相产物与一定量空气混合，气相产物与空气在标准状态的体积比为0.1～10。
3.根据权利要求1所述磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：所述步骤3)中，用氢氧化铁固体吸收经空气氧化后的气相产物时，吸收过程的温度控制在20～60℃。
4.根据权利要求1所述磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：所述步骤4)中，氢氧化铁固体与还原铁粉的摩尔比为1.9～2.1。
5.根据权利要求1所述磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：所述步骤2)中，气相产物为氮氧化物和二氧化硫。
6.根据权利要求1所述磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：所述步骤3)中，未吸收的气相产物为氮氧化物。
7.根据权利要求1所述磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：所述步骤2)中，所得浓硫酸用水稀释到98％后得浓硫酸产品。
8.根据权利要求1所述磁黄铁矿的加工方法，其特征在于：所述步骤4)中，氢氧化铁与浓硫酸的摩尔比为0.1～10.0。
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