本發(fā)明涉及濕法冶金的除鐵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝。

背景技術(shù)：

在濕法冶金過程中，常常使用酸性溶液浸出礦石，礦物中的鐵經(jīng)常是以三價或二價鐵離子的形式進(jìn)入浸出液中。由于鐵在進(jìn)行電沉積等后續(xù)工藝時存在較大危害，因此除鐵是濕法冶金中最為普遍和重要的一道工序。

濕法煉鋅過程中的沉淀除鐵問題，在濕法冶金中最具代表性。鋅礦砂一般含有5%-15％的鐵，浸出過程中鋅和其他有色金屬進(jìn)入溶液時，鐵也不同程度地進(jìn)入溶液。為了從含鐵高的溶液中沉鐵，自上世紀(jì)60年代末以來，黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法作為新的沉鐵方法先后在工業(yè)上得以應(yīng)用。

雖然這些方法基本解決了濕法冶金中浸出液的除鐵問題，但它們都存在各自的缺陷：

黃鐵礬法的缺點是渣量大，鐵品位低，硫酸消耗較多，且鐵礬渣以列入危廢名錄，處置成本高；

針鐵礦法的要點是使溶液中三價鐵離子濃度在沉淀過程中保持較低水平，效率較低，且渣含鋅偏高，需進(jìn)一步火法處理，后續(xù)問題較多；

赤鐵礦法除鐵雖然除鐵渣量少，含鐵較高，但需要較高的溫度和壓力，設(shè)備要求高，能耗、投資、運行費用很高。

因此，我們提出了黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝用于解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的金剛石粉體的應(yīng)用難等缺點，而提出的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝。

黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，包括以下步驟：

s1、前液反應(yīng)：收集沉礬前液并調(diào)節(jié)ph值為1.5-2.0，與焙燒渣浸出液混合，控制溫度90-100℃，反應(yīng)4-6h，使其中的鈉離子與鐵離子反應(yīng)生成黃鈉鐵礬沉淀，反應(yīng)完成后采用沉降或壓濾方式進(jìn)行固液分離，沉礬后液返回主系統(tǒng)，鐵礬渣輸送至焙燒工序；

s2、焙燒分解：將鐵礬渣在450-480℃的焙燒爐中焙燒分解，產(chǎn)生硫酸鐵、氧化鐵、硫酸鈉固體和水汽，產(chǎn)生的水汽經(jīng)動力波收塵器處理后排放，得到收塵灰；

s3、漿化浸出：產(chǎn)生的硫酸鐵、氧化鐵、硫酸鈉固體的焙燒渣和收塵灰加中性浸出液或弱酸浸出液進(jìn)行漿化浸出，控制液固比2-4:1，溫度70-80℃，反應(yīng)時間0.8-1.2h，將其中的硫酸鈉充分溶出到浸出液中，反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，浸出液返回沉礬工序，浸出渣送水洗工序；

s4、水洗循環(huán)：浸出渣加水漿化，控制液固比3-5:1，溫度50-70℃，反應(yīng)時間0.8-1.2h，將渣中殘留的有價元素的可溶性鹽類充分溶出，反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，固體產(chǎn)物即為最終除鐵渣，溶液進(jìn)行富集循環(huán)或經(jīng)加堿沉鋅后循環(huán)，回收其中的有價元素。

優(yōu)選的，所述s1中，若鐵離子濃度高，反應(yīng)過程中添加碳酸氫銨、碳酸氫鈉或氧化鋅中和劑。

優(yōu)選的，所述s1中，生成黃鈉鐵礬沉淀的反應(yīng)化學(xué)式為：na2so4+3fe2(so4)3+12h2o→2nafe3(so4)2(oh)6+6h2so4。

優(yōu)選的，所述s2中，焙燒分解發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)式為：2nafe3(so4)2(oh)6→na2so4+fe2(so4)3+2fe2o3+6h2o。

優(yōu)選的，所述s4中，加堿沉鋅的反應(yīng)化學(xué)式為：3znso4+3na2co3+h2o→znco3·2zn(oh)2·h2o+2co2+3na2so4。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明將濕法除鐵與火法渣處理進(jìn)行了有機結(jié)合，利用黃鈉鐵礬低溫焙燒的初級分解產(chǎn)物的水溶性差異，通過洗滌法實現(xiàn)有價元素回收利用和除鐵渣的品位提升，以達(dá)到除鐵渣的減量化、資源化的目的。與傳統(tǒng)工藝相比，對除鐵渣中的硫、鈉及其他有價元素進(jìn)行了充分的回收利用，并使鐵得以在渣中富集，可以用作鋼鐵冶煉或其他冶化原料，便于資源化處理；低溫焙燒分解不產(chǎn)生有害氣體，能耗較低且沒有尾氣處理負(fù)擔(dān)。本發(fā)明的除鐵方法具有輔料消耗少、綜合回收率高、焙燒尾氣不需要脫硫脫硝、除鐵渣資源化程度高等優(yōu)點，對環(huán)境友好，節(jié)約成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝的流程結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

參照圖1，本發(fā)明提出的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，包括以下步驟：

s1、黃鈉鐵礬法沉礬除鐵

沉礬前液調(diào)節(jié)ph值1.5-2.0，與焙燒渣浸出液混合，控制溫度90-100℃，反應(yīng)4-6小時，使其中的鈉離子與鐵離子反應(yīng)生成黃鈉鐵礬沉淀；如果鐵離子濃度高，反應(yīng)過程中需要添加少量的中和劑，如碳酸氫銨、碳酸氫鈉或氧化鋅等，反應(yīng)完成采用沉降、壓濾等方式進(jìn)行固液分離，沉礬后液返回主系統(tǒng)，鐵礬渣送焙燒工序；

沉礬除鐵發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

na2so4+3fe2(so4)3+12h2o→2nafe3(so4)2(oh)6+6h2so4

s2、鐵礬渣低溫焙燒

將鐵礬渣在450-480℃的焙燒爐中焙燒，使黃鈉鐵礬進(jìn)行充分的初步分解，而不進(jìn)行二次分解，產(chǎn)生硫酸鐵、氧化鐵、硫酸鈉固體和水汽，水汽經(jīng)動力波收塵器處理后排放，其他硫酸鐵、氧化鐵、硫酸鈉固體得焙燒渣送浸出工序；

低溫焙燒發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2nafe3(so4)2(oh)6→na2so4+fe2(so4)3+2fe2o3+6h2o

s3、浸出工序

焙燒渣和收塵灰加中性浸出液或弱酸浸出液進(jìn)行漿化浸出，控制液固比2-4:1，溫度70-80℃，反應(yīng)時間1小時左右，將其中的硫酸鈉充分溶解到浸出液中，反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，浸出液返回沉礬工序，浸出渣送水洗工序；

s4、水洗工序

浸出渣加水漿化，控制液固比3-5:1，溫度50-70℃，反應(yīng)時間1小時左右，將渣中殘留的有價元素的可溶性鹽類充分溶出，反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，固體產(chǎn)物即為最終除鐵渣，溶液進(jìn)行富集循環(huán)或經(jīng)加堿沉鋅后循環(huán)，回收其中的有價元素，水洗液的循環(huán)方式根據(jù)主系統(tǒng)鐵礬早熟情況，早熟程度重優(yōu)先選擇沉鋅循環(huán)，沉鋅渣可作為s1中沉礬反應(yīng)的中和劑，沉鋅液循環(huán)富集后返回主系統(tǒng)，以補充因早熟造成的鈉損失；

加堿沉鋅的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

3znso4+3na2co3+h2o→znco3·2zn(oh)2·h2o+2co2+3na2so4

實施例：

黃鈉鐵礬渣的主要成分以重量百分含量計為（%）：fe23.53、zn3.25、cu0.17、s10.65、si1.13。鐵礬渣置于450℃焙燒爐中焙燒1小時，冷卻后按液固比2:1加中性浸出液進(jìn)行漿化，控制反應(yīng)溫度75℃攪拌1小時，采用真空抽濾的方式進(jìn)行固液分離，濾液可返回沉礬工序作沉礬劑，濾渣按液固比3:1加水漿化，控制溫度60攝氏度攪拌1小時，采用真空抽濾的方式進(jìn)行固液分離并加水淋洗，濾液經(jīng)循環(huán)富集后返回主系統(tǒng)進(jìn)行回收，濾渣為最終除鐵渣主要成分以重量百分含量計為（%）：fe44.91、zn0.40、cu0.10、s1.71、si4.20。

本發(fā)明的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵法，浸出液中鐵離子以沉礬除鐵法形成黃鈉鐵礬，經(jīng)固液分離后的以較低的溫度進(jìn)行焙燒，將黃鈉鐵礬分解為硫酸鐵、硫酸鈉和氧化鐵。焙燒渣用中性浸出液或弱酸浸出液進(jìn)行洗滌，回收利用其中的硫酸根和鈉離子，使其繼續(xù)參與沉礬除鐵的反應(yīng)。洗滌渣再進(jìn)行水洗，回收其中的有價金屬，水洗后的鐵渣主要成分為三氧化二鐵，鐵含量約為鐵礬渣的兩倍，可以用作鋼鐵冶煉或其他冶化原料。本發(fā)明的實質(zhì)是用利用黃鈉鐵礬低溫焙燒的初級分解產(chǎn)物的水溶性差異，通過洗滌法實現(xiàn)有價元素回收利用和除鐵渣的品位提升，以達(dá)到除鐵渣的減量化、資源化的目的。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，其特征在于，包括以下步驟：

s1、前液反應(yīng)：收集沉礬前液并調(diào)節(jié)ph值為1.5-2.0，與焙燒渣浸出液混合，控制溫度90-100℃，反應(yīng)4-6h，使其中的鈉離子與鐵離子反應(yīng)生成黃鈉鐵礬沉淀，反應(yīng)完成后采用沉降或壓濾方式進(jìn)行固液分離，沉礬后液返回主系統(tǒng)，鐵礬渣輸送至焙燒工序；

s2、焙燒分解：將鐵礬渣在450-480℃的焙燒爐中焙燒分解，產(chǎn)生硫酸鐵、氧化鐵、硫酸鈉固體和水汽，產(chǎn)生的水汽經(jīng)動力波收塵器處理后排放，得到收塵灰；

s3、漿化浸出：產(chǎn)生的硫酸鐵、氧化鐵、硫酸鈉固體的焙燒渣和收塵灰加中性浸出液或弱酸浸出液進(jìn)行漿化浸出，控制液固比2-4:1，溫度70-80℃，反應(yīng)時間0.8-1.2h，將其中的硫酸鈉充分溶出到浸出液中，反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，浸出液返回沉礬工序，浸出渣送水洗工序；

s4、水洗循環(huán)：浸出渣加水漿化，控制液固比3-5:1，溫度50-70℃，反應(yīng)時間0.8-1.2h，將渣中殘留的有價元素的可溶性鹽類充分溶出，反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，固體產(chǎn)物即為最終除鐵渣，溶液進(jìn)行富集循環(huán)或經(jīng)加堿沉鋅后循環(huán)，回收其中的有價元素。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，其特征在于，所述s1中，若鐵離子濃度高，反應(yīng)過程中添加碳酸氫銨、碳酸氫鈉或氧化鋅中和劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，其特征在于，所述s1中，生成黃鈉鐵礬沉淀的反應(yīng)化學(xué)式為：na2so4+3fe2(so4)3+12h2o→2nafe3(so4)2(oh)6+6h2so4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，其特征在于，所述s2中，焙燒分解發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)式為：2nafe3(so4)2(oh)6→na2so4+fe2(so4)3+2fe2o3+6h2o。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，其特征在于，所述s4中，加堿沉鋅的反應(yīng)化學(xué)式為：3znso4+3na2co3+h2o→znco3·2zn(oh)2·h2o+2co2+3na2so4。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及濕法冶金的除鐵技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種黃鈉鐵礬低溫焙燒浸出循環(huán)除鐵工藝，包括以下步驟：S1、前液反應(yīng)：收集沉礬前液并調(diào)節(jié)pH值為1.5?2.0，與焙燒渣浸出液混合，控制溫度90?100℃，反應(yīng)4?6h，使其中的鈉離子與鐵離子反應(yīng)生成黃鈉鐵礬沉淀，反應(yīng)完成后采用沉降或壓濾方式進(jìn)行固液分離，沉礬后液返回主系統(tǒng)，鐵礬渣輸送至焙燒工序；S2、焙燒分解：將鐵礬渣在450?480℃的焙燒爐中焙燒分解，產(chǎn)生硫酸鐵、氧化鐵、硫酸鈉固體和水汽，產(chǎn)生的水汽經(jīng)動力波收塵器處理后排放，得到收塵灰。本發(fā)明具有輔料消耗少、綜合回收率高、焙燒尾氣不需要脫硫脫硝、除鐵渣資源化程度高等優(yōu)點，對環(huán)境友好，節(jié)約成本。

技術(shù)研發(fā)人員：陳海大;曹建成;江少杰;汪九初;吳文明;錢冬枝;王瑋;姚亞軍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽銅冠有色金屬(池州)有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.11.16

技術(shù)公布日：2021.04.02