锌冶炼渣浸出液除铁研究.pdf

有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y 5 y 1 ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 0 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．1 0 ．0 0 2 锌冶炼渣浸出液除铁研究 王平，郭晓娜，张亚莉 山东理工大学化学工程学院，山东淄博2 5 5 0 4 9 摘要锌湿法冶炼渣酸性浸出液中铁含量通常较高，分别以空气、双氧水和二氧化锰为氧化剂，对氧化中 和除铁的效果进行比较，并研究了双氧水氧化中和除铁法中p H 和反应温度对除铁效果的影响。结果 表明，双氧水氧化中和除铁法是最佳的除铁方法，常温下p H5 以上除铁效果较好，除铁效果随温度升高 而增强，且过滤性能较好。 关键词锌；湿法冶金；渣；浸出液；除铁；氧化；中和 中图分类号T F 8 1 3 ；T F 8 0 3 ．2 5文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 } 1 0 0 0 0 4 0 3 S t u d yo nI r o nR e m o v a lf r o mL i x i v i u mo fZ i n cH y d r o m e t a l l u r g i c a lR e s i d u e W A N GP i n g ，G U 0X i a o n a ，Z H A N GY a l i S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，Z i b o2 5 5 0 4 9 ，S h a n d o n g ，C h i n a A b s t r a c t T h ei r o nc o n t e n ti na c i d i cl e a c h i n gs o l u t i o no fz i n ch y d r o m e t a l l u r g i c a lr e s i d u ew a su s u a l l yh i g h ． T h ei r o nr e m o v a le f f e c t so fo x i d a t i o n n e u t r a l i z a t i o np r o c e s sw e r ec o m p a r e dw i t hd i f f e r e n to x i d a n ti n c l u d i n g a i r ，h y d r o g e np e r o x i d e H z 0 2 a n dm a n g a n e s ed i o x i d e M n 0 2 ．T h ee f f e c t so fp Ha n dt e m p e r a t u r eo ni r o nr e m o v a lo fH z0 2 一o x i d a t i o n n e u t r a l i z a t i o np r o c e s sw e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tH z0 2 一o x i d a t i o n n e u t r a l i z a t i o np r o c e s si st h eo p t i m u mw a yo fi r o nr e m o v a l ，a n dw i t ht h ei n c r e a s i n go ft e m p e r a t u r e ， t h ei r o nr e m o v a lr a t ei n c r e a s e sw i t hb e t t e rf i l t r a t i n g ． K e yw o r d s z i n c ；h y d r o m e t a l l u r g y ；r e s i d u e ；l i x i v i u m ；i r o nr e m o v a l ；o x i d a t i o n ；n e u t r a l i z a t i o n 我国富含有色金属的湿法锌冶炼渣数量大，渣 中含有大量可综合回收的有价金属，可利用价值较 高口] 。锌冶炼渣中锌的品位一般在5 ％～2 0 ％，采 用硫酸化焙烧、水浸回收锌时锌浸出率达到8 9 ％， 同时铁亦有较高的浸出率，溶液中铁的浓度可达～ 1 3 ．6g ／L ，因此从该酸浸液中分离铁对后续的电锌 工艺是至关重要的。 目前，从酸性浸出液中除铁的方法较多[ 2 1 ] ，如 萃取法、黄钾 钠 铁矾法、针铁矿法、氧化中和法等。 萃取法的缺点是易造成浸出液中锌离子的损失，负 载有机相反萃锌的过程复杂。黄钾 钠 铁矾法是湿 法炼锌过程中最具代表性的除铁方法，但它所用的 试剂成本较高，渣产量大，而且需要在高温下进行， 除铁后液的铁含量较高。针铁矿法主要适用于全氯 化湿法工艺。氧化中和法适用于低品位的氧化锌矿 及锌矿渣的浸出液的处理。操作控制相对容易，在 常温常压下就可以进行，设备相对比较简单。而且 中和后液的酸度会降低，有利于后续锌的萃取。本 文采用氧化中和法除铁。 1试验部分 锌冶炼渣来自山东某冶炼厂，除铁前液含锌 1 2 ．6g ／L ，含铁2 7 ．3g ／L ，铁的价态有二价和三价。 所用到的试剂为工业级H 。O 、C a C O 。和M n O 。 收稿日期2 0 1 2 0 3 2 7 基金项目山东省自然科学基金资助项目 Z R 2 0 1 0 E L 0 0 6 ；山东省高等学校科技计划项目 Z 1 2 L A 0 4 作者简介王平 1 9 7 9 一 ，女。山东淄博人，讲师；通讯作者张亚莉 t 9 7 4 一 ，女，河北安国人，斟教授． 万方数据 2 0 1 2 年1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 取浸出液，首先加氧化剂H O 。或M n O 。氧化 溶液中的二价铁离子，时间0 ．5h ，再用氢氧化钠调 节p H 至所需值后利用石灰调节控制溶液p H 来除 去浸出液中的铁。 2试验结果与讨论 2 ．1 氧化剂的选择 图1 为不同氧化时间下空气氧化中和除铁的结 果。试验条件酸浸液5 0 0m L ，石灰用量1 0 ～1 1g ， 终点p H 一5 ．2 ～5 ．3 ，空气流速2 0m L ／m i n 并保证 溶液中空气达到饱和溶解度。由图1 可看出，氧化 时间越长，铁的除去率就越高，当氧化时间达到9h 后，铁的除去率增长幅度开始变缓。在除铁过程中 溶液中会损失部分的锌，空气氧化除铁对锌的损失 变化甚小 1 ．8 ％～1 ．9 ％ ，主要是夹带在铁矾渣而 造成的损失。 啦 、 碍 篮 悄 搽 馥 ～ 姗 水 辑 站 图1 不同氧化时间下空气氧化中和除铁结果 F i g ．1 R e s u l to fi r o nr e m o v a lw i t ho x i d a t i o n t i m eo fa i ro x i d a t i o n - n e u t r a l i z a t i o np r o c e s s 根据所掌握的文献知识，选择H O 和M n O 做氧化剂，其余条件同前，试验结果见表1 。 表1不同氧化剂和时间的除铁结果 T a b l e1R e s u l to fi r o nr e m o v a lw i t hd i f f e r e n t o x i d a n ta n dt i m e 1g 3g 5g 7g 9g 9 7 ． 9 9 ． 9 9 ． 9 9 ． 9 9 ． 3 ．0 3 3 ．5 1 2 ．5 7 4 ．0 0 4 ．3 6 由表1 可见，H 。O 用量1 0m L 时除铁率达到 9 2 ．5 7 ％，M n O 用量大于3g 以后除铁率可达到 9 9 ％以上，除铁效果要高于H 。O 。使用H 。o 时， 锌的损失率不到2 ％，且不会增加附加的离子，除铁 溶液的性质不会发生改变；而使用M n O 。时，锌的 损失率超过4 ％，而且溶液中新增加了锰离子。综 合考虑选用H 。O 为氧化剂较合适。 2 ．2 溶液p H 水在5 ℃、2 5 ℃和5 0 ℃的溶度积常数分别为 1 4 ．7 3 4 、1 3 ．9 9 6 和1 3 ．2 6 2 ，通过计算可以得出 F e O H 。在不同p H 下的溶解度见表2 。 表2 不同温度和p H 下F e O H3 在水中的溶解度 T a b l e2S o l u b i l i t yo fF e o n 3i nw a t e ra td i f f e r e n t t e m p e r a t u r ea n dp H／ g L 1 由表2 可知，在2 5 ℃、p H 大于5 时，F e O H 。 的溶解度小于2 ．1 7 1 0 ～，为了验证该理论结果， 在酸浸液5 0 0m L ，石灰用量1 0g ，控制终点p H5 ．0 ～5 ．4 ，H 。O 。用量1 0m L ，反应温度2 5 ℃，氧化时 间0 ．5h 的条件下进行除铁试验。当p H 分别为 5 ．0 ～5 ．1 、5 ．1 ～5 ．2 、5 ．2 ～5 ．3 、5 ．3 ～5 ．4 时，除铁 率分别为9 7 ．0 3 ％、9 7 ．1 9 ％、9 7 ．5 7 ％、9 7 ．4 7 ％。试 验结果验证了理论结果，即当p H 大于5 时，铁去除 率可以达到9 7 ％以上。F e 抖在水解过程中有酸产 生，而且酸量会随着水解的进行不断增加。因此为 确保F e 3 的水解，在反应过程中要不断中和水解产 生的酸，以保证F e 抖水解的p H 。试验用氢氧化钠 溶液来调节p H 大于5 后，再改用C a C O 。来控制溶 液的P H 。 2 ．3 温度对除铁率的影响 取5 份各1 0 0m L 料浆，控制p H5 ．0 ～5 ．4 ，加 1 0m L 双氧水氧化0 ．5h ，搅拌1 ．5h ，不同温度下 的除铁效果见表3 。 表3 温度对除铁率的影响 T a b l e3E f f e c to ft e m p e r a t u r eo ni r o nr e m o v a l 万方数据 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y [ ．h g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 0 期 由表3 可看出，在相同时间内，随温度升高，除 铁率逐渐升高，当温度升高到7 5 ℃时除铁率达到 9 7 ．1 8 ％，而且过滤性能较好。 3结论 1 双氧水氧化中和法的除铁率高．锌损失率低， 且不引入其它杂质，是最合适的除铁上艺。 2 在双氧水氧化中和除铁过程中，p H 大于5 以后除铁率较高，随温度的升高，除铁率和过滤性能 都有所改善。 参考文献 [ 1 ] 蒋继穆．我国铅锌冶炼现状与持续发展E J ] ．中国有色 金属学报，2 0 0 4 ，1 4 增刊1 5 1 - 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5 0 5 ． [ 1 1 J 毛延，王国雄，陈荣三，等．硅酸及其盐的研究 X X 一 聚硅酸溶液中的酸强度与分子结构的关系E J ] ．无机化 学学报，1 9 8 7 ，3 3 1 0 81 1 0 ， [ 1 2 ] 王国雄，毛延，陈荣三，等．硅酸及其盐的研究 Ⅺ X - - C N D O ／2 法研究单、双一和三硅酸的酸强度[ J ] ． 高等学校化学学报，1 9 8 7 ，8 2 1 0 3 一1 0 8 ． [ 1 3 ] 王金唏，陈荣三，郭腊梅，等．硅酸及其盐的研究 XV 1 1 1 硅溶胶胶粒的生长速度[ J ] ，无机化学学报， 1 9 8 5 ，4 3 1 6 7 7 3 ． [ 1 4 ] 王金唏，陈荣三，毛延，等．硅酸及其盐的研究X V ．～ 2 9 S iN M R 谱研究溶液中的硅酸钠[ J ] ．化学 学报，i 9 8 4 ，4 2 4 1 01 4 ． [ 1 5 ] 陈存广，邵慧萍，郭志猛，等．复合絮凝剂在钢板酸洗 液除硅工艺中的应用[ J ] ．工业用水与废水，2 0 1 0 ，4 l 5 8 4 8 7 ． [ 1 6 ] 肖超，肖连生，李青刚．石煤提钒碱浸液的除硅实验研 究[ J ] ．稀有金属与硬质合金，2 0 l o ，3 8 1 81 0 ， [ 1 7 ] 曾美云，张萍，汤志勇．含钒碱浸液除硅试验研究口] ． 湿法冶金，2 0 i l ，3 0 2 1 5 91 6 z ． [ 1 8 ] 石智峰，王容香．钼酸盐除硅技术在超高纯氧化钇生 产工艺中的应用E J ] ．稀有金属与硬质合金，2 0 0 2 ，3 0 2 2 B 一2 4 ，3 6 ． [ 1 9 ] 魏代成，杨明德，党杰．异戊醇萃取分离钼酸钠溶液中 微量硅的研究[ J ] ．冶金分析，2 0 0 6 ，2 6 2 3 卜3 4 ． 万方数据