黄钾铁钒法沉铁

3.3 浸出的生产实践（3）3.3.3热酸浸出工艺锌焙烧矿热酸浸出是20世纪60年代后期随着各种除铁方法的研制成功而发展起来的。

采用热酸浸出使铁酸锌分解后，浸出溶液中的铁含量高达30g/L左右，由于这种高铁溶液的铁能用黄钾铁矾法、针铁矿法以及赤铁矿法等从锌溶液中有效分离，使焙砂热酸浸出得到了广泛应用。

目前，国内外采用的沉铁方法以黄钾铁矾法的最多，有二十多家，其它都是在少数工厂采用。

热酸浸出的实质是锌焙烧矿的中性浸出渣经高温、高酸浸出，在低酸中难以溶解的铁酸锌以及少量其它尚未溶解的锌化合物得到溶解，进一步提高锌的浸出率。

一般是将常规浸出法的酸性浸出改为高温、高酸浸出，使浸出过程成为不同酸度、多段逆流的浸出过程。

其特点是浸出的酸度逐段增加，浸出渣量逐段减少。

由于铁酸锌及其他化合物溶解，浸出渣数量显著减少，使浸出渣中的铅、银、金等有价金属得到较大的富集，从而有利于这些金属的进一步回收。

3.3.3.1热酸浸出工艺流程热酸浸出工艺是在常规浸出工艺的基础上再增加一段或多段热酸浸出过程(并相应增加除铁过程）。

热酸浸出锌的浸出率较高，可达97％以上，两段热酸浸出锌的浸出率可达99％。

目前国内外热酸浸出工艺流程由于各生产企业的条件不同、除铁方式不同，各工厂的热酸浸出工艺流程亦不尽相同。

热酸浸出工艺可按浸出段数分成一段热酸浸出和多段热酸浸出工艺流程。

我国四川西昌炼锌厂采用一段热酸浸出工艺流程，（见图3—5），其优点是热酸浸出段处理量较少，可以节约设备和热能消耗。

我国西北铅锌冶炼厂年产电锌10×104t，采用热酸浸出—黄钾铁矾法沉铁的浸出流程，属于多段热酸浸出工艺流程，见图3—6。

该流程的特点如下：1）氧化液的配制是将电解废液与沉铁后液按一定比例混合，并在其中加入适量的氧化剂（主要是软锰矿和电解阳极泥）。

其作用是保证溶液中的Fe2+充分氧化为Fe3+，配制氧化液是在一个80m3的搅拌槽（俗称氧化槽）中进行，控制其酸度为60～90g/L，反应时间约0.5h，最终溶液含铁低于1g/L，其中Fe2+<0.1g/L，然后将配制好的氧化液送中性浸出工序进行焙砂的浸出。

2014 锌冶金思考题及参考答案-邓志敢第1 章绪论1、炼锌原料有哪些？（1）锌矿物:1）硫化矿（原生矿）：闪锌矿（ZnS）;铁闪锌矿（nZnS?mFeS）2）氧化矿（次生矿）：菱锌矿（ZnC03）;异极矿（ZnSiO4?H2O）（2）含锌二次资源：冶炼厂产出的氧化锌烟尘、浮渣和锌灰等。

2、简述金属锌的用途。

锌广泛用于航天、汽车、船舶、钢铁、机械、建筑、电子及日用工业等行业。

（1）锌的初级用途：最大用途是镀锌，约占总耗锌量的40%以上; 其次是用于制造黄铜，约占总耗锌量的20%; 制造各种锌基合金、干电池（我国约60 万吨/年）、氧化锌、建筑五金制品及化学制品等。

（2）锌的终端用途：主要用于交通运输业（汽车）和建筑业（基础设施、商用建筑和住宅）3、现代炼锌方法有哪些？现代炼锌方法分为火法和湿法两大类，以湿法冶炼为主。

（1）火法炼锌: 有鼓风炉炼锌、竖罐炼锌、平罐炼锌、电热法炼锌等火法炼锌包括焙烧、还原蒸馏和精炼三个主要过程。

平罐炼锌和竖罐炼锌都是间接加热，存在能耗高、对原料的适应性差等原因，平罐炼锌几乎被淘汰，竖罐炼锌也只有为数很少的3~5 家工厂采用。

电热法炼锌虽然直接加热但不产生燃烧气体，也存在生产能力小、能耗高、锌的直收率低的问题，因此发展前途不大，仅适于电力资源丰富的地方使用。

密闭鼓风炉炼锌由于具有能处理铅锌复合精矿及含锌氧化物料，在同一座鼓风炉中可生产出铅、锌两种不同的金属，采用燃料直接加热，能量利用率高的优点，是目前主要的火法炼锌设备，占锌总产量的10%左右。

（2）湿法炼锌: 包括传统的湿法炼锌和全湿法炼锌两类。

1）传统的湿法炼锌实际上是火法与湿法的联合流程，是20 世纪初出现的炼锌方法，包括焙烧、浸出、净化、电积和制酸五个主要过程。

根据浸出温度和酸度的不同，湿法炼锌分为常规浸出和热酸浸出两种工艺。

常规浸出时焙砂中的铁酸锌不能浸出，留在浸出渣中，用火法挥发焙烧回收，得到氧化锌烟尘再浸出。

铜冶金主要步骤：造锍熔炼、铜硫吹炼、火法精炼、电解精炼。

1.何谓造锍熔炼？造锍熔炼的目的是什么？定义：在1150-1250℃的高温下，是硫化铜精矿和溶剂在熔炼炉进行熔炼，炉料中的铜、硫与硫化亚铁形成液态的铜硫。

目的：将铜精矿中铜及其他有价金属（Ni、Co、Pb、Zn和贵金属）富集于冰铜中从而达到与脉石、部分硫铁的分离。

2.造锍熔炼时铜在渣中的损失有哪几种形式？并说明原因及降低渣含铜的可采取的措施。

损失形式：机械夹带、溶解两种形式。

原因：机械夹带损失是由于细颗粒冰铜未能沉降到锍层而夹带于炉渣中而引起的损失；溶解损失是由于铜的硫化物（Cu2S)及氧化物(Cu2O)溶于FeO炉渣中造成的损失，又分别为物理损失、化学损失。

措施:为降低渣含铜，实践中采取的主要措施是控制冰铜品位不要太高，渣中要有足够的二氧化硅以及良好的沉清条件和足够的沉清时间。

3.造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害？生产实践中采用哪些有效措施抑制Fe3O4的形成？危害：1、Fe3O4的熔点高在渣中以Fe－O复杂离子状态存在。

当其量较多时，会使炉渣熔点升高，粘度增大，比重增大，恶化了渣与锍的沉清分离。

2、当熔体温度下降时，Fe3O4会析出沉于炉底及某些部位形成炉结，还会在冰铜与炉渣界面上形成一层粘渣隔膜层，危害正常操作。

有效措施：1.尽量提高熔炼温度；2.适当增加炉渣中SiO2含量；3.降低冰铜品位，控制适当的冰铜品位, 以保持足够的FeS量；4.创造Fe3O4与FeS和SiO2的良好接触条件。

3Fe3O4+FeS=10FeO+SO24.在吹炼过程中Fe3O4有何危害？怎样抑制其形成？危害：使炉渣熔点升高、粘度密度增大，转炉渣中Fe3O4含量较高时，会导致渣含铜显著增高，喷溅严重，风口操作困难。

在转炉渣回炉处理的情况下，还会给熔炼过程带来诸多问题。

抑制其形成：适当提高吹炼温度，勤放渣。

5.冰铜吹炼的目的？冰铜吹炼分哪两个阶段？并写出各阶段的主要方程式。

利用沉淀法去除硫酸铝中的铁的机理分析和进展研究-化工论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——我国铝土矿的品位较低，铝土矿中以含铁铝土矿居多，造成工业上制备的硫酸铝产品中铁含量偏高[1-2]。

由于硫酸铝产品中的亚铁离子呈现黄色，使得制备所得的工业硫酸铝溶液为黄绿色液体，这种带有颜色的工业硫酸铝产品远远不能满足如优质造纸、高级织物或对水质要求较高的水处理行业的要求[3-4]，因此人们开始关注研究从工业硫酸铝溶液中去除铁离子的方法。

然而，由于铝与铁的化学性质相似，若使用普通的化学分离方法，分离的难度较大，分离的成本较高，同时造成铝出现不同程度的损失[5-6]。

因此，寻找一种操作简便、分离效率高、经济可行的分离方法成为目前亟需解决的问题。

目前国内外硫酸铝分离铁的研究主要集中于以下三种方法：重结晶法、沉淀法、有机萃取法[7]。

其中，利用沉淀法去除硫酸铝中的铁由于操作简单、去除效率较高而应用较为广泛。

沉淀法主要有高锰酸钾/二氧化锰法、铁氰化钾与亚铁氰化钾法、黄钾铁矾/黄铵铁矾法及有机络合法，以下结合目前国内专利申请和论文进行详细机理分析和进展研究。

1 高锰酸钾/二氧化锰法[8-10]1.1 反应机理高锰酸钾为强氧化剂，在溶液中起氧化亚铁离子的作用，反应式如公式(1)所示：5Fe2++MNO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O (1)反应生成的铁离子发生水解，生成氢氧化铁沉淀，反应式如公式(2)所示：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+(2)同时，过量的高锰酸钾与硫酸锰发生反应，生成活性二氧化锰，反应式如公式(3)所示：+- +++ +3Mn 2MnO2HO5MnO4H4222(3)反应生成的活性二氧化锰吸附氢氧化铁沉淀，生成棕色的共沉淀。

此过程促使了铁离子的水解反应往正反应方向进行，从而使硫酸铝溶液中的铁以沉淀形式析出。

1.2 研究进展林更等人的研究表明，在温度为90 ℃、沉淀时间30 min 时，控制碱式硫酸铝的浓度为 3.0 g/L，铁离子与二氧化锰摩尔比为1℃2~1℃4，此时的除铁效果最佳[11]。

黄钾铁矾渣浸出液还原和深度净化侯新刚;王学武;王玉棉;罗咏梅;周永娜【摘要】以热酸直接浸出黄钾铁矾渣的浸出液为原料,采用单因素法对浸出液还原、硫化沉淀除隔和氟化沉淀除钙除镁的工艺进行研究.浸出液还原实验结果表明:在反应温度80 ℃,时间2 h,搅拌速度150～200 r/min,铁粉加入量为理论量1.15倍的条件下,浸出液中Fe3+全部被还原,铁锌比接近低功耗锰锌铁氧体的理论配方,杂质Cu2+的质量浓度降到1 mg/L,去除率在99%以上,Cd2+的去除率为17%.硫化沉淀除隔实验结果表明:浸出液还原反应完成后,直接在其中加入理论量1.4倍的(NH4)2S,反应时间为30 min,溶液中杂质Cd2+的质量浓度降到1 mg/L以下,去除率在98%以上.氟化沉淀除钙除镁综合实验研究中,溶液中Mg2+ 、Ca2+的除去率分别为96.73%和76.67%.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2010(036)003【总页数】6页(P25-30)【关键词】黄钾铁矾渣;还原;硫化沉淀;氟化沉淀【作者】侯新刚;王学武;王玉棉;罗咏梅;周永娜【作者单位】兰州理工大学,材料科学与工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,材料科学与工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,材料科学与工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,材料科学与工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,材料科学与工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃,兰州,730050【正文语种】中文【中图分类】TF111.32目前,湿法炼锌厂在锌浸出液的除铁过程中广泛采用具有良好过滤能力的黄钾铁矾法[1].黄钾铁矾法除铁的第一阶段采用高温高酸浸出,使ZnO◦Fe2O3分解,铁、锌元素进入浸出液中,而在第二阶段一般采用锌焙砂中和黄钾铁矾法除铁,但用于中和的锌焙砂浸出率较低,从而造成锌的损失,铁矾渣中一般会含锌在6%以上.此外,在黄钾铁矾法除铁过程中,会形成质量分数为5%～8%的Fe(OH)3,这种胶体沉淀对有色金属离子具有较强的吸附能力,因而废渣中含有一定量的锌、铜、镉、银和铟等有色金属及其他贵金属[2].对于黄钾铁矾废渣的资源再利用,主要的研究集中在如何回收其中的贵金属,如铟、银等,而对铁、锌的资源化利用则研究较少.本研究以黄钾铁矾废渣为原料,采用热酸直接浸出工艺得到浸出液,其主要物质是硫酸铁和硫酸锌的混合溶液,经过高价铁的还原和净化除杂后,按计量比补加硫酸锰和硫酸亚铁,通过共沉淀法可制备锰锌铁氧体的前驱粉体.由于浸出液的成分复杂,而纯净的MeSO4溶液是制取高品质锰锌铁氧体前驱粉体的关键,为此,对浸出液还原和深度净化工艺进行了研究.1 实验原理与计算1.1 还原过程基本原理与热力学分析热酸直接浸出过程完成后,已经将黄钾铁矾渣中的绝大部分铁和锌转移到浸出液中,但浸出液中的铁离子主要是 Fe3+,在后续净化和共沉淀过程中,Fe3+都极易形成Fe(OH)3胶体,造成过滤困难和带入大量杂质成分,必须对浸出液中的Fe3+进行还原.此外,锰锌铁氧体制备过程中,Fe、Mn和 Zn的配比对铁氧体的磁性能影响很大,而浸出液中Fe和Zn的比例严重偏离低功耗锰锌铁氧体的理论配比[3],在浸出液中加入铁粉作为还原剂,一方面可将Fe3+还原,确保浸出液中Fe和Zn的比例达到或接近铁氧体理论配比,另一方面通过反应可以降低浸出液体系的酸度,以减少中和剂的使用量.1.1.1 还原过程的基本反应在黄钾铁矾渣的硫酸浸出液中加入铁粉,使浸出液中的Fe3+还原为Fe2+,以满足后续的净化除杂和共沉淀要求,主要发生的反应为1.1.2 标准电极电势分析从热力学的角度考虑,任何金属均可能按其在电势序中的位置被更负性的金属从溶液中还原,与上述反应相关的标准电极电势见表1[4].1.1.3 标准平衡常数的计算[4-5]铁粉与Fe3+的氧化-还原反应进行程度,可由反应的标准平衡常数KΘ的大小来衡量.表1 标准电极电势Tab.1 Standard electrode potential关联上述2式,可得:依据上述各式,计算反应式Fe+2Fe3+=3Fe2+在298.15 K时的标准平衡常数.同时,由表1可知:上述反应式中,若n=2,则有:所以,KΘ=8.17×1040.以上计算结果表明,铁粉还原Fe3+反应的标准平衡常数都很大,说明此反应可以进行得很彻底.1.1.4 铁粉置换除铜基本原理从热力学上讲,用金属铁还原浸出液中Fe3+时,金属铁还可以通过置换沉淀将溶液中的Cu2+置换出来.置换的次序决定于在水溶液中金属的电位次序,而且置换趋势的大小决定于它们的电位差.用铁粉置换Cu2+反应的电位差为[1]当反应式:Fe+Cu2+=Fe2++Cu达到平衡时,φ=0,即以上计算说明,在热力学上,通过铁粉置换可将浸出液中杂质Cu2+净化得很彻底.1.2 浸出液净化除镉基本原理通过热力学计算,在还原的过程中铁粉通过置换反应可将绝大部分杂质Cu2+去除,但由于Cd2+/Cd的电极电位(-0.402 V)与Fe2+/Fe的电极电位(-0.44 V)比较接近,电位差仅为0.038 V,热力学驱动力较小,铁粉除镉效果较差.为脱除浸出液中杂质Cd2+,在溶液中加入(NH4)2S,Cd2+与S2-生成溶解度很小的CdS,CdS的溶度积远小于FeS和ZnS的溶度积[1],从而在除去杂质Cd2+的同时,Fe2+和Zn2+保留在溶液中.主要反应为2 实验部分2.1 实验原料、试剂及仪器1)实验原料为湿法炼锌厂黄钾铁矾渣热酸直接浸出综合条件实验[6]的混合浸出液,浸出液各组分质量浓度见表2.表2 浸出液各组分浓度Tab.2 Concentration of each component in leaching solution g◦L-1成分 Ca Mg Si C[H+](mol/L)含量 0.024 0.110 0.001 1.2122)实验试剂有:铁粉、(NH4)2S(分析纯)、NH4F(分析纯)、氨水(分析纯)、蒸馏水(自制).3)实验仪器有:HH-S数显恒温水浴锅(江苏省金坛市医疗仪器厂生产);JJ-6数显直流恒速搅拌器(江苏省金坛市医疗仪器厂生产);PHS-3C精密pH计(上海雷磁仪器厂生产);JP-303型极谱分析仪(成都仪器厂生产).2.2 实验方法量取一定体积的浸出液,升温至所需的还原温度,加入金属还原剂铁粉,待反应完成后过滤,为保证还原前后的对比性,滤液重新定容至还原前的体积,分析还原液中Fe2+、Cu2+、Cd2+的含量,并测定溶液的pH值.再量取一定体积的浸出液,在优化工艺条件下进行浸出液还原,反应完成后立即加入(NH4)2S溶液进行硫化沉淀除镉,反应完成后,过滤并计量初净液的体积,分析溶液中Cd2+的含量.然后调节初净液的pH值,进行氟化沉淀除Ca2+、Mg2+,反应完成后过滤,滤液重新定容至反应前的体积,分析净化液中Ca2+、Mg2+的含量.2.3 分析检测Fe2+采用重铬酸钾滴定法检测;Fe3+的检测是在pH=1.8～2.5时,以磺基水杨酸为指示剂,采用EDTA滴定法测定;Zn2+采用EDTA滴定法检测;杂质Cu2+和Cd2+采用JP-303型极谱仪检测;浸出液残酸的检测是在Ca-EDTA试剂掩蔽Fe3+、滴加有混合指示剂的条件下采用标准NaOH溶液滴定的方法;其他液体用精密pH计测定pH值;溶液中Ca、Mg、Si杂质离子含量由原子发射光谱仪测定.3 结果与讨论3.1 浸出液还原过程采用单因素实验法研究了温度、时间、铁粉用量及时间等因素对浸出液还原过程的影响.3.1.1 温度对浸出液还原的影响在铁粉加入量为理论量、转速为200 r/min的条件下反应3 h,得出的温度对浸出液还原的影响结果如图1所示.由图1可知,在反应温度为50℃时,溶液中的Fe2+接近45 g/L,通过对溶液中Fe3+的检测,未检测出结果,说明溶液中的Fe3+已全部被还原,还原反应Fe+2Fe3+=3Fe2+进行的温度无需太高.提高温度,对铁粉与残酸的反应有利,但当温度超过80℃时,溶液中的Fe2+开始被氧化,所以反应的最佳温度为80℃.图1 温度对浸出液还原的影响Fig.1 Effect of temperature on reduction of leaching solution3.1.2 时间对浸出液还原的影响在温度80℃、铁粉加入量为理论量、转速为200 r/min的条件下,考察反应时间对浸出液还原的影响,结果如图2所示.通过前面的热力学可知,对于浸出液的还原反应,其标准平衡常数为KΘ=8.17×1040,表明该反应向右进行的趋势很大,溶液中Fe2+快速增加.在反应30 min的时候,溶液中Fe2+的质量浓度已接近40 g/L,溶液颜色由土黄色变成绿色,通过对溶液进行Fe3+的检测,未检测出Fe3+的存在,说明溶液中的Fe3+已全部被还原.同时,在实验过程中也可以看到,在反应的早期,溶液中有大量的气泡产生,即为残酸与铁粉反应生成的氢气.随着反应时间的延长,溶液中的残酸减少,反应逐步趋缓,在1.5～2 h的时候达到最大值.如果进一步延长反应时间,致使Fe2+被氧化的机会增加,且溶液的pH值此时已经接近Fe(OH)3的沉淀值,从而造成溶液中Fe2+的损失.因此,选择反应时间为2 h为宜.图2 时间对浸出液还原的影响Fig.2 Effect of time on reduction of leaching solution3.1.3 铁粉用量对浸出液还原的影响在温度80℃、反应时间2 h、转速为200 r/min的条件下,铁粉加入量对浸出液还原的影响结果如图3所示.图3 铁粉用量对浸出液还原的影响Fig.3 Effect of amount of iron powder on reduction of leaching solution实验中铁粉加入量是以溶液反应到pH=7时为理论量,而实际上反应结束时的pH 值未达到7,说明溶液中铁粉未反应完全.由图3可知,随着铁粉加入量的上升,溶液中Fe2+含量还能持续增加,可知前面实验中未反应的铁粉被置换出来的海绵铜包覆,阻碍了反应的进行.在铁粉质量分数过量10%时,溶液中Fe2+含量增长变缓.此外,若溶液中Fe-SO4含量过高,在室温条件下容易发生结晶,不利于溶液的存放.在铁粉质量分数过量15%时,浸出液中的铁锌比接近低功耗锰锌铁氧体的理论配方.综合考虑成本、经济效益,还原铁粉用量为理论量的1.15倍较为合理.3.1.4 搅拌速度对浸出液还原的影响在温度80℃、反应时间2 h、铁粉加入量为理论量1.15倍的条件下,搅拌速度对浸出液还原的影响结果如图4所示.提高搅拌速度可以减少置换铜对铁粉的包覆,增加溶液中铁粉与H+的接触,从而加快反应速率.在反应末期,溶液pH值已接近2.0,而Fe2+易被氧化,提高搅拌速度又增加了Fe2+与空气接触的机会,在 250 r/min时,溶液中 Fe2+的氧化率已接近1%.因此,搅拌速度选择在150～200 r/min较为合理. 图4 搅拌速度对浸出液还原的影响Fig.4 Effect of stirring speed on reduction of leaching solution从以上实验结果可以看出,浸出液还原最佳工艺参数为:反应温度80℃,时间2 h,搅拌速度150～200 r/min,铁粉加入量为理论量1.15倍.在该条件下对浸出液进行了综合实验,结果显示溶液中的Fe3+全部被还原,溶液pH值在2.0左右.还原液化学成分分析结果如表3所示.通过分析可知,溶液中杂质Cu2+含量降到了1.3 mg/L,去除率在99%以上,而Cd2+的去除率仅为17%,需进一步净化除隔.表3 浸出液还原后各组分质量浓度Tab.3 Concentration of each component in leaching solution after reduction g◦L-1成分 Fe Zn Cd Cu pH质量浓度 52.50 5.80 0.0391 0.0013 1.543.2 硫化沉淀除隔过程为简化工艺流程,降低成本,考虑将浸出液还原和硫化沉淀除镉的2个工艺结合到一起完成.因此,硫化沉淀除镉过程选用在浸出液还原反应完成后,直接往浸出液中加入适量(NH4)2S进行硫化沉淀,以除去Cd2+、Cu2+等重金属杂质离子.实验考察了(NH4)2S加入量、沉淀时间对Cd2+去除率的影响规律.3.2.1 (NH4)2S加入量对除镉的影响在温度80℃、转速为 200 r/min、沉镉时间30 min的条件下,考察(NH4)2S加入量对Cd2+去除率的影响,结果如图5所示.图5 (NH4)2S用量对除 Cd2+的影响Fig.5 Effect of amount of(NH4)2S on removal rate of Cd2+由图5可知,当(NH4)2S加入量为理论量的1.0倍时,理论上正好使S2-与Cd2+完全反应,但Cd2+的实际去除率仅为70.89%.造成Cd2+去除率偏低的原因是:1)延长搅拌时间会造成部分 Fe2+氧化成Fe3+,而2Fe3++S2-=2Fe2++S↓,造成游离 S2-损失,从而影响除镉的效果;2)溶液pH值在2.0以下,部分S2-与溶液中的H+反应生成H2S气体,造成游离S2-损失.随着溶液中游离S2-浓度的上升,在(NH4)2S的加入量为理论量的1.4倍时,溶液中Cd2+质量浓度降到了0.67 mg/L,再增加(NH4)2S的用量对降低Cd2+浓度作用不大,且加入过多的S2-若不能有效去除将降低共沉淀粉的质量.因此,在浸出液还原过程中加入适当过量的铁粉,使反应体系为还原体系,在一定程度上可减少Fe2+的氧化,对于提高Cd2+去除率是有利的.为加快沉隔速度,缩短反应时间,在除隔过程中加入少量CdS,可与残留的铁粉一起起到晶种作用,形成较大沉淀物,以便沉降过滤.根据实验效果,(NH4)2S加入量为理论量的1.4倍较为合理.3.2.2 沉淀时间对除Cd2+的影响在温度80℃、转速为 200 r/min、(NH4)2S加入量为1.4倍理论量的工艺条件下,考察硫化沉淀时间对除镉的影响,实验结果如图6所示.由图6可知,在反应的前期,Cd2+浓度急剧下降,这与溶液中游离S2-浓度相对较高有关.但是在沉淀30 min 后,溶液中Cd2+浓度下降幅度逐步变缓,此时镉的去除率为98.57%.进一步增加沉淀时间对于除镉效果不明显,只是增加了Fe2+被氧化的几率.因此,选择沉淀时间为30 min.图6 沉淀时间对除Cd2+的影响Fig.6 Effect of time on removal rate of Cd2+ 3.3 氟化沉淀除钙除镁过程以硫化沉淀后的初净液作为氟化除钙除镁的原料,溶液各组分浓度见表4.表4 硫化沉淀液各组分质量浓度Tab.4 Concentration of each component in precipitation solution of sulfidation g◦L-1成分 Fe Zn Cd Cu Ca Mg Si质量浓度 52.39 5.79 0.0007 0.0013 0.0240.1100.001彭长宏[7]等人对复杂MeSO4体系氟化除钙除镁工艺过程进行了深入研究,其优化工艺条件为:温度90℃,时间1.0 h,pH值3.5,NH4F用量为理论量的2.0倍.本文在此工艺条件下对硫化沉淀初净液进行4次氟化沉淀除钙除镁综合实验.实验每次取液100 mL,反应完成后,为便于比较,滤液体积重新定容至100 mL,对净化液中Ca2+、Mg2+浓度的分析结果如表5所示.表5 净化液中Ca2+和Mg2+的质量浓度及去除率Tab.5 Concentrations ofCa2+and Mg2+in purified solution and their removal rate从表5可以看出,在上述优化条件下,Mg2+的去除率为96.73%,达到了较高水平.Ca2+的去除率仅为76.67%,这是由于溶液中Ca2+本身含量较低,CaF2晶核形成较慢,从而造成去除率不高.氟化沉淀综合实验的混合液各组分质量浓度见表6. 表6 氟化沉淀液各组分浓度Tab.6 Concentration of each component of removed Ca2+and Mg2+by fluorination solution g◦L-1成分 Fe Zn Cd Cu Ca Mg Si质量浓度51.03 5.45 0.00070.00130.00620.00370.0014 结论通过对热酸直接浸出黄钾铁矾渣的浸出液进行铁粉还原、硫化沉淀除镉和氟化沉淀除钙除镁实验研究,得出如下结论:1)浸出液铁粉还原的优化工艺条件为:反应温度80 ℃,时间2 h,搅拌速度150～200 r/min,铁粉加入量为理论量1.15倍.该条件下,浸出液中Fe3+全部被还原,铁锌比接近低功耗锰锌铁氧体的理论配比,溶液中杂质Cu2+的质量浓度降到了1 mg/L,去除率在99%以上,而杂质Cd2+的去除率仅为17%.2)浸出液的净化除镉过程是直接在还原后的浸出液中加入适量(NH4)2S进行硫化沉淀,其优化条件为:(NH4)2S的加入量为理论量1.4倍,硫化沉淀时间30 min.该条件下,杂质Cd2+的去除率在98%以上.3)氟化沉淀除钙除镁综合实验中,溶液中杂质Mg2+、Ca2+的平均去除率分别为96.73%和76.67%.参考文献:[1］梅光贵,王德润,周敬元,等.湿法炼锌学[M].长沙:中南大学出版社,2001.[2］阳征会,龚竹青,李宏煦,等.用黄钠铁矾渣制备复合镍锌铁氧体[J].中南大学学报:自然科学版,2006,37(4):685-691.[3］M URTHY S R.Development of low-power loss Mn-Zn ferrites usingmicrowave sintering method[J].Indian Academy ofSciences,2003,26(5):499-503.[4］傅献彩,沈文霞,姚天扬.物理化学[M].北京:高等教育出版社,1990.[5］彭长宏,李景芬,陈带军.锰锌铁氧体废料浸出液定比例还原[J].中南大学学报:自然科学版,2008,39(5):887-890.[6］王玉棉,罗咏梅,侯新刚,等.热酸浸出黄钠铁矾渣工艺[J].兰州理工大学学报,2009,35(6):17-21.[7］彭长宏,唐谟堂,黄虹.复杂 MeSO4体系初步除杂和深度净化[J].过程工程学报,2006,6(6):894-898.。

湿法炼锌酸浸液除铁-黄钾铁矾法沉淀除铁A 黄铁矾法除铁原理a 黄铁矾沉淀组成及热力学稳定性黄铁矾的分子式通常可以写成A20·3Fe203·4S03·6H20或AFe3（S04）2（OH)6，或A2[ Fe6( SO4）4（OH）12，式中A代表一价阳离子，即可以是K+、Na+、NH4+、Rb+、Ag+、—Pb2+或H3+O等，例如：黄钾铁矾：KFe3（S04）2（OH）6,其化学组成：K20 %，Fe203 %，S03 %，H20 %。

黄钠铁矾：NaFe3（S04）2（OH）6，其化学组成：Na20 %；Fe203%；S03 %，H20 %。

黄铵铁矾：NH4Fe3（S04）2（OH）6，其化学组成：（NH4）2O %，Fe203 %，S03 ％，H20 11．27％。

这些化合物通常称黄钾铁矾或黄铁矾。

在自然界里，有些矿物具有类似的组成，相同的结构和结晶形态，即所谓类质同晶。

所谓矾，是一系列类质同晶矿物的总称，而黄钾铁矾是矾中的一种。

波北兹涅克和麦尔文研究了Fe203-S03-H20三元系在某些温度下的平衡情况，如下图所示。

所有碱式盐、酸式盐及正盐都位于三元系相图内部，这是由于它们都含有结晶水的缘故。

无水硫酸高铁位于Fe203-S03二元系线上，但它在50℃和75℃的条件下不是平衡相，即不会从溶液中以这种成分析出，因而没有在图上出现。

按照平衡固相来分类，图大致可分成以下三类区域：平衡固相是氧化铁的水化物。

这是一个非常狭小的区域，位于图中最左端的三角形1中。

在这个区域内，从液相析出的固相是一水氧化铁或三水氧化铁。

由于后者是介稳相而不是平衡相，因而未在图上标出。

液相线基本上不和Fe203-S03二元系边线相交，因而氧化铁的水化物在水中的洛解度非常小。

三角形1远离组分S03，表示系统酸度非常低，高铁以氢氧化铁和针铁矿的形态从铸旅由析出需要符合这种条件。

黄铁矾除铁必须偏离这个区域，即必须使溶液保持一定酸度。

黄钾铁矾法黄钾铁矾法(jarosite process)使锌浸出液中的铁形成黄铁矾类晶体沉淀而被除去的锌热酸浸液除铁方法。

在锌焙砂进行高温高酸浸出时，随着锌焙砂中的锌较彻底溶出的同时，也有大量铁(5～20g/L)进入溶液。

黄钾铁矾法是一种从锌热酸浸出液中除铁的有效方法，它与锌焙砂热酸浸出组成完整的锌焙砂浸出系统。

1853年在西班牙首次发现一种含水的碱性硫酸铁复盐矿物，被命名为黄铁矾(jarosite)。

1960年澳大利亚电解锌公司(Electrolytic Zinc Co of Australia Ltd．)在里斯登(Risdon)的锌精炼厂发展并应用了一种称为黄钾铁矾法(jarosite process)的从溶液除铁的新方法，用于除去锌热酸浸出液中的铁。

与此同时，挪威锌公司(Det Norske Zinc一Kompani A．S．)的埃特雷姆(Eitrheim)电锌厂和西班牙阿斯土列安公司(Asturiana de Zinc S．A．)也成功地开发了这种方法。

这三家公司均获得了这种方法的发明专利权，并在世界范围内推广应用。

随后在黄钾铁矾法的基础上又发展了转化法和低污染铁矾法。

黄钾铁矾法黄铁矾的分子式为MeFe3(SO4)2(OH)6，式中Me代表一价离子，如K+、Na+、Rb+、Cs+、Tl+、Li+、Ag+、NH4+、H3O+等。

锌热酸浸出液中的硫酸铁在碱金属或铵离子存在下，溶液接近沸腾温度时，便转变成黄铁矾晶体析出：3Fe2(SO4)3+Me2SO4+12H2O=2MeFe3(SO4)2(OH)6+6H2SO4析出的晶体经沉淀、过滤除去。

工艺条件在相同条件下，黄铁矾形成的难易程度和其一价离子半径大小有关，离子半径接近或大于100pm者比较容易生成矾的结晶。

如r k+=133pm，r Na+=98pm，r NH4+=143pm等，它们常被用作除铁沉淀剂。

影响黄铁矾生成的最主要因素是锌热酸浸出液的酸度、析出温度、一价阳离子种类和浓度、是否加入晶种等。

黄钾铁矾浸出工艺处理高铁矿控制对策段小维（白银有色集团股份有限公司西北铅锌冶炼厂甘肃白银730900）摘要：论述了高铁矿对浸出系统生产影响的几个方面，并对这些影响问题提出工艺控制条件，采取了处理控制对策，取得较好的生产效果。

关键词：黄钾铁矾处理高铁矿；浓密澄清；中上清率；沉矾1 前言热酸浸出黄钾铁矾法沉铁具有既能利用高温高酸的方法浸出中性浸出渣中的铁酸锌，又能使溶出的铁从溶液中沉淀分离出来，黄钾铁矾沉淀是晶体容易澄清过滤分离，碱试剂耗量少为铁量的5%--8%，铁矾带走一定量硫酸根，有利于工厂的酸平衡；目前国内湿法炼锌厂大都采用此法。

但此法存在渣量大，渣含锌高，铁矾渣难以工业回收利用，对原料要求苛刻，只适合处理低硅中铁锌精矿，综观近几年西北铅锌冶炼厂浸出系统的生产情况，高铁矿的处理一直是制约着浸出产量的完成的瓶颈，由于浸出系统的连续性，各工序之间衔接紧密，相互影响，相互制约，操作控制要求严格。

沉矾产生大量的矾渣，由于渣处理能力不足、沉矾反应条件、沉矾浓密澄清的限制，高铁矿均不同程度的影响着浸出生产，尤其2006年的5-6月份、2007年的元月份对生产造成了很大的波动。

为了防止高铁矿的危害，目前均是严格控制精矿成分，含铁〈10%、硅〈3.5%，否则将严重制约浸出生产。

本文就高铁矿对浸出系统所造成的影响，制约生产的突出现象作以论述，并提出处理高铁矿所采取的相应措施。

2 高铁矿对浸出系统的影响2.1 对产能的影响由于高铁矿锌品位的下降，由58%下降到52%--54%，焙砂酸耗系数由0.7降为0.6左右，在生产表现为：中上清率低，中浸渣率高，中上清产量下降。

如果要保持产量，满足电解所需的锌离子转移量，焙砂的加入量势必要增大，则中浸渣率将提高，焙砂含铁对中上清影响很大，上清率在焙砂含铁持续〉9%以上时，中上清率最高仅为68%，表1是焙砂含铁相对应的中上清率。

表1 焙砂含铁相对应的中上清率焙砂含铁% 中上清率%7以下828 789 7010 6511以上50从表中看出高铁矿对中上清率的影响很大，严重制约了生产产量。