CN106868304A - 一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，利用硫酸锌的溶解度在60℃以上溶解度随温度升高而降低的原理，在氧化水解除铁过程中采用低温度条件得到混合铁渣，减少了除铁过程中锌的结晶，相应的减少了铁渣中锌的含量，克服了现有除铁方法对含铁硫酸锌溶液中锌离子的浓度的限制；将混合铁渣与中性或含酸生产废水调浆后连续、定量加入高压釜中，在高温下铁矾、碱式硫酸铁、针铁矿发生反应转化为氧化铁，反应产生的可溶性硫酸盐及原混合铁渣中的可溶性硫酸盐溶解于水中，得到杂质含量低的氧化铁渣，相应的提高了氧化铁渣品位，同时生产废水得到循环利用。
Description
技术领域
本发明属于湿法炼锌除杂技术领域，尤其涉及一种利用高低温结合降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法。
背景技术
赤铁矿法除铁是从湿法炼锌含铁硫酸锌溶液中除铁的主要方法，赤铁矿沉淀过程中会形成铁矾（黄钾铁矾、黄钠铁矾、水合铁矾等）、碱式硫酸铁、针铁矿等杂质，同时由于硫酸锌的溶解度在60℃以上溶解度随温度升高而降低，在现有的除铁方法的反应条件下（温度在180℃左右）硫酸锌溶解度低于110g/L，大量的硫酸锌结晶混入铁渣，导致所产的氧化铁渣中Zn、K、Na、S含量高，对氧化铁的后续利用不利。
目前常用的降低杂质含量的方法包括：（1）通过高温煅烧使杂质分解而脱除，但该方法存在能耗高、低浓度二氧化硫难处理等问题；（2）降低进入除铁系统的含铁硫酸锌溶液中锌离子的浓度，避免在高温下硫酸锌结晶，但该方法局限性较大，因湿法炼锌产出的含铁硫酸锌溶液含锌大部分高于110g/L，需采取措施（调整工艺或加水稀释）严格控制含铁硫酸锌溶液中锌离子的浓度，成本高，难度大，而且因为含铁硫酸锌溶液溶液中K、Na含量高，铁矾中的K、Na难以进入溶液，导致氧化铁渣中K、Na含量高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术湿法炼锌赤铁矿法除铁产生的氧化铁渣杂质含量高及现有降低氧化铁渣中杂质含量不理想的问题，而提供一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，利用硫酸锌的溶解度在60℃以上溶解度随温度升高而降低的原理，在氧化水解除铁过程中采用低温度条件得到混合铁渣，减少了除铁过程中锌的结晶，相应的减少了铁渣中锌的含量，克服了现有除铁方法对含铁硫酸锌溶液中锌离子的浓度的限制；将混合铁渣与中性或含酸生产废水调浆后连续、定量加入高压釜中，在高温下铁矾、碱式硫酸铁、针铁矿发生反应转化为氧化铁，反应产生的可溶性硫酸盐及原混合铁渣中的可溶性硫酸盐溶解于水中，得到杂质含量低的氧化铁渣，相应的提高了氧化铁渣品位，同时生产废水得到循环利用。
本发明所采用的技术方案是：
一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，包括如下步骤：
步骤1）、将含二价铁的硫酸锌溶液中和后加入除铁高压釜内进行低温氧化水解除铁，温度控制在120-150℃，形成氧化铁和针铁矿的混合物，将混合物降温、过滤得到混合铁渣与不含铁的硫酸锌溶液；
步骤2）、将步骤1）中得到的混合铁渣和水加入调浆槽配成质量比为5-20%的矿浆，并用蒸汽加热至80-95℃；
步骤3）、将步骤2）中得到的矿浆连续、定量加入除杂高压釜中进行除杂，通入压缩空气或氮气，温度控制在180-230℃，反应完成后排出高压釜；
步骤4）、过滤分离，将步骤3）中排出高压釜的矿浆降温后送入过滤系统进行过滤分离，得到含杂质低的氧化铁渣，滤液返回系统。
进一步改进，步骤1)中的含二价铁的硫酸锌溶液中锌离子浓度为140-180g/L。
进一步改进，步骤1)中低温氧化水解除铁过程中，氧分压为0.1-0.3MPa，时间1-3h。
进一步改进，步骤2)中所用的调浆水为中性或含酸生产废水。
进一步改进，步骤3)中除杂过程中，保持釜压高于反应温度对应的饱和蒸气压0.1-0.3MPa，反应时间0.5-3h。
本发明的有益效果在于：
1.利用硫酸锌的溶解度在60℃以上溶解度随温度升高而降低的原理，在氧化水解除铁过程中采用低温度条件得到混合铁渣，减少了除铁过程中锌的结晶，相应的减少了铁渣中锌的含量，克服了现有除铁方法对含铁硫酸锌溶液中锌离子的浓度的限制；
2.将铁渣与中性或含酸生产废水调浆后连续、定量加入高压釜中，在高温下铁矾、碱式硫酸铁、针铁矿发生反应转化为氧化铁，反应产生的可溶性硫酸盐及原混合铁渣中的可溶性硫酸盐溶解于水中，降低了氧化铁渣中杂质含量，相应的提高了氧化铁渣品位的目的，同时生产废水得到循环利用；
3.与常用的直接高温煅烧方法相比能耗低、不产生二氧化硫。
本发明提供的一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法具有减少铁渣中杂质的含量，克服了现有除铁方法对含铁硫酸锌溶液中锌离子的浓度的限制，提高了氧化铁渣品位，而且环保的优点。
附图说明
图1为本发明提供的一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法的工艺流程示意图。
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说明。
实施例1：一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，包括如下步骤：
步骤1）、将含二价铁15g/L、含锌180g/L的硫酸锌溶液中和后加入除铁高压釜内进行低温氧化水解除铁，反应温度120℃，氧分压0.1MPa，时间1h，形成氧化铁和针铁矿的混合物，混合物中含少量碱式硫酸铁、铁矾等杂质及夹带的少量可溶硫酸盐，将混合物降温、过滤得到混合铁渣与不含铁的硫酸锌溶液；
步骤2）、将步骤1）中得到的混合铁渣与水加入调浆槽配成质量比5%的矿浆，并用蒸汽加热至85℃，所用水可采用中性或含酸生产废水，在本实施例中采用冷却塔排污水，实现废水循环利用；
步骤3）、将步骤2）中得到的矿浆连续、定量加入除杂高压釜中进行除杂，反应温度180℃，时间3h，通入压缩空气，保持釜压高于反应温度对应的饱和蒸气压（1.0MPa）0.3MPa，反应完成后排出高压釜，该过程中黄钾铁矾、黄钠铁矾、水合铁矾、碱式硫酸铁、针铁矿发生如下反应转化为氧化铁,化学反应原理如下：
上述反应中生成的可溶性硫酸盐及原混合铁渣中的可溶性硫酸盐溶解进入水中；
步骤4）、过滤分离，将步骤3）中排出高压釜的矿浆降温送入过滤系统进行过滤分离，得到氧化铁渣成份为：含锌0.49%、硫0.45%，钾0.006%、钠0.005%，铁64%，滤液返回湿法炼锌系统，循环利用。
实施例2：一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，包括如下步骤；
步骤1）、将含二价铁20g/L、含锌140g/L的硫酸锌溶液中和后加入除铁高压釜内进行低温氧化水解除铁，反应温度150℃，氧分压0.2MPa，时间3h，形成氧化铁和针铁矿的混合物，混合物中含少量碱式硫酸铁、铁矾等杂质及夹带的少量可溶硫酸盐，将混合物降温、过滤得到混合铁渣与不含铁的硫酸锌溶液；
步骤2）、将步骤1）中得到的混合铁渣与湿法炼锌过程中的电解锌烫洗槽水加入调浆槽配成质量比10%的矿浆，并用蒸汽加热至90℃；所用水可采用中性或含酸生产废水，在本实施例中采用湿法炼锌过程中的电解锌烫洗槽水，实现废水循环利用；
步骤3）、将步骤2）中得到的矿浆连续、定量加入除杂高压釜中进行除杂，反应温度200℃，时间2h，通入氮气，保持釜压高于反应温度对应的饱和蒸气压（1.55MPa）0.2MPa，反应完成后排出高压釜，该过程中黄钾铁矾、黄钠铁矾、水合铁矾、碱式硫酸铁、针铁矿发生反应转化为氧化铁,反应原理与实施例1中相同，上述反应中生成的可溶性硫酸盐及原混合铁渣中的可溶性硫酸盐溶解进入水中；
步骤4）、过滤分离，将步骤3）中排出高压釜的矿浆降温送入过滤系统进行过滤分离，得到氧化铁渣成份为：含锌0.42%、硫0.47%，钾0.005%、钠0.004%，铁63%，滤液返回湿法炼锌系统，循环利用。
实施例3一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，包括如下步骤；
步骤1）、将含二价铁30g/L、含锌160g/L的硫酸锌溶液中和后加入除铁高压釜内进行低温氧化水解除铁，反应温度140℃，氧分压0.3MPa，时间1.5h，形成氧化铁和针铁矿的混合物，混合物中含少量碱式硫酸铁、铁矾等杂质及夹带的少量可溶硫酸盐，将混合物降温、过滤得到混合铁渣与不含铁的硫酸锌溶液；
步骤2）、将步骤1）中得到的混合铁渣与湿法炼锌过程中的铅银渣洗水加入调浆槽配成质量比20%的矿浆，并用蒸汽加热至95℃；所用水可采用中性或含酸生产废水，在本实施例中采用湿法炼锌过程中的铅银渣洗水，实现废水循环利用；
步骤3）、将步骤2）中得到的矿浆连续、定量加入除杂高压釜中进行除杂，反应温度230℃，时间0.5h，通入氮气，保持釜压高于反应温度对应的饱和蒸气压（约2.80MPa）0.1MPa，反应完成后排出高压釜，该过程中黄钾铁矾、黄钠铁矾、水合铁矾、碱式硫酸铁、针铁矿发生反应转化为氧化铁,具体反应原理如同实施例1，上述反应中生成的可溶性硫酸盐及原混合铁渣中的可溶性硫酸盐溶解进入水中；
步骤4）、过滤分离，将步骤3）中排出高压釜的矿浆降温送入过滤系统进行过滤分离，得到氧化铁渣成份为：含锌0.44%、硫0.40%，钾0.004%、钠0.005%，铁65%，滤液返回湿法炼锌系统，循环利用。
由以上的具体实施方式可以看出，本发明提供的一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法通过低温氧化水解除铁和除杂两个工序，大大降低了氧化铁中杂质含量，相应的提高了氧化铁渣的品位，同时生产废水的到循环利用，与目前常用的降低杂质含量的方法相比不必对含铁硫酸锌溶液的锌离子做限制，因此不必对现有炼锌工艺改进、调整，同时不产生二氧化硫、能耗低。
Claims (5)
1.一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1）、将含二价铁的硫酸锌溶液中和后加入除铁高压釜内进行低温氧化水解除铁，温度控制在120-150℃，形成氧化铁和针铁矿的混合物，将混合物降温、过滤得到混合铁渣与不含铁的硫酸锌溶液；
步骤2）、将步骤1）中得到的混合铁渣和水加入调浆槽配成质量比为5-20%的矿浆，并用蒸汽加热至80-95℃；
步骤3）、将步骤2）中得到的矿浆连续、定量加入除杂高压釜中进行除杂，温度控制在180-230℃，通入压缩空气或氮气，反应完成后排出高压釜；
步骤4）、过滤分离，将步骤3）中排出高压釜的矿浆降温后送入过滤系统进行过滤分离，得到含杂质低的氧化铁渣，滤液返回系统。
2.根据权利要求1所述的一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，其特征在于，步骤1)中的含二价铁的硫酸锌溶液中锌离子浓度为140-180g/L。
3.根据权利要求1所述的一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，其特征在于，步骤1)中低温氧化水解除铁过程中，氧分压为0.1-0.3MPa，时间1-3h。
4.根据权利要求1所述的一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，其特征在于，步骤2)中所用的调浆水为中性或含酸生产废水。
5.根据权利要求1所述的一种降低湿法炼锌氧化铁渣中杂质含量的方法，其特征在于，步骤3)中除杂过程中，保持高压釜的釜压高于反应温度对应的饱和蒸气压0.1-0.3MPa，反应时间0.5-3h。
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