本发明涉及
湿法冶金的除铁技术领域，尤其涉及一种黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺。
背景技术：
在湿法冶金过程中，常常使用酸性溶液浸出矿石，矿物中的铁经常是以三价或二价铁离子的形式进入浸出液中。由于铁在进行电沉积等后续工艺时存在较大危害，因此除铁是湿法冶金中最为普遍和重要的一道工序。
湿法炼锌过程中的沉淀除铁问题，在湿法冶金中最具代表性。锌矿砂一般含有5%-15％的铁，浸出过程中锌和其他
有色金属进入溶液时，铁也不同程度地进入溶液。为了从含铁高的溶液中沉铁，自上世纪60年代末以来，黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法作为新的沉铁方法先后在工业上得以应用。
虽然这些方法基本解决了湿法冶金中浸出液的除铁问题，但它们都存在各自的缺陷：
黄铁矾法的缺点是渣量大，铁品位低，硫酸消耗较多，且铁矾渣以列入
危废名录，处置成本高；
针铁矿法的要点是使溶液中三价铁离子浓度在沉淀过程中保持较低水平，效率较低，且渣含锌偏高，需进一步火法处理，后续问题较多；
赤铁矿法除铁虽然除铁渣量少，含铁较高，但需要较高的温度和压力，设备要求高，能耗、投资、运行费用很高。
因此，我们提出了黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺用于解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的金刚石粉体的应用难等缺点，而提出的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺。
黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，包括以下步骤：
s1、前液反应：收集沉矾前液并调节ph值为1.5-2.0，与焙烧渣浸出液混合，控制温度90-100℃，反应4-6h，使其中的钠离子与铁离子反应生成黄钠铁矾沉淀，反应完成后采用沉降或压滤方式进行固液分离，沉矾后液返回主系统，铁矾渣输送至焙烧工序；
s2、焙烧分解：将铁矾渣在450-480℃的焙烧炉中焙烧分解，产生硫酸铁、氧化铁、硫酸钠固体和水汽，产生的水汽经动力波收尘器处理后排放，得到收尘灰；
s3、浆化浸出：产生的硫酸铁、氧化铁、硫酸钠固体的焙烧渣和收尘灰加中性浸出液或弱酸浸出液进行浆化浸出，控制液固比2-4:1，温度70-80℃，反应时间0.8-1.2h，将其中的硫酸钠充分溶出到浸出液中，反应完成后进行固液分离，浸出液返回沉矾工序，浸出渣送水洗工序；
s4、水洗循环：浸出渣加水浆化，控制液固比3-5:1，温度50-70℃，反应时间0.8-1.2h，将渣中残留的有价元素的可溶性盐类充分溶出，反应完成后进行固液分离，固体产物即为最终除铁渣，溶液进行富集循环或经加碱沉锌后循环，回收其中的有价元素。
优选的，所述s1中，若铁离子浓度高，反应过程中添加碳酸氢铵、碳酸氢钠或氧化锌中和剂。
优选的，所述s1中，生成黄钠铁矾沉淀的反应化学式为：na2so4+3fe2(so4)3+12h2o→2nafe3(so4)2(oh)6+6h2so4。
优选的，所述s2中，焙烧分解发生的反应化学式为：2nafe3(so4)2(oh)6→na2so4+fe2(so4)3+2fe2o3+6h2o。
优选的，所述s4中，加碱沉锌的反应化学式为：3znso4+3na2co3+h2o→znco3·2zn(oh)2·h2o+2co2+3na2so4。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将湿法除铁与火法渣处理进行了有机结合，利用黄钠铁矾低温焙烧的初级分解产物的水溶性差异，通过洗涤法实现有价元素回收利用和除铁渣的品位提升，以达到除铁渣的减量化、资源化的目的。与传统工艺相比，对除铁渣中的硫、钠及其他有价元素进行了充分的回收利用，并使铁得以在渣中富集，可以用作钢铁冶炼或其他冶化原料，便于资源化处理；低温焙烧分解不产生有害气体，能耗较低且没有尾气处理负担。本发明的除铁方法具有辅料消耗少、综合回收率高、焙烧尾气不需要脱硫脱硝、除铁渣资源化程度高等优点，对环境友好，节约成本。
附图说明
图1为本发明提出的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺的流程结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参照图1，本发明提出的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，包括以下步骤：
s1、黄钠铁矾法沉矾除铁
沉矾前液调节ph值1.5-2.0，与焙烧渣浸出液混合，控制温度90-100℃，反应4-6小时，使其中的钠离子与铁离子反应生成黄钠铁矾沉淀；如果铁离子浓度高，反应过程中需要添加少量的中和剂，如碳酸氢铵、碳酸氢钠或氧化锌等，反应完成采用沉降、压滤等方式进行固液分离，沉矾后液返回主系统，铁矾渣送焙烧工序；
沉矾除铁发生的主要化学反应如下：
na2so4+3fe2(so4)3+12h2o→2nafe3(so4)2(oh)6+6h2so4
s2、铁矾渣低温焙烧
将铁矾渣在450-480℃的焙烧炉中焙烧，使黄钠铁矾进行充分的初步分解，而不进行二次分解，产生硫酸铁、氧化铁、硫酸钠固体和水汽，水汽经动力波收尘器处理后排放，其他硫酸铁、氧化铁、硫酸钠固体得焙烧渣送浸出工序；
低温焙烧发生的主要化学反应如下：
2nafe3(so4)2(oh)6→na2so4+fe2(so4)3+2fe2o3+6h2o
s3、浸出工序
焙烧渣和收尘灰加中性浸出液或弱酸浸出液进行浆化浸出，控制液固比2-4:1，温度70-80℃，反应时间1小时左右，将其中的硫酸钠充分溶解到浸出液中，反应完成后进行固液分离，浸出液返回沉矾工序，浸出渣送水洗工序；
s4、水洗工序
浸出渣加水浆化，控制液固比3-5:1，温度50-70℃，反应时间1小时左右，将渣中残留的有价元素的可溶性盐类充分溶出，反应完成后进行固液分离，固体产物即为最终除铁渣，溶液进行富集循环或经加碱沉锌后循环，回收其中的有价元素，水洗液的循环方式根据主系统铁矾早熟情况，早熟程度重优先选择沉锌循环，沉锌渣可作为s1中沉矾反应的中和剂，沉锌液循环富集后返回主系统，以补充因早熟造成的钠损失；
加碱沉锌的主要化学反应如下：
3znso4+3na2co3+h2o→znco3·2zn(oh)2·h2o+2co2+3na2so4
实施例：
黄钠铁矾渣的主要成分以重量百分含量计为（%）：fe23.53、zn3.25、cu0.17、s10.65、si1.13。铁矾渣置于450℃焙烧炉中焙烧1小时，冷却后按液固比2:1加中性浸出液进行浆化，控制反应温度75℃搅拌1小时，采用真空抽滤的方式进行固液分离，滤液可返回沉矾工序作沉矾剂，滤渣按液固比3:1加水浆化，控制温度60摄氏度搅拌1小时，采用真空抽滤的方式进行固液分离并加水淋洗，滤液经循环富集后返回主系统进行回收，滤渣为最终除铁渣主要成分以重量百分含量计为（%）：fe44.91、zn0.40、cu0.10、s1.71、si4.20。
本发明的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁法，浸出液中铁离子以沉矾除铁法形成黄钠铁矾，经固液分离后的以较低的温度进行焙烧，将黄钠铁矾分解为硫酸铁、硫酸钠和氧化铁。焙烧渣用中性浸出液或弱酸浸出液进行洗涤，回收利用其中的硫酸根和钠离子，使其继续参与沉矾除铁的反应。洗涤渣再进行水洗，回收其中的有价金属，水洗后的铁渣主要成分为三氧化二铁，铁含量约为铁矾渣的两倍，可以用作钢铁冶炼或其他冶化原料。本发明的实质是用利用黄钠铁矾低温焙烧的初级分解产物的水溶性差异，通过洗涤法实现有价元素回收利用和除铁渣的品位提升，以达到除铁渣的减量化、资源化的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，其特征在于，包括以下步骤：
s1、前液反应：收集沉矾前液并调节ph值为1.5-2.0，与焙烧渣浸出液混合，控制温度90-100℃，反应4-6h，使其中的钠离子与铁离子反应生成黄钠铁矾沉淀，反应完成后采用沉降或压滤方式进行固液分离，沉矾后液返回主系统，铁矾渣输送至焙烧工序；
s2、焙烧分解：将铁矾渣在450-480℃的焙烧炉中焙烧分解，产生硫酸铁、氧化铁、硫酸钠固体和水汽，产生的水汽经动力波收尘器处理后排放，得到收尘灰；
s3、浆化浸出：产生的硫酸铁、氧化铁、硫酸钠固体的焙烧渣和收尘灰加中性浸出液或弱酸浸出液进行浆化浸出，控制液固比2-4:1，温度70-80℃，反应时间0.8-1.2h，将其中的硫酸钠充分溶出到浸出液中，反应完成后进行固液分离，浸出液返回沉矾工序，浸出渣送水洗工序；
s4、水洗循环：浸出渣加水浆化，控制液固比3-5:1，温度50-70℃，反应时间0.8-1.2h，将渣中残留的有价元素的可溶性盐类充分溶出，反应完成后进行固液分离，固体产物即为最终除铁渣，溶液进行富集循环或经加碱沉锌后循环，回收其中的有价元素。
2.根据权利要求1所述的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，其特征在于，所述s1中，若铁离子浓度高，反应过程中添加碳酸氢铵、碳酸氢钠或氧化锌中和剂。
3.根据权利要求1所述的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，其特征在于，所述s1中，生成黄钠铁矾沉淀的反应化学式为：na2so4+3fe2(so4)3+12h2o→2nafe3(so4)2(oh)6+6h2so4。
4.根据权利要求1所述的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，其特征在于，所述s2中，焙烧分解发生的反应化学式为：2nafe3(so4)2(oh)6→na2so4+fe2(so4)3+2fe2o3+6h2o。
5.根据权利要求1所述的黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，其特征在于，所述s4中，加碱沉锌的反应化学式为：3znso4+3na2co3+h2o→znco3·2zn(oh)2·h2o+2co2+3na2so4。
技术总结
本发明涉及湿法冶金的除铁技术领域，公开了一种黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺，包括以下步骤：S1、前液反应：收集沉矾前液并调节pH值为1.5?2.0，与焙烧渣浸出液混合，控制温度90?100℃，反应4?6h，使其中的钠离子与铁离子反应生成黄钠铁矾沉淀，反应完成后采用沉降或压滤方式进行固液分离，沉矾后液返回主系统，铁矾渣输送至焙烧工序；S2、焙烧分解：将铁矾渣在450?480℃的焙烧炉中焙烧分解，产生硫酸铁、氧化铁、硫酸钠固体和水汽，产生的水汽经动力波收尘器处理后排放，得到收尘灰。本发明具有辅料消耗少、综合回收率高、焙烧尾气不需要脱硫脱硝、除铁渣资源化程度高等优点，对环境友好，节约成本。
技术研发人员：陈海大;曹建成;江少杰;汪九初;吴文明;钱冬枝;王玮;姚亚军
受保护的技术使用者：安徽铜冠有色金属(池州)有限责任公司
技术研发日：2020.11.16
技术公布日：2021.04.02
声明：
“黄钠铁矾低温焙烧浸出循环除铁工艺的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：安徽铜冠有色金属(池州)有限责任公司
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2024年06月21日 ~ 23日 
