锌系统除铁工艺探讨.ppt
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1、硫酸锌生产除铁工艺探讨硫酸锌生产除铁工艺探讨2012年3月23日目目 录录一、硫酸锌生产除铁的重要性和意义一、硫酸锌生产除铁的重要性和意义二、硫酸锌生产除铁工艺介绍二、硫酸锌生产除铁工艺介绍三、中和水解法三、中和水解法(一)低铁氧化(二)高铁水解(三)氢氧化铁胶体的凝聚和净化作用 四、小结四、小结一、硫酸锌生产除铁的重要性和意义一、硫酸锌生产除铁的重要性和意义 硫酸锌生产过程中的沉淀除铁问题,在湿法冶金中最具代表性。硫化锌精矿一般有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。无论是传统焙烧工艺铁酸锌的处理,还是氧压浸出工艺中铁的析出,
2、其目的均为了锌铁分离,因此除铁显得尤为重要。二、硫酸锌生产除铁工艺介绍二、硫酸锌生产除铁工艺介绍(一)氧化铁水合物(一)氧化铁水合物(Fe2O3nH2O)1、三水氧化铁、三水氧化铁Fe2O33H2O,即,即Fe(OH)3中和水解法中和水解法2、一水氧化铁、一水氧化铁Fe2O3H2O,即,即FeOOH针铁矿法针铁矿法3、半水氧化铁、半水氧化铁Fe2O30.5H2O或或2Fe2O3H2O4、一水半氧化铁、一水半氧化铁Fe2O31.5H2O或或2Fe2O31.5H2O5、两水氧化铁、两水氧化铁Fe2O32H2O(二)无水氧化铁(二)无水氧化铁1、氧化亚铁、氧化亚铁FeO2、氧化铁、氧化铁Fe2O3赤
3、铁矿法3、四氧化三铁、四氧化三铁Fe3O4污水处理(三)复盐和络盐(三)复盐和络盐 由简单的盐进一步组成的较复杂的化合物称为复盐或络盐,如:复盐:(NH4)2SO4+FeSO4(NH4)2Fe(SO4)2(模尔盐)络盐:Fe(CN)2+4KCNK4Fe(CN)6(亚铁氰化钾)1、复盐代表:明矾、黄钾铁矾、复盐代表:明矾、黄钾铁矾 所谓矾是指由两种或两种以上金属的硫酸盐所组成的复盐。通常是三价金属离子,如Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+等最容易生产矾。明矾:KAl(SO4)212H2O,是最常见的矾之一。黄钾铁矾:AFe3(SO4)2(OH)6或A2O3Fe2O34SO36H2O。其中A为一
4、价阳离子,如K+、Na+、NH4+、Rb+、Ag+、Pb2+/2或H3O+等。2、黄钾铁矾、黄钾铁矾 由于黄钾铁矾具有溶解度小、易于结晶、晶粒大等特点,用于湿法炼锌除铁工艺。(四)铁化合物小结(四)铁化合物小结(五)炼锌工业除铁实践(五)炼锌工业除铁实践 湿法炼锌工业生产中除铁的方法有中和水解法、针铁矿法、赤铁矿法、黄钾铁矾法。1、中和水解法、中和水解法先氧化,再中和水解的除铁作业 适用于低铁浓度(Fe1g/l)的除铁方法,该法属于常规浸出过程,中性浸出条件下先氧化再中和的除铁作业:浸出温度60-70;浸出液固比10-15:1浸出始酸浓度30-40g/l;浸出终点pH值4.8-5.4浸出时间1
5、.5-2.5h。高铁水解的反应:Fe3+3OH-Fe(OH)3或Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+反应过程中产生了H+(酸)。2、针铁矿法、针铁矿法先还原,再中和氧化水解的除铁作业 总反应方程式:Fe2(SO4)3+ZnS+1/2O2+3H2O=ZnSO4+Fe2O3H2O(或2FeOOH)+S0+2H2SO4反应过程中产生了H+(酸)。针对针铁矿法有两条实施途径:(1)V.M法a、还原 将含Fe3+的浓溶液用过量1520%的ZnS精矿在8590条件下还原成Fe2+:2Fe3+ZnS=2Fe2+Zn2+S0还原率可达90%以上。b、中和氧化水解 在8090条件下,Fe2+状态下加锌焙砂中和
6、至pH=23.5,并用氧气氧化:2Fe2+1/2O2+2ZnO+H2O=2FeOOH+2Zn2+(2)E.Z法(亦称稀释法)将热酸浸出液均匀缓慢地加入到强烈搅拌的沉铁槽中(实际就是将浸出液Fe3+浓度加以稀释),Fe3+加入速度等于沉铁速度,并实时添加中和剂以维持体系pH值恒定在3.03.5,得到的铁渣组成为Fe2O30.64H2O0.2SO3。小结:两种方法无论哪种都必须做到控制体系中Fe3+100g/l(高酸浸出,大量铁浸出)终酸浓度3040g/l温度90100浸出时间35h常见A=Na+、NH4+,其反应为:3Fe2(SO4)3+10H2O+2NH3H2O=(NH4)2Fe6(SO4)4
7、(OH)12(铵铁矾)+5H2SO43Fe2(SO4)3+12H2O+Na2SO4=Na2Fe6(SO4)4(OH)12(钠铁矾)+6H2SO4反应过程中产生了H+(酸)。5、典型铁渣成分对比、典型铁渣成分对比6、除铁方法比较、除铁方法比较三、中和水解法三、中和水解法 该方法适用于低铁浓度的除铁作业,包括低铁氧化、高铁水解、氢氧化铁沉降以及砷、锑、锗等杂质的共沉淀等三个过程。(一)低铁氧化(一)低铁氧化1、金属离子水解、金属离子水解pHZn2+离子从单位活度溶液中水解pH值=5.5,考虑Zn2+离子活度,一般Zn2+开始水解pH值6;Fe2+离子从单位活度溶液中水解pH值=6.65,考虑Fe2
8、+离子活度,一般Fe2+开始水解pH值8;Fe3+离子从单位活度溶液中水解pH值=1.5,考虑平衡后Fe3+很低,一般Fe3+开始水解pH值2。在Fe3+水解时,酸度远低于Zn2+开始水解pH值,因此,只有Fe3+水解,而Zn2+、Fe2+均不会水解。2、氧化还原电位、氧化还原电位所谓的氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性。氧化还原电位越高,氧化性越强,电位越低,氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性,为负则说明溶液显示出还原性表4列出了常见的氧化还原电位。3、氧化剂的选择原则、氧化剂的选择原则从表4初略来看,凡是标准电位超过+0.771V均可以作为的Fe
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