專利名稱：一種濕法煉鋅過程中高酸高鐵溶液針鐵礦沉鐵方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬冶煉領域，具體涉及一種濕法煉鋅過程中的高酸高鐵溶液針鐵 礦沉鐵方法。
背景技術：
上世紀70年代以來，濕法煉鋅技術發(fā)展迅速，對比火法煉鋅，濕法煉鋅具有勞 動條件好、環(huán)保、生產易于連續(xù)化、自動化、大型化、便于綜合回收等優(yōu)點，普遍被各 新建冶煉廠所采用。傳統(tǒng)的濕法煉鋅過程鋅精礦需要經過沸騰焙燒后得到鋅焙砂和二氧化硫煙氣， 雖然經過收塵后的煙氣被利用于制酸，但制酸后的尾氣仍含有一定量的二氧化硫，會造 成大氣污染。隨著濕法煉鋅技術的不斷發(fā)展，鋅精礦不需經過焙燒而直接浸出得到硫酸 鋅溶液的直接浸出技術被越來越多地采用。鋅精礦利用高酸高溫加氧氣直接浸出，得到的硫酸鋅溶液中含鐵和硫酸的含量 都很高，鐵主要以Fe3+形式存在，在電鋅工藝之前需要進行沉鐵，而采用常規(guī)的沉鐵方 法除鐵，沉鐵渣中含鋅較高，鐵的品味低，影響鐵的資源化。
發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種濕法煉鋅的方法，能夠在煉鋅過程中處理產生 的高酸高鐵溶液，使沉鐵渣含鐵品位高，可實現鐵的資源化。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為一種濕法煉鋅過程中的高酸高鐵溶液針鐵礦沉鐵方法，包括以下步驟a)將鋅精礦使用含硫酸溶液進行氧化浸出；b)浸出液用鋅精礦進行還原；c)將上步產生的還原后液進行預中和至pH值為1.5 2.5，然后經過液固分離產 生上清液和底流；d)產生的上清液進行針鐵礦沉鐵，(沉鐵后液進行液固分離，溢流進入凈化工 序，底流部分作為晶種返回沉鐵反應器，其余部分底流外排。作為優(yōu)選，所述a)中氧化浸出時溫度為大于95°C，時間24h 32h，終點酸度 控制在20 30g/l，摩爾比Fe3+ Fe2+ = 1 2 1。作為優(yōu)選，所述b)中還原時溫度為60°C 100°C，時間2h 4h。作為優(yōu)選，所述C)為加入濕法煉鋅產生的中性浸出渣、ZnO或鋅焙砂進行預中 和。作為優(yōu)選，預中和的時間為2h 3h，溫度為60°C 80°C。作為優(yōu)選，所述底流返回參與鋅精礦的氧化浸出。作為優(yōu)選，所述d)中針鐵礦沉鐵的時間為2h 4h。作為優(yōu)選，所述沉鐵反應器中的反應速度從慢到快。
作為優(yōu)選，設置5個沉鐵反應裝置，每個沉鐵反應裝置中的氧氣量依次為20m3/ h 50m3/h、50m3/h 150m3/h、150m3/h 200m3/h、200m3/h 300m3/h、200m3/h 300m 3/h ο作為優(yōu)選，設置5個沉鐵反應裝置，使用ZnO或鋅焙砂將每個沉鐵反應裝置中 的 pH 值依次控制為 2.5 3.0、3.0 3.5、3.0 4.0、3.0 4.0、3.0 4.0。作為優(yōu)選，所述ZnO或鋅焙砂通過計量皮帶下料，所述計量皮帶與pH檢測裝置 聯鎖控制。作為優(yōu)選，所述底流中的針鐵礦作為晶種返回用于針鐵礦沉鐵，使進行沉鐵的 溶液中含晶種的濃度為50g/L 70g/L。本發(fā)明提供的濕法煉鋅過程中的高酸高鐵溶液針鐵礦沉鐵方法，利用還原、預 中和與沉鐵處理煉鋅過程中產生的高酸高鐵溶液，使鐵渣沉出，且鐵渣品位高，能回收 利用實現鐵的資源化，還能夠吸附溶液中的氟。另外還原和預中和產生的渣料全部返回 鋅精礦的浸出工序，提高了鋅的浸出率。本方法操作簡單，不增加廢渣、廢氣和廢水的 排放。
圖1為本發(fā)明一種具體實施方式
所提供的濕法煉鋅工藝的流程圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但 是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要 求的限制。請參考圖1，圖1為本發(fā)明一種具體實施方式
所提供的濕法煉鋅工藝的流程圖。 本發(fā)明提供的濕法煉鋅的方法，包括以下步驟a)首先將鋅精礦在硫酸溶液、氧氣氣氛中進行氧化浸出得到硫酸鋅溶液，其中 鋅精礦中的鐵被氧化成Fe3+進入浸出液中，另外浸出液中還殘留有較高濃度的硫酸。b)將這種高酸高Fe3+的浸出液用鋅精礦進行還原，攪拌，將Fe3+還原成Fe2+， Fe3+的量控制在lg/L以內。鋅精礦中的硫化鋅生成單質硫和鋅離子?；瘜W反應式為2Fe3++ZnS = Zn2++2Fe2++S (1)先根據式⑴中Fe3+的量計算出所需的ZnS的量，再根據鋅精礦中ZnS的含量 即可得到所需加入的鋅精礦的量。優(yōu)選還原時溫度為60°C 100°C，時間2h 4h。c)將浸出液進行預中和至pH值為1.5 2.5，可加入常規(guī)濕法煉鋅產生的中性浸 出渣、ZnO或鋅焙砂進行預中和，降低酸的含量，得到可進行針鐵礦沉鐵的合格溶液。 優(yōu)選預中和的時間為2h 3h，溫度為60°C 80°C。預中和后的溶液再經過濃密后產生 上清液和含有硫化鋅、鐵酸鋅及單質硫等渣料的底流，上清液進行針鐵礦沉鐵，底流返 回至鋅精礦的氧化浸出工序，提高了鋅的浸出率，也減少了廢渣的排出。而現有技術不 進行預中和，在沉鐵過程中再進行中和，使沉鐵時中和劑的用量增加，造成沉鐵渣中含 鋅過高，降低了鐵渣的品味以及影響其資源化。另外現有技術中還原后的底流并不回流 參與鋅精礦的氧化浸出，而是用于焚燒煉焙砂。
d)預中和后的上清液進行針鐵礦沉鐵，去除溶液中含有的鐵以便不影響鋅的提 煉并且能將鐵資源化。針鐵礦沉鐵利用氧氣氧化，將Fe2+氧化生成FeOOH (針鐵礦)沉 淀。沉鐵過程中需加入ZnO或鋅焙砂作為中和劑控制反應的pH值。化學反應式為2Fe2++l/202+H30+2Zn0 = 2FeOOH+2Zn+ (2)優(yōu)選沉鐵的時間為2h 4h。沉鐵反應器的設計根據反應時間的要求進行，反應 速度從慢到快。優(yōu)選設置至少兩個沉鐵反應器，控制氧氣的量和pH值為逐漸增加，這樣 緩慢氧化沉鐵，可以得到品味較高的鐵渣，使沉鐵為針鐵礦，便于實現鐵的資源化。而 常規(guī)的沉鐵工藝沒有逐漸增加氧氣量和逐漸提高pH值的過程，得到的沉鐵品位低。優(yōu)選可設置5個沉鐵反應裝置，具體的每個沉鐵反應裝置中的氧氣量依次為 20mVh 50m3/h、50m3/h 150m3/h、150m3/h 200m3/h、200m3/h 300m3/h、 200m3/h 300m3/h ；使用ZnO或鋅焙砂將每個沉鐵反應裝置中的pH值依次控制為2.5 3.0、3.0 3.5、3.0 4.0、3.0 4.0、3.0 4.0。 優(yōu)選使用鋅焙砂而不使用ZnO，ZnO 含Pb8% 15%比較高，若用于沉鐵會生成鉛鐵釩，會降低沉鐵渣中鐵的品味，而鋅焙 砂中Pb的含量比較低約為1.0% 2.0%，用于沉鐵時可減少鐵以鉛鐵釩形式沉淀。另外 優(yōu)選在沉鐵時控制溶液中銅的含量大于0.3g/L。加入ZnO或鋅焙砂時優(yōu)選通過計量皮帶下料，計量皮帶與pH檢測裝置聯鎖，通 過檢測到的pH值對ZnO或鋅焙砂的加入量進行自動化控制，使沉鐵控制更為穩(wěn)定。沉鐵后的溶液進行濃密，產生的上清液進入常規(guī)的濕法煉鋅的中性浸出、電積 等工序得到金屬鋅，底流中含有沉鐵渣，部分作為針鐵礦晶種返回，使進行沉鐵的溶液 中含晶種的濃度為50g/L 70g/L，回流晶種進行沉鐵能夠加快溶液中的鐵形成針鐵礦沉 淀下來。剩余的底流外排。而常規(guī)的沉鐵方法并不加入晶種，沉鐵效果不好，鐵的品位 差。外排底流中有含鐵達37% 40%的鐵渣，鐵渣中的鐵可進一步資源化作為煉鐵 的原料，同時溶液中的氟也被吸附進入鐵渣隨著鐵渣外排而被除去。實施例1 a)采用鋅精礦對高酸高Fe3+浸出液進行還原。高酸高Fe3+浸出液的化學成分為Zn2+138g/L，H2S0422g/L, Cu2+I.lg/L, Fe3+10g/L, Fe2+6g/L。采用的鋅精礦的重量百分比含量為Zn41%，S32%, Fe8%。還原時溫度為80°C，時間4h。得到的還原后的溶液的化學成分為Zn2+145g/L，H2S0422g/L, Cu2+I.lg/L, Fe3+0.7g/L，Fe2+14.7g/L。b)將浸出液進行預中和至pH值為1.5 2.5。加入常規(guī)濕法煉鋅產生的中性浸出渣對浸出液進行預中和，預中和的時間為 3h，溫度 80°C。中性浸出渣的重量百分比含量為Zn24%，Fe20%, CuO.7%, S7%。預中和后得到的上清液的化學成分為Zn2+147g/L，Cu2+1.3g/L, Fe3+0.7g/L, Fe2+14.7g/L, pH2.3。c)對預中和后的上清液進行沉鐵。
沉鐵的時間為4h，上清液流量為110m3/h，反應設置5個20mX 3mX 1.5m的沉 鐵反應池。通入的氧氣量為1#池40m7h，2#池100m7h，3#池180m7h，4#池240m3/ h, 5## 280m7h。使用ZnO焙砂對沉鐵過程中的pH進行控制，所使用的ZnO焙砂的化學成分為 Zn56%, Fel2%, Pbl.3%, CuO.6%。pH值一次控制為 1#池 2.7，2#池3.2，3#池3.5， 4#池3.6，5#池3.8。沉鐵后得到的上清液的化學成分為Zn2+155g/L，Cu2+1.8g/L, Fe3+0.7g/L, Fe2+0.24g/L, pH3.8。沉鐵渣的重量百分比含量為Fe37%，Pbl.5%,Znl3%, CuO.9%, F0.08%。實施例2 a)采用鋅精礦對高酸高Fe3+浸出液進行還原。高酸高Fe3+浸出液的化學成分為Zn2+132g/L，H2S0425g/L, Cu2+1.3g/L, Fe3+13g/L, Fe2+3g/L。采用的鋅精礦的重量百分比含量為Zn41%，S32%, Fe8%。還原時溫度為100°C，時間3h。得到的還原后的溶液的化學成分為Zn2+138g/L，H2S0425g/L, Cu2+1.3g/L, Fe3+0.9g/L, Fe2+14.3g/L。b)將浸出液進行預中和至pH值為1.5 2.5。加入常規(guī)濕法煉鋅產生的中性浸出渣對浸出液進行預中和，預中和的時間為 3h，溫度 70V。中性浸出渣的重量百分比含量為Zn22%，Fe20%, Cul.3%, S6.7%。預中和后得到的上清液的化學成分為Zn2+143g/L，Cu2+1.5g/L, Fe3+0.9g/L, Fe2+14.3g/L, pH2.0。c)對預中和后的上清液進行沉鐵。沉鐵的時間為3h，上清液流量為100m3/h，反應設置4個20mX2.5mX 1.5m的沉 鐵反應池。通入的氧氣量為1#池50m7h，2##100m7h，3##150m7h，4#池200m3/h。使用ZnO焙砂對沉鐵過程中的pH進行控制，所使用的ZnO焙砂的化學成分為 Zn56%, Fel2%, Pbl.3%, CuO.6%。pH值一次控制為 1#池 2.6，2#池3.3，3#池3.6， 4#池 3.8。沉鐵后得到的上清液的化學成分為Zn2+156g/L，Cu2+1.7g/L, Fe3+0.7g/L, Fe2+0.3g/L, pH3.8。沉鐵渣的重量百分比含量為Fe35%，Pbl.7%,Znl4%, CuO.9%, F0.06%。以上對本發(fā)明所提供的濕法煉鋅過程中的高酸高鐵溶液針鐵礦沉鐵方法進行了 詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施 例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修 飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種濕法煉鋅過程中的高酸高鐵溶液針鐵礦沉鐵方法，其特征在于，包括以下步驟a)將鋅精礦使用含硫酸溶液進行氧化浸出；b)浸出液用鋅精礦進行還原；c)將上步產生的還原后液進行預中和至pH值為1.5 2.5，然后經過液固分離產生上 清液和底流；d)產生的上清液進行針鐵礦沉鐵，沉鐵后液進行液固分離，溢流進入凈化工序，底 流部分作為晶種返回沉鐵反應器，其余部分底流外排。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述a)中氧化浸出時溫度為大于 95°C,時間24h 32h，終點酸度控制在20 30g/l，摩爾比Fe3+ Fe2+= 1 2 1。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述b)中還原時溫度為60°C 100°C， 時間2h 4h。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述C)為加入濕法煉鋅產生的中性浸 出渣、ZnO或鋅焙砂進行預中和。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，預中和的時間為2h 3h，溫度為 60 80°C。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述底流返回參與鋅精礦的氧化浸出。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述d)中針鐵礦沉鐵的時間為2h 4h。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述沉鐵反應器中的反應速度從慢到快。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，設置5個沉鐵反應裝置，每個沉鐵反 應裝置中的氧氣量依次為20m3/h 50m3/h、50m3/h 150m3/h、150m3/h 200m3/h、 200m3/h 300m3/h、200m3/h 300m3/h。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，設置5個沉鐵反應裝置，使用ZnO或 鋅焙砂將每個沉鐵反應裝置中的pH值依次控制為2.5 3.0、3.0 3.5、3.0 4.0、3.0 4.0、3.0 4.0。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述ZnO或鋅焙砂通過計量皮帶下 料，所述計量皮帶與pH檢測裝置聯鎖控制。
12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述底流中的針鐵礦作為晶種返回用 于針鐵礦沉鐵，使進行沉鐵的溶液中含晶種的濃度為50g/L 70g/L。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種濕法煉鋅過程中的高酸高鐵溶液針鐵礦沉鐵方法，包括以下步驟a)將鋅精礦使用含硫酸溶液進行氧化浸出；b)浸出液用鋅精礦進行還原；c)將還原后液進行預中和至pH為1.5～2.5，然后經過固液分離產生上清液和底流；d)產生的上清液進行針鐵礦沉鐵，沉鐵后液液固分離，溢流進入凈化工序，底流部分作為晶種返回第一個沉鐵反應器，其余部分底流外排。本發(fā)明提供的方法，利用煉鋅過程中產生的高酸高鐵溶液，使鐵以針鐵礦形式沉出，鐵渣品位高，能回收利用實現鐵的資源化，針鐵礦還能吸附溶液中的氟。且還原和預中和產生的渣料全部返回鋅精礦的浸出工序，提高了鋅的浸出率。本方法操作簡單，不增加廢渣、廢氣和廢水的排放。
文檔編號C22B19/00GK102010994SQ20101061327
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者周正華, 孫天友, 張權度, 王強, 王志美, 苗華磊, 袁建明, 陳愛國 申請人:株洲冶煉集團股份有限公司