一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法
2023-04-24 19:47:11
專利名稱：一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法
技術領域：
本發明公開了一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法，涉及溼法冶 金和材料製備領域。
背景技術：
傳統溼法煉鋅提銦流程中，鐵以鐵礬渣開路，銦也隨之進入鐵礬渣，為了回收銦， 鐵礬渣須進行火法處理，揮發銦和鋅，但產生大量低濃度二氧化硫和高鐵窯渣汙染環境。低 銦鐵礬渣直接堆放，造成重金屬的長期汙染，鐵礬渣的處置已是世界性難題。雖然國外有些工廠用赤鐵礦沉鐵法分離鋅-鐵，再生硫酸，但所產赤鐵礦渣很不 純，只能作為廢渣處置。ZL03118199. 6號發明專利將鋅精礦鐵資源製成錳鋅軟磁鐵氧體材 料，做到無鐵渣溼法煉鋅提銦，不僅避免鐵渣和二氧化硫汙染，而且大幅度地提高銦、鋅回 收率；但該專利在實踐過程中遇到如下問題(1)用萃取法回收銦時萃取劑用量大，被萃溶 液抶乖毫看笄倚氪蠓滴呂淙矗？ 2)鐵-鋅分離流程長，與鐵結合的硫酸根不能再生硫 酸，而只能以硫酸銨形式產出。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術之不足而提供一種工藝方法簡單、銦、鋅回收率 高、鐵-鋅分離流程短，鐵純度高、環境友好的鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的 方法。本發明一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法，包括以下步驟第一步按常規技術對鋅精礦進行流態化焙燒、中性浸出、低酸浸出及淨化電積制 取電鋅；第二步將第一步得到的低酸浸渣與電積製取電鋅後的廢電解液混合，按常規技 術進行高酸浸出、還原及預中和並置換除銅；第三步中和沉銦向第二步所得除銅後液中加入鹼性中和劑，攪拌，至溶液pH = 4 6，控制溶液溫 度25 70°C，反應時間0. 5 2h，得到銦渣和沉銦後液；所述鹼性中和劑取自純鹼式碳酸 鋅、氫氧化鋅、氧化鋅中的一種；第四步深度淨化向第三步所得沉銦後液中加入游離[S2—] =60 180!^/1，控制？!1=3，溫度25 500C，時間10 60min ；進行硫化除重金屬；然後，加入石灰乳中和，控制溶液終點pH = 3 7,時間為10 60min，溫度30 95°C，過濾，得深度淨化液；第五步水熱法沉鐵將第四步所得的深度淨化液置於絕對壓力為0. 5 7Mpa的容器中，加熱至170 250°C，攪拌，保溫時間0. 5 3h，攪拌速度500 1200r · mirT1，得到赤鐵礦粉沉澱；第六步脫雜處理
3
將第五步所得赤鐵礦粉水洗，水洗溫度為25 80°C，攪拌洗滌至洗水檢測無硫酸根為止，以除去水溶性鹽和硫酸；然後，在500 1200°C，非還原性氣氛中煅燒1 4h，脫 除S等雜質；得到軟磁用氧化鐵。本發明由於採用上述工藝步驟，在第三步中，利用In3+在PH值為5左右時，形成沉 澱In3++30H_ = In (OH) 3，而Zn2+與Fe2+不沉澱，實現銦-鐵和銦-鋅分離，使銦得以富集，且 生產成本低，容易實現工業化生產；在第五步中，使Fe2+被氧化成Fe3+，並形成赤鐵礦沉澱， 在隨後的水洗、煅燒步驟進一步純化赤鐵礦粉，使之達到軟磁用氧化鐵要求，可克服現有技 術鐵-鋅分離和硫酸再生及鐵渣有效利用難題，避免了大量硫酸銨副產品的產生，並且再 生的硫酸可以返回使用，降低成本。本發明克服了 ZL03118199. 6號專利無鐵渣溼法煉鋅提 銦工藝中存在的萃取提銦不易實現、鋅-鐵分離和酸再生以及鐵高度純化難題，使鋅精礦 中的鐵資源以軟磁用氧化鐵的形式得到有效利用，避免了鐵渣排放及對生態環境的汙染， 同時大幅提高了銦、鋅回收率。綜上所述，本發明工藝方法簡單、銦、鋅回收率高、鐵-鋅分離流程短，鐵純度高、 環境友好，適於工業化應用，可替代現有無鐵渣溼法煉鋅提銦工藝，特別是可以使鋅精礦中 的鐵資源以軟磁用氧化鐵的形式得到有效利用。提高鋅精礦的有效利用率。
附圖la、lb為本發明流程圖。
具體實施例方式實施例1 1、以某廠產出的高銦低酸浸出渣為原料，經高酸浸出、預中和及還原、置換除銅， 獲得如下成分(g · Γ1)的除銅液=Zn 69. 37，In 0. 123，Cu 0. 002，Fe 21. 4，Pb 0. 008。2、向上述5000mL除銅液中緩慢加入含Zn 57%的鹼式碳酸鋅中和劑160g，不斷攪 拌，當溶液PH值穩定於4. 5後，升溫至50°C，繼續攪拌30min。過濾得沉銦後液5050mL，其 化學成分為(g · L-1) :In 0. 005, Zn :73· 57, Fe :17· 7, Al :6· 4, Pb :0· 006。銦· 16. 75g，含 Ιη3· 5%，沉銦率達95. 33%，鐵和鋅的回收率分別為98. 22%和96. 50%。3、取上述沉銦後液5000mL，pH值調至3後在不斷攪拌下緩慢加入含S8 %的 (NH4) 2S溶液7. 5mL,在室溫下硫化除雜，30min後加入石灰乳中和劑，調節溶液pH為5，在 80°C攪拌30min，pH恆定後過濾，前3min加入15mL 0. lg/L的PAM。液固分離後得淨化液 5430mL,其化學成分為(g · L-1) :Zn 67. 74、Fe 15. 9、Pb 0. 003、Al 3. 50、As 0. 12、Si 0. 0106、Ca 0. 457、Mg 0. 163。砷的脫除率為94. 80%，鋅和鐵的回收率分別為99. 51%和 97. 99%。4、將上述淨化液2000mL移入高壓釜中，升溫至210°C，在2Mpa的氧壓下，以 SOOr · miiT1的攪拌速度攪拌1. 5h，冷卻棄壓後進行液固分離，得赤鐵礦粉48. 80g，其成分 (% )為=Fe 61. 77、MnO :0· 0677、ZnO :0· 5217、SiO2 :0· 03241、S :1· 83、Ni :0· 00121、MgO 0. 00199、Cu :0. 00047。產出沉鐵後液 2100mL，含 Ζη64. 20g/L, Fe3. 23g/L, H2S0464. 38g/L。 沉鐵率為94. 60%，鋅、錳沉澱率分別為0. 36%和1. 86%。5、將沉鐵所得赤鐵礦粉在50°C攪拌洗滌至洗水檢測無硫酸根為止，以除去水溶性鹽和硫酸；；將水洗渣在非還原性氣氛及900°C的溫度下煅燒2h，獲得的氧化鐵粉的化學成 分(％ )為Fe 69. 02 (即 Fe20398. 6)、Ζη :0· 49,MnO :0· 0568,SiO2 :0· 02377,S :0· 0352,Ni 0. 00178、MgO :0. 00161、Cu :0· 00074、In :0· 0004、As :0· 00141、Pb :0· 00299、Co :0· 00162、 Al2O3 :0. 0138、Cd :0. 00409、Sb :0. 00141、CaO :0. 01977。實施例2 1、以某廠產出的高銦低酸浸出渣為原料，經高酸浸出、預中和及還原、置換除銅， 獲得如下成分(g · Γ1)的除銅液=Zn 69. 83，In 0. 131，Cu 0. 003，Fe 21. 5，Pb 0. 039。2、向上述5000mL除銅液中緩慢加入含Zn 57%的鹼式碳酸鋅中和劑160g，不斷攪 拌，當溶液PH值穩定於5後，升溫至30°C，繼續攪拌60min。過濾得沉銦後液5336mL，其化 學成分為(g · L-1) :In 0. 005、Zn :60· 96、Fe :19· 97、Al :7· 8、Pb :0· 007。銦· 25. 68g，含 In 2.4%，沉銦率94. 12%，鐵和鋅的回收率分別為99. 13%和93. 16%。3、取上述沉銦後液5000mL，pH值調至3後在不斷攪拌下緩慢加入含S8 %的 (NH4)2S溶液3. 8mL,在40°C下硫化除雜，IOmin後加入石灰乳中和劑，調節溶液pH為3，在 30°C攪拌30min，pH恆定後過濾，前3min加入15mL 0. lg/L的PAM。液固分離後得淨化液 5215mL，其化學成分為(g · L-1) :Zn 57. 74、Fe 18. 79、Pb 0. 003、Al 3. 50、As 0. 17、Si 0. 0106、Ca 0. 457、Mg 0. 163。砷的脫除率為90. 69%，鋅和鐵的回收率分別為98. 79%和 98. 14%。4、將上述淨化液2000mL移入高壓釜中，升溫至170°C，在0. 5Mpa的氧壓下，以 500r · miiT1的攪拌速度攪拌0. 5h，冷卻棄壓後進行液固分離，得赤鐵礦粉77. 63g，其成分 (% )為=Fe 67. 85、MnO :0· 1628、ZnO :0· 4936、SiO2 :0· 03581、S :1· 94、Ni :0· 00160、MgO 0. 00232、Cu :0. 00043。產出沉鐵後液 2150mL，含 Zn 53. 50g/L, Fe 1. 24g/L, H2S0462 . 43g/ L。沉鐵率為93. 05%，鋅、錳沉澱率分別為0. 38%和1. 93%。5、將沉鐵所得赤鐵礦粉在25°C攪拌洗滌至洗水檢測無硫酸根為止，以除去水溶性 鹽和硫酸；將水洗渣在非還原性氣氛及500°C的溫度下煅燒4h，獲得的氧化鐵粉的化學成 分(％ )為:Fe 68. 95 (即 Fe2O3 98. 5)、Zn 0. 34、MnO 0. 0449、SiO2 0. 02511、S 0. 0396、 Ni 0. 00145、MgO 0. 00176、Cu 0. 00052、In 0. 0004、As 0. 001 13、Pb 0. 00305、Co 0. 00187、Al2O3 0. 0145、Cd 0. 00398、Sb 0. 00157、CaO 0. 01994。實施例3:1、以某廠產出的高銦低酸浸出渣為原料，經高酸浸出、預中和及還原、置換除銅， 獲得如下成分(g · Γ1)的除銅液=Zn 63. 61，In 0. 172，Cu 0. 012，Fe 39. 8，Pb 0. 037。2、向上述5000mL除銅液中緩慢加入含Zn 57%的鹼式碳酸鋅中和劑160g，不斷攪 拌，當溶液PH值穩定於4後，升溫至70°C，繼續攪拌2h。過濾得沉銦後液5410mL，其化學成 分為(g 『 L-1) :In :0. 008、Zn :72. 3、Fe :35. 04、Pb :0. 035。銦渣 22. 07g，含 In 3.7%，沉銦 率94. 96%，鐵和鋅的回收率分別為95. 37%和98. 71%。3、取上述沉銦後液5000mL，pH值調至3後在不斷攪拌下緩慢加入含S8 %的 (NH4) 2S溶液11. 2mL，在50V下硫化除雜，Ih後加入石灰乳中和劑，調節溶液pH為7，在90°C 攪拌lh，pH恆定後過濾，前3min加入15mL 0. lg/L的PAM。液固分離後得淨化液4080mL， 其化學成分為(g · L-1) =Zn 60. 9、Fe :29· 14、Pb :0· 016、Al :0· 015、As :0· 029、Si :0· 0011、 Ca :0. 563,Mg :0· 183。砷的脫除率為90. 69%，鋅和鐵的回收率分別為99. 35%和98. 14%.
4、將上述淨化液2000mL移入高壓釜中，升溫至250°C，在7Mpa的氧壓下，以 1200r · HiirT1的攪拌速度攪拌3h，冷卻棄壓後進行液固分離，得赤鐵礦粉78. 50g，其成分 (% )為Fe 68. 31、MnO 0. 1323、ZnO 0. 55、SiO2 0. 02054、S 2. 48、Ni 0. 00158、MgO 0. 00819、Cu 0. 00048。產出沉鐵後液 2220mL，含 Zn 56. 47g/L, Fe 1. 87g/L, H2S0463 . 59g/ L。沉鐵率為93. 26%，鋅、錳沉澱率分別為0. 36%和1. 86%。5、將沉鐵所得赤鐵礦粉在80°C攪拌洗滌至洗水檢測無硫酸根為止，以除去水溶性 鹽和硫酸；將水洗渣在非還原性氣氛及1200°C的溫度下煅燒lh，獲得的氧化鐵粉的化學成 分(％ )為:Fe 69. 80 (即 Fe2O3 99. 7) ,Zn 0. 38,MnO 0. 0349、SiO2 0. 02304、S 0. 06264、 Ni 0. 00181、MgO 0. 00184、Cu 0. 00055、In 0. 00028、As 0. 00065、Pb 0. 00345、Co 0. 0014、Al2O3 0. 0003、Cd 0. 00335、Sb 0. 00035、CaO 0. 0176。將實施例1、2、3所得氧化鐵粉的化學成分與表1所列軟磁鐵氧體用氧化鐵的電子 行業標準(SJ/T 10383-93)比較，可知本發明實施例1、2、3所得氧化鐵粉達到了 YHT3級 軟磁用氧化鐵的質量要求。表1
指標YHTlYHT2YHT3
Fe2O,彡 99. 2彡 99. 0彡 98. 5
SiO27/%彡 0. 01彡 0. 02^ 0. 04
CaO/%^ 0. 014彡 0. 02彡 0. 05
Al2O,/%彡 0. 01彡 0. 02彡 0. 06
ClV1%^ 0. 10^ 0. 10彡 0. 20
SO42;/%^ 0. 10^ 0. 10彡 0. 20
MnO/%彡 0. 30彡 0. 30彡 0. 50
Ti02//%彡 0. 01彡 0. 01彡 0. 02
MgO/%^ 0. 015彡 0. 03^ 0. 10
Na2CHK2O/%彡 0. 02彡 0. 04(0. 10
權利要求
一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法，包括以下步驟第一步按常規技術對鋅精礦進行流態化焙燒、中性浸出、低酸浸出及淨化電積製取電鋅；第二步將第一步得到的低酸浸渣與電積製取電鋅後的廢電解液混合，按常規技術進行高酸浸出、還原及預中和並置換除銅；第三步中和沉銦向第二步所得除銅後液中加入鹼性中和劑，攪拌，至溶液pH＝4～6，控制溶液溫度25～70℃，反應時間0.5～2h，得到銦渣和沉銦後液；第四步深度淨化向第三步所得沉銦後液中加入游離[S2-]＝60～180mg/L，控制pH＝3，溫度25～50℃，時間10～60min；進行硫化除重金屬；然後，加入石灰乳中和，控制溶液終點pH＝3～7，時間為10～60min，溫度30～95℃，過濾，得深度淨化液；第五步水熱法沉鐵將第四步所得的深度淨化液置於絕對壓力為0.5～7Mpa的容器中，加熱至170～250℃，攪拌，保溫時間0.5～3h，攪拌速度500～1200r·min-1，得到赤鐵礦粉沉澱；第六步脫雜處理將第五步所得赤鐵礦粉水洗，水洗溫度為25～80℃，攪拌洗滌至洗水檢測無硫酸根為止，以除去水溶性鹽和硫酸；然後，在500～1200℃，非還原性氣氛中煅燒1～4h，脫除S等雜質，得到軟磁用氧化鐵。
2.根據權利要求1所述的一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法，其特 徵在於第三步中，所述鹼性中和劑取自純鹼式碳酸鋅、氫氧化鋅、氧化鋅中的一種。
3.根據權利要求1所述的一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法，其特 徵在於第三步中和沉銦，控制溶液溫度40 60°C，反應時間1 1. 5h ； 第四步深度淨化時，加入游離[S2-] = 100 140mg/L，反應時間20 50min ；然後， 加入石灰乳中和，控制溶液終點pH = 4 6，反應時間為20 50min，溫度50 75°C ；第五步水熱法沉鐵，容器中絕對壓力為2. 5 5Mpa，加熱溫度為190 220°C，攪拌， 保溫時間1 2. 5h，攪拌速度700 IOOOr · min-1 ；第六步脫雜處理，水洗溫度為35 60°C;然後，在700 1000°C，非還原性氣氛中煅 燒2 3h。
4.根據權利要求1所述的一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法，其特 徵在於第三步中和沉銦，控制溶液溫度50°C，反應時間1. 2h ；第四步深度淨化時，加入游離[S2-] = 120mg/L，反應時間30min ；然後，加入石灰乳 中和，控制溶液終點PH = 5，反應時間為30min，溫度60°C ；第五步水熱法沉鐵，容器中絕對壓力為4. 5Mpa，加熱溫度為210°C，攪拌，保溫時間 1. 5h，攪拌速度 900r · min-1 ；第六步脫雜處理，水洗溫度為45°C ；然後，在900°C，非還原性氣氛中煅燒2. 5h。
全文摘要
一種鋅精礦無鐵渣溼法煉鋅提銦及製取氧化鐵的方法，包括以下步驟1、鋅精礦進行流態化焙燒、中性浸出、低酸浸出及淨化電積製取電鋅；2、對低酸浸渣與電積製取電鋅後的廢電解液進行高酸浸出、還原及預中和並置換除銅；3、對除銅後液進行中和沉銦；4、對沉銦後液進行硫化除重金屬後，加入石灰乳中和，得深度淨化液；5、對深度淨化液進行水熱法沉鐵得到赤鐵礦粉；6、對赤鐵礦粉脫雜處理，得到軟磁用氧化鐵。本發明採用中和沉銦，水熱法沉鐵，實現銦-鐵和銦-鋅分離並形成赤鐵礦粉，經脫雜處理，達到軟磁用氧化鐵要求。本發明工藝方法簡單、銦、鋅回收率高、鐵-鋅分離流程短，鐵純度高、環境友好，適於工業化應用，可替代現有無鐵渣溼法煉鋅提銦工藝，可以使鋅精礦中的鐵資源以軟磁用氧化鐵的形式得到有效利用。
文檔編號C22B58/00GK101886272SQ201010300159
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月8日 優先權日2010年1月8日
發明者何靜, 吳勝男, 唐朝波, 唐謨堂, 楊聲海, 楊建廣, 陳永明, 魯君樂 申請人:中南大學