[發明專利]濕法煉鋅過程中降低沉鐵渣中鋅含量的方法

有效

• 申請號: 202210280996.0
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114635046B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 齊天貴;龔道宇;李小斌;彭志宏;劉桂華;周秋生;王一霖;申雷霆
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B19/20
• 分類號: C22B19/20;C22B3/44
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳

本發明屬于濕法冶金技術領域，公開了濕法煉鋅過程中降低沉鐵渣中鋅含量的方法。將陽離子表面活性劑預處理的鋅焙砂、陰離子表面活性劑預處理的富鐵晶種、添加劑加入到含鐵的硫酸鋅溶液中，進行除鐵反應，然后重選分離出富鐵渣和富鋅渣。富鐵渣進一步經過水熱處理后得到鋅含量非常低的沉鐵渣。本發明利用表面活性劑增加鋅焙砂表面與鐵沉淀顆粒的表面的性質差異，使得沉鐵過程中鐵盡可能不附著在富鋅顆粒表面；富鐵顆粒在沉鐵過程中作為模板晶種使鐵更容易在其表面附著生長。沉鐵渣中鐵品位升高至60%~67%，可作為鐵礦使用。

技術領域

本發明屬于濕法冶金技術領域，具體涉及濕法煉鋅過程中降低沉鐵渣中的鋅含量的處理工藝。

背景技術

硫酸鋅溶液凈化除鐵是現代濕法煉鋅工藝的關鍵工序之一。工業上常用的除鐵方法有黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法等。沉鐵過程需要加入堿性中和劑，以達到沉鐵所需的低酸度條件。工業上一般采用鋅焙砂作為中和劑，但鋅焙砂中往往含有一些難溶的含鋅組分（如鐵酸鋅、硅酸鋅），它們在沉鐵的酸度條件下難以浸出，從而殘留在沉鐵渣中，使沉鐵渣中含有較高含量的鋅，沉鐵渣需進一步分離回收鋅。

工業上，從鐵渣中回收鋅的方法（或鐵渣的處理方法）主要是進行火法煙化處理，將鐵渣中的鋅以氧化鋅煙塵形式揮發回收，能耗較高，工藝復雜。

針對鋅冶煉過程除鐵渣中鋅含量高，現有火法處理鐵渣能耗高等問題，研究人員主要從以下兩個方面著手解決：一方面是降低沉鐵過程中鐵渣的鋅含量，另一方面是對沉鐵渣進行濕法處理分離鋅。

（1）降低沉鐵過程中鐵渣的鋅含量

①選用鋅焙砂之外的中和劑，避免焙砂中難溶的鋅進入鐵渣。如：用黃鉀鐵礬法沉鐵，預中和硫酸鋅溶液除去部分酸后，采用包括KOH、NaOH、Na₂CO₃及銨鹽等中和劑；赤鐵礦法中硫酸鋅溶液預中和后采用石灰做中和劑。此外，還有用ZnO及堿式碳酸鋅作為中和劑。非焙砂中和劑會引入其他雜質離子，對生產系統不利；或需要單獨制備，成本較高。

②改進沉鐵方法，使鐵的沉淀過程避開鋅焙砂。如：黃鉀鐵礬法中，硫酸鋅浸出液先在低溫條件下用焙砂中和大部分酸，分離渣后，再在較高溫度加入KOH、NaOH、NH₄OH等沉鐵，使沉鐵體系中不含有焙砂。或者采用溶液局部中和的方式使沉鐵過程與鋅焙砂隔離開。采用這種方法，雖然鐵渣中鋅含量可由常規方法中的2~6%降低至0.25%，但鐵礬渣量大；且增加預中和，系統溶液需反復加熱與冷卻，能耗高。此外，赤鐵礦法中，先將硫酸鋅溶液中的鐵還原成Fe²⁺，用鋅焙砂先中和酸，然后在赤鐵礦法的高溫條件下加入氧化劑，使鐵氧化成Fe³⁺，并以赤鐵礦的形式沉出。該方法需要先增加溶液中鐵的還原過程，全部的硫酸鋅溶液均經過高溫處理，高溫處理的物料量大，能耗大。

③優化沉鐵過程，使鋅焙砂中和劑易反應組分充分反應。一般需要多次沉礬除鐵，將二段除鐵產物返回一段除鐵循環利用，降低物料消耗，降低渣量，同時使鋅焙砂中易反應的含鋅物料充分反應，實現渣中鋅含量的降低，但其鋅含量降低限度有限，不溶性鐵酸鋅與部分硅酸鋅仍然不能反應。

④利用沉鐵渣與鋅焙砂顆粒之間的物理差異，在沉鐵反應結束之后分離沉鐵渣與鋅焙砂殘渣。比如，公開號為CN103194602A的專利文獻采用100~400目的鋅焙砂作為中和劑，沉鐵反應結束后利用鋅焙砂殘渣與沉鐵渣比重與粒度之間的差異，通過沉降分級使鋅焙砂殘渣與沉鐵渣得到分離。但在沉鐵過程中，鐵易于在沉鐵體系中未反應的焙砂表面沉積，物理分選時鐵與鋅分離不徹底，需要后續硫酸溶液浸泡洗滌和焙燒以提高鐵渣純度。

（2）鐵渣濕法處理分離鋅