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黄钾铁矾法简介_黄钾铁矾法个人资料_黄钾铁矾法微博

2016-11-29 06:20:01 科学百科 阅读 2 次

 黄钾铁矾法(jarosite proeess)使锌浸出液 中的铁形成黄铁矾类晶体沉淀而被除去的锌热酸浸液 除铁方法。在锌焙砂进行高温高酸浸出时,随着锌焙砂 中的锌较彻底溶出的同时,也有大量铁(5一209/L)进 入溶液。黄钾铁矾法是一种从锌热酸浸出液中除铁的 有效方法,它与锌焙砂热酸浸出组成完整的锌焙砂浸 出系统。 1853年在西班牙首次发现一种含水的碱性硫酸 铁复盐矿物,被命名为黄铁矾(j arosite)。1960年澳大 利亚电解锌公司(Eleetrolytie zinC eo of Australia L记.)在里斯登(Risdon)的锌精炼厂发展并应用了一 种称为黄钾铁矾法(jarosite proeess)的从溶液除铁的 新方法,用于除去锌热酸浸出液中的铁。与此同时,挪 威锌公司(Det Norske Zine一Kompani A.5.)的埃特雷 姆(Eitrheim)电锌厂和西班牙阿斯土列安公司(As- turiana de Zinc 5 A.)也成功地开发了这种方法。这三 家公司均获得了这种方法的发明专利权,并在世界范 围内推广应用。随后在黄钾铁矾法的基础上又发展了 转化法和低污染铁矾法。 黄钾铁矾法黄铁矾的分子式为MeFe。(S 04)2 (OH)6,式中Me代表一价离子,如K+、Na+、Rb+、 Cs+、TI+、Li+、Ag+、NH犷、H3O+等。锌热酸浸出 液中的硫酸铁在碱金属或钱离子存在下,溶液接近沸 腾温度时,便转变成黄铁矾晶体析出: 3Fez(50;)3+MeZSO、十12HZO— ZMeFe3(50;)2(OH)6小+6HZSO; 析出的晶体经沉淀、过滤除去。 工艺条件在相同条件下,黄铁矾形成的难易程 度和其一价离子半径大小有关,离子半径接近或大于 loopm者比较容易生成矾的结晶。如rK+=ls3pm, rN·+一98pm,rNH才一143prn等,它们常被用作除铁沉 淀剂。影响黄铁矾生成的最主要因素是锌热酸浸出液 的酸度、析出温度、一价阳离子种类和浓度、是否加入 晶种等。为了尽可能降低硫酸锌溶液中的铁含量,黄铁 矾析出过程必须在较低的酸度下进行,通常控制溶液 pH在1.5左右。从反应可看出,黄铁矾析出本身就是 一个增酸过程,为了维持溶液的一定酸度需加入中和 剂以中和黄铁矾析出过程中所产生的酸。常使用的中 和剂有锌焙砂、氧化锌等。在相同的酸度下,黄铁矾在 酸液中的溶解度随温度升高而急剧下降,即黄铁矾在 酸中的溶解是个放热过程。温度升高,有利于黄铁矾自 溶液中析出,故沉淀黄铁矾常采用接近溶液沸点的温 度。在各种碱金属中,以钾铁矾最稳定,这是由阳离子 本身半径的大小和离子水化合半径的数值所决定的。 由于钾盐较贵,工业上常采用含NH才、Na十的盐类或 碱类。黄铁矾的析出速度和溶液中一价阳离子的浓度 有关,它的加入量必须满足黄铁矾分子式所规定的原 子比,即Me:Fe必须达到1:3。进一步增加一价离 子加入量,对黄铁矾析出的效果并不会产生明显影响。 由于在铁矾沉淀时,往往有一部分草黄铁矾〔(H3O) Fe。(50;)2(OH)6]生成,致使阳离子的实际消耗量 略低于上述比值。当黄铁矾沉淀条件大体相同时,添加 晶种可以加快沉淀的进行。 锌堵砂培砂,NH户或N。十 竺心本育- 浸出渣铁矶渣 (回收铅、银)(暂堆存) 黄铁矾法原则流程 工艺流程世界各湿法炼锌厂采用的黄铁矾炼锌 流程大体相同,原则流程如图所示。它由锌焙砂热酸浸 出和铁矾沉淀两部分组成。锌焙砂经中性浸出、热酸浸 出后,99%以上的锌被浸出进入溶液,浸出渣含不溶锌 在1%以下,且富集了银和铅,可作为回收银和铅的原 料。为了从浸出液中分离铁和部分杂质,一般工厂以硫 酸钠为沉铁剂,加入锌焙砂使溶液的pH维持在LS 左右,于368K下沉淀3~5h,溶液中的绝大部分铁便 以黄铁矾沉淀析出,部分杂质以类质同像取代黄铁矾 中的相应离子或被黄铁矾吸附而与铁同时沉淀。沉淀 后的上清液含铁较低。一般在19/L以下,可返回中性 浸出。铁矾沉淀中混有未溶解的铁酸锌和少量氧化锌, 需经酸洗回收这部分锌。酸洗条件是:温度363一 368K,终酸大于459/L,时间2~3h。酸洗过程中有少 量杂质进入溶液。锌冶炼回收率可达97%。 转化法(conversion process)其实质是将锌焙砂 浸出中的高温高酸浸出和沉矾除铁作业合并一起完 成,

即铁酸锌溶解和黄铁矾沉淀同时进行,两者的反应 分别为: 3(ZnO·FeZO3)+12HZSO;— 3ZnSO4+3FeZ(504)3+12HZO 3FeZ(504)3+xMeZSO4+(14一Zx)HZO— ZMe二(H3O)‘,一,,[Fe3(504):(OH)‘〕奋+(5+x)H:50。 式中Me二(H3O)(1一z)[Fe:(50‘):(OH)6〕为混合型 黄铁矾。 在同一过程中,加入沉铁剂,在363~368K温度 下,控制酸度在459/L左右,反应5~8h,铁由一种固 体化合物—铁酸锌转化为另一种固体化合物—混 合型黄铁矾,转化率在”%以上。锌冶炼回收率可达 96%一97%。转化法具有工艺简单、流程短、浓密和过 滤只需一套设备、投资省的特点,但由于浸出渣和铁矾 渣在同一作业排出,只适合处理含铅、银低的锌焙砂。 芬兰奥托昆普公司的科科拉(Kokkola)锌厂用此法生 产,锌浸出率99%,年产电锌16万t。 低污染黄钾铁矾法为了进一步提高金属回收率 和减少铁矾渣对环境的污染,80年代以来,发展了一 种低污染黄钾铁矾法。该法是采用预中和使含铁溶液 达一定负酸度,或通过稀释来调整含铁溶液的成分,

在 沉淀黄铁矾时,不需添加中和剂就能达到令人满意的 除铁目的。这种方法是在使用黄铁矾作晶种和有沉铁 剂存在的条件下,将经调整后所得到的不稳定含铁的 锌溶液,加热到接近沸点,溶液中的铁(压)可呈黄铁 矾沉淀析出。析出的沉淀不经酸洗,铁渣含锌2%左 右,避免了由于酸洗时铁和杂质的部分返回。该法不宜 用于处理含铁较高的锌焙砂。澳大利亚的里斯登(Ris- don)电锌厂进行了中间工厂试验,锌冶炼回收率 98%,所产铁矾渣仍含有害元素,但对环境的污染程度 有所减轻。 展望黄铁矾法是世界上湿法炼锌厂广泛采用的 除铁方法。这种方法在技术上比较成熟,除铁效果好, 但所产的黄铁矾渣对环境有污染。其发展趋势是:(l) 完善渣场设施,消除黄铁矾渣堆存对环境产生的污染; (2)产出对环境污染程度更轻的渣;丈3)开展综合利用 黄铁矾渣的研究,提高黄铁矾法的综合利用水平。