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胆矾湿法炼铜(湿法炼锌除铁)

胆矾湿法炼铜(湿法炼锌除铁) 湿法炼锌黄钾铁矾法

黄钾铁矾法作为一种有效的除铁方法,是湿法炼锌厂最具代表性的实践。黄钾铁矾法的研制成功是在20世纪60年代中期。当时,澳大利亚锌公司、挪威锌公司和西班牙Asturia公司几乎同时自主研发了这项技术并申请了专利。此后,黄钾铁矾法被广泛应用,成为电解锌生产中主要的除铁技术。目前,世界上至少有16家大型电解锌厂采用了这项技术。目前采用黄钾铁矾除铁的方法是将溶液的pH值调至1.5并维持此pH值,在95℃左右加入一价阳离子,使黄钾铁矾从酸性硫酸盐溶液中沉淀出来。工业上常用的一价阳离子是NH4 ++和Na+。黄钾铁矾沉淀后,溶液中铁的浓度一般降至1 ~ 5公斤∕·米3。

湿法炼锌中黄钾铁矾法的典型操作分为三个基本步骤:中性浸出、热酸浸出和黄钾铁矾沉淀。在中性浸出阶段,用锌焙砂ZnO中和酸性电解贫液,得到含铁酸锌的渣和电积锌用的中性硫酸锌溶液。铁酸锌渣在热酸浸出段中溶解在由补充硫酸的电解贫液产生的热酸中,并且在黄钾铁矾沉淀段中处理获得的含有Zn和Fe的浸出液。首先用锌焙砂调节酸度,然后加入硫酸铵或硫酸钠沉淀碱性黄钾铁矾。沉铁后的溶液返回中性浸出,弃去黄钾铁矾渣。需要指出的是,在黄钾铁矾沉淀过程中用作中和剂的锌焙砂中含有的铁酸锌不会溶解进入黄钾铁矾渣中,因此新生成的黄钾铁矾渣不能直接丢弃,以免未溶解的铁酸锌在中和剂中流失。鉴于黄钾铁矾一旦形成对酸相当稳定的事实,在实践中,黄钾铁矾渣在被丢弃之前可以在类似于热酸浸出的条件下被酸浸,以便溶解和回收渣中残留的铁酸锌,但是黄钾铁矾本身不溶解。

黄钾铁矾法三个基本步骤的具体操作条件和顺序在不同厂家是不同的,但目的是一样的;在不考虑少量伴生元素如铅和银的情况下,最大限度地回收锌。比如铁酸锌的热酸浸出和黄钾铁矾的沉淀可以合二为一,也就是所谓的转化法。总反应如下:

(1)

然后可以用新鲜的煅烧物中和合并步骤的溶液,并将所得溶液进行电解和炉渣返回循环。如果精矿含有大量的铅和银,将采用另一种工艺获得含Pb∕Ag的炉渣、黄钾铁矾沉淀和中性锌电解液。这种工艺包括预中和作业。在通常的黄钾铁矾工艺中,用焙砂降低热酸浸出液的酸度,使黄钾铁矾快速有效地沉淀出来。当进入黄钾铁矾时,焙砂中的Zn2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+和Ag损失掉。在热酸浸出和黄钾铁矾沉淀之间引入预中和操作可以减少黄钾铁矾中的金属损失。在预中和操作中,溶液中的部分酸被焙砂中和,所得渣返回热酸浸出工段溶解锌和铁,而铅和银保留在铅银渣中。然后向部分中和的溶液中加入所需的中和剂以沉淀黄钾铁矾。

图1是综合黄钾铁矾工艺的示意图。其设计结合了黄钾铁矾工艺各种方案中的大部分改进环节。

图1综合黄钾铁矾法

除了在湿法炼锌中的应用之外,黄钾铁矾还在铜、镍、钴和其它金属的提取中用作除铁工艺,尤其是在硫酸盐体系中。例如,在处理钴铜精矿的谦比希焙烧-浸出-电积法中,铜电积前的除铁是用黄钾铁矾沉淀铁。由于K+离子是硫酸化焙烧本身提供的,所以沉淀黄钾铁矾时不需要添加高成本的硫酸钾。

黄钾铁矾法的优点是沉淀容易过滤,沉淀中锌、镉和铜的损失最小。硫酸根和碱金属离子可同时控制,易于与各种湿法冶金工艺结合。但它也有自身的缺陷,如:1)所用试剂成本高;2)炉渣体积大,为1.4 kg ∕ (m3 t),储存面积大;3)需要充分洗涤以除去吸附的有害环境或可用金属;4)需要在受控条件下储存,以免分解释放出有害成分污染环境。有望通过热分解或水热分解将黄钾铁矾转化为赤铁矿用于制铁,并将硫酸钠/硫酸铵回收至黄钾铁矾沉淀,从而克服这些缺点。

关键词TAG: 稀有金属 

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