沉淀针铁矿除铁技术最早由比利时公司Vieille Montagne开发并工业化,被称为VM法。成功沉淀针铁矿的关键是保持溶液中Fe3 ++的低浓度,例如< <1kg∕m3,否则在沉淀针铁矿的pH范围内(2 ~ 3.5)会得到胶体Fe(OH)3或碱式硫酸铁Fe4SO4(OH)10。VM法采用还原沉淀法解决这一问题。流程图如图1所示。从热酸浸出获得的含有100kg∕m3Zn、25~30千克∕m3fe 3+和50~50~60kg∕m3h2so4的硫酸锌溶液首先被还原,即锌精矿(ZnS)在针铁矿沉淀之前用于单独的操作。还原后的溶液用煅烧ZnO预中和至3 ~ 5 kg ∕ m3 H2SO4,所得铁渣返回热酸浸出操作,溶液送至沉淀反应器。向沉淀器中通入空气体,将Fe2 ++氧化成Fe3 ++并水解沉淀出针铁矿晶体。
图1虚拟针铁矿法
针铁矿沉淀时,需要不断加入焙砂来中和水解反应产生的酸,并控制pH值在合适的范围内,如pH = 2 ~ 3.5。VM法需要特别注意控制Fe2+的氧化速率,使溶液中Fe3+的浓度在针铁矿水解沉淀过程中始终保持在1kg∕m3以内。与黄钾铁矾法不同,针铁矿沉淀时不需要提供一价阳离子,所得针铁矿渣不能酸洗回收焙砂中和带入的未溶解锌。为了防止锌的损失,对策是使用低铁闪锌矿焙砂作为中和剂。
澳大利亚电解锌公司开发的EZ法是将含Fe3+的待水解溶液直接加入水解沉淀剂中,控制水解液中Fe3+的浓度小于1kg∕m3来控制水解,所以EZ法也叫部分分解法。针铁矿在70 ~ 90℃下不断水解沉淀,不断加入锌焙砂中和水解产生的酸,溶液pH值维持在2.8适合水解。
与两种针铁矿法相比,沉淀出等量的铁,VM法水解产生的酸少于EZ法,因此中和水解酸所需的锌焙砂少,锌焙砂损失的锌电少,除铁效果优于EZ法。然而,VM方法涉及两步:首先还原,然后氧化,这相当复杂。此外,VM法中用空气体氧化Fe2+的速度较慢,而使用其他氧化剂的成本较高。
针铁矿法与黄钾铁矾法相比,不需要硫酸盐和碱金属,可适用于任何酸浸体系,包括氯化物体系和硝酸盐体系,除铁效果更好(从30kg∕m3到小于1kg·kg·∕·m3)。但针铁矿酸稳定性差,沉淀物中未溶解的铁酸锌不能像黄钾铁矾法那样用酸洗回收。
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