一种强化铁酸锌选择性分解的方法技术

本发明专利技术公开了一种强化铁酸锌选择性分解的方法，该方法是将含铁酸锌物料置于焙烧炉中，调节焙烧炉中的气氛为还原气氛，先在高温条件下进行还原焙烧，再降低焙烧炉气氛的还原性，同时将焙烧炉温度降低进行磁化焙烧，磁化焙烧完成后，采用酸浸和磁选的方法回收铁和锌；该方法不仅能强化铁酸锌的选择性分解，提高了铁酸锌的分解率和铁物相的磁化效果，还能大大放宽焙烧条件范围，有利于操作简化和工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该方法是将含铁酸锌物料置于焙烧炉中，调节焙烧炉中的气氛为还原气氛，先在高温条件下进行还原焙烧，再降低焙烧炉气氛的还原性，同时将焙烧炉温度降低进行磁化焙烧，磁化焙烧完成后，采用酸浸和磁选的方法回收铁和锌；该方法不仅能强化铁酸锌的选择性分解，提高了铁酸锌的分解率和铁物相的磁化效果，还能大大放宽焙烧条件范围，有利于操作简化和工业化应用。【专利说明】
本专利技术涉及一种经济而易于实现的选择性分解铁酸锌的方法，属于矿物加工与冶金工程领域。
技术介绍
世界上80%以上的金属锌产生于常规湿法炼锌厂，其主要工艺流程为氧化焙烧-浸出-净化-电积。铁酸锌是湿法炼锌过程中不可避免的副产物，其结构稳定，不溶于弱酸、弱碱溶液，常规中性浸出及低酸浸出难以溶解铁酸锌，导致大量的以铁酸锌为主的浸出渣产生，据估算每生产I万吨电解锌会产生0.96万吨浸出渣，而且浸出渣中含有大量的重金属元素，如Zn、Fe、Pb、Ag、In、Ga等。锌浸洛的堆存不仅会占用宝贵的土地资源,还会造成金属资源的浪费和环境污染，因此，综合回收锌浸渣中的有价金属元素成为了锌工业发展的必由之路。针对回收锌浸渣中有价金属的难题，国内外学者进行了大量研究。20世纪60年代之前，主要采用火法工艺处理锌浸渣，如回转窑烟化法和电炉炼锌法等。这些火法处理工艺大都存在能耗高、流程长和贵金属回收率低等缺点。60年代后，对锌浸渣的处理逐步转为热酸浸出的湿法工艺，包括黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法等。热酸浸出法成功解决了锌浸出率低和铅、银等有价金属回收难的问题，但存在着除铁负担繁重、操作复杂、生产成本高、有价元素随铁渣损失大、铁资源不能得到有效利用和铁渣中存在大量不稳定重金属污染物造成二次污染等缺点。近年来，一些学者们提出了选冶联合处理的新工艺，即通过焙烧的方法将锌浸渣中的铁酸锌转化为易溶锌物相，再通过中性或低酸浸出工艺回收锌，比如转化焙烧法、硫酸化焙烧法和还原焙烧法等。其中，研究较多的是选择性还原焙烧法，该方法是采用一段还原焙烧将物料中的铁酸锌选择性的分解为氧化锌和四氧化三铁。尽管该方法的在理论上有一定的可行性，但是在实际应用中不可避免的会生成氧化亚铁，而且该技术要求焙烧气氛控制精密，所以通过一步反应很难将铁酸锌完全分解为氧化锌和四氧化三铁，铁酸锌的充分分解和氧化亚铁的生成矛盾无法在同一过程中解决。因此，寻找一种既能保证铁酸锌的分解率又能保证磁化效果的焙烧方法决定着该技术发展的前途命运。
技术实现思路
针对现有技术中处理铁酸锌的工艺存在不能同时保证较高分解率和较好磁化效果的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种既能保证铁酸锌充分分解，又能抑制铁物相过还原为氧化亚铁的焙烧方法，该方法对选择性分解铁酸锌新工艺的推广与应用提供了可靠的技术支持。 本专利技术提供了，该方法是将含铁酸锌物料置于焙烧炉中，调节焙烧炉的气氛中P (CO) /P (C0+C02)在20?60%之间，在焙烧炉温度为600?1000°C的条件下进行还原焙烧；还原焙烧完成后，调节焙烧炉的气氛中P (CO)/P (C0+C02)< 20%，同时将焙烧炉温度降低到570°C以下进行磁化焙烧，磁化焙烧完成后，采用酸浸和磁选的方法回收铁和锌。 本专利技术的强化铁酸锌选择性分解的方法还包括以下优选方案。 优选的方案中还原焙烧的温度为750?850°C。 优选的方案中磁化焙烧的温度为500?570°C。 优选的方案中还原焙烧的时间为I?2h。 优选的方案中磁化焙烧的时间为0.5?2h。 优选的方案中还原焙烧过程中调节焙烧炉的气氛中P (CO)/P (C0+C02)在30?50%之间。焙烧气氛中一氧化碳和二氧化碳的分压通过燃烧气调节；焙烧气氛中包括一氧化碳、二氧化碳以及不完全燃烧的煤气或天然气。 优选的方案中磁化焙烧过程中调节焙烧炉的气氛中P (CO) /P (C0+C02)在O?10%之间。 最优选的铁酸锌选择性分解方案为:将含铁酸锌物料置于焙烧炉中，调节焙烧炉的气氛中P (CO)/P (C0+C02)在30?50%之间，在焙烧炉温度为750?850°C的条件下进行还原焙烧I?2h后；调节焙烧炉的气氛中P (CO)/P (C0+C02)在O?10%之间，同时将焙烧炉温度降低到500?570°C以下进行磁化焙烧0.5?2h后，采用酸浸和磁选的方法回收铁和锌。 优选的方案中含铁酸锌物料为主要含铁酸锌成分的矿物、矿渣等原料，如锌焙砂、锌出浸渣等。 优选的方案中含铁酸锌物料磨细至粒度在-75 μ m以下。 本专利技术解决的技术难题和相对现有技术带来的有益效果: 现有技术中很难实现铁酸锌的同时分解和高效磁化，在分解过程中会出现铁的亚铁化，造成铁资源的回收率低。为了解决该技术难题，专利技术人经过大量的实验研究，发现通过调控焙烧反应的温度和气氛，完全可以同时实现铁酸锌的充分分解和强化铁物相的磁化效果。大量研究表明:在本专利技术的条件下进行高温还原焙烧能将铁酸锌分解成为ZnO与包括Fe3O4和FeO在内的铁相，在还原焙烧的基础上，再在570°C以下的温度及适当焙烧气氛下进行磁化焙烧，能将还原焙烧中的不稳定铁转化成四氧化三铁，有利于后续铁的分离。并且，在铁酸锌还原焙烧阶段不需要过分考虑铁物相的过还原，不仅大大提高铁酸锌的分解率，而且大大放宽了焙烧条件的范围，有利于实际应用。研究表明，铁酸锌在本专利技术的条件下进行焙烧主要化学反应如下: 还原焙烧过程中的主要反应有: 3ZnFe204+C0 = 3Zn0+2Fe304+C02 ZnFe204+C0 = Zn0+2Fe0+C02 Fe304+C0 = 3Fe0+C02 磁化焙烧过程的主要反应有: 3Fe0+C02 = Fe304+C0 3Fe+4C02 = Fe304+4C0 3Fe203+C0 = 2Fe304+C02 相对现有技术带来的有益效果:1、焙烧过程中，铁酸锌的分解效率高，且同时铁绝大部分以四氧化三铁存在，有利于后续的铁资源回收；2、工艺简单，条件温和，特别是高温焙烧工艺相对现有技术适用更宽的温度范围，有利于工业化生产。 【专利附图】【附图说明】 【图1】为本专利技术焙烧过程中相关反应的温度-吉布斯自由能图； 【图2】为本专利技术焙烧过程中相关物质在温度-CO分压的优势区域图。 【具体实施方式】 下面结合具体实例对本
技术实现思路
进一步说明，而不是进一步限制本专利技术权利要求保护的范围。 实施例1 采用含铁酸锌较高的锌焙砂为原料，该锌焙砂的锌含量为57.4%、含铁量为13.3%，且铁酸锌中的铁含量占总铁含量的82.5%。将该锌焙砂磨细至-75 μ m以下，烘干，然后放入实验室小型密闭回转窑中，在氮气保护条件下升温至800°C左右，然后停止通入氮气，同时通入CO和CO2和混合气体，使总气体流量控制在1.25L/min左右、Ρω/Ρ(ω+_控制在40%左右，还原焙烧1.5h后，停止加热，使焙烧炉内的温度降到550°C左右，恒温，再调节焙烧气氛，保证气氛的P?/P (C0+C02)控制在5%以内，磁化焙烧Ih后，关闭加热炉，停止通入CO和CO2气体，在氮气保护下自然冷却至100°c以内，取出锌焙砂，分析其中铁酸锌的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化铁酸锌选择性分解的方法，其特征在于，将含铁酸锌物料置于焙烧炉中，调节焙烧炉的气氛中P(CO)/P(CO+CO2)在20～60％之间，在焙烧炉温度为600～1000℃的条件下进行还原焙烧；还原焙烧完成后，调节焙烧炉的气氛中P(CO)/P(CO+CO2)＜20％，同时将焙烧炉温度降低到570℃以下进行磁化焙烧，磁化焙烧完成后，采用酸浸和磁选的方法回收铁和锌。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维，覃文庆，韩俊伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43