硫酸盐体系中多金属离子溶液的深度净化方法技术

硫酸盐体系中多金属离子溶液的深度净化方法。本发明专利技术将（ＮＨ↓［４］）↓［２］ＳＯ↓［４］加入到多金属离子溶液中，在一定条件下形成复盐，与溶液中的绝大多数有害元素离子彻底分离，达到深度净化的目的，所制得的具有一定金属比例的纯净混合复盐可作为制取软磁铁氧体材料的重要原料。该方法具有除杂彻底，按比例保留多种主体金属的优点，是直接法制取软磁铁氧体的关键净化方法。

【技术实现步骤摘要】
专利说明 本专利技术涉及硫酸盐体系中一种多金属离子溶液或除锌以外的单金属离子溶液的深度净化方法。要制备高性能软磁铁氧体就必须采用高纯优质原材料和先进的铁氧体生产工艺。如传统陶瓷法工艺，对铁红、碳酸锰、氧化锌等原材料的纯度和原材料中的主要有害杂质元素，如k、Na、Si、Ca、Al2O3等提出了严格的要求。共沉淀法利用共沉淀反应将溶液中的多种金属离子同时沉淀以制取铁氧体粉料，该方法原料成分混合比机械混合更均匀，粒度及粒度分布易控制，粉末活性高、烧结温度降低，产品质量高。但共沉法生产厂家均采用纯金属或纯金属化合物为原料，成本较高。ZL95110609.0号专利提出由金属的矿物原料，或再生物料为原料，通过同时浸出、硫化沉淀除重金属、氟化沉淀除钙镁，然后共沉淀制取锰锌铁氧体共沉粉，该工艺原材料价格便宜、适应范围广、流程短，因此铁氧体生产成本低；但共沉粉中的有害杂质元素很难达到高性能软磁铁氧体材料的要求。为实现硫酸盐体系中Fe2+、Mn2+、Zn2+等按比例进行共沉淀，并与有害杂质元素离子彻底分离，从而实现深度净化，特提出本专利技术。本专利技术采用的方案是在0～100℃的温度下，向为0～3.5mol/L(M代表Fe、Mn、Zn等，但至少一种大于0.5mol/l)的多金属离子溶液中加入(NH4)2SO4100～700g/L，调pH值0～6，再冷却至温度0～50℃，在结晶温度下保温10～420min，然后过滤分离复盐与母液，再用少量的2～4mol/l的硫酸铵溶液洗涤复盐，得到一种具有一定金属含量比例的多金属混合复盐。这种纯净的多金属复盐是制取软磁共沉粉的优质原料。母液用碳酸氢铵-氨或碳酸氢铵沉淀铁和锰后，然后返回浸出过程，系统达到平衡时，即可确保复盐中各金属的含量比例。沉铁锰后液再回收(NH4)2SO4。本专利技术采用的是M2+-SO42--H2O体系(M代表Fe、Mn、Zn等金属)。本专利技术适用于两种或两种以上的金属离子混合溶液的复盐同时沉淀及深度除杂，同时也适合锰、铁单一金属低价离子的复盐沉淀及深度除杂。本专利技术的原理是(1)(2)(3)即(NH4)2SO4与Fe2+、Mn2+、Zn2+等金属离子的硫酸盐形成复盐沉淀，因而与溶液中的有害杂质元素离子彻底分离。本专利技术具有除杂彻底，按比例保留多种主体金属的优点，其混合复盐产品是制取优质软磁共沉粉的优质原料。是直接法制取软磁铁氧体的关键净化方法。附图说明图1本专利技术原则工艺流程图。下面结合附图详细说明本专利技术。实施例1480mL浓硫酸加入到3500mL水中，分别加入上次返回的铁锰渣178.6g(含Fe16.32％、Mn17.22％)，254g铁屑(含Fe89.2％)，275g软锰矿(含Mn36.91％、Fe8.86％)及锌烟灰46g(含Zn62.86％、Pb12.84％、Al2O37.29％)，按ZL95110606.0专利技术专利的工艺条件进行同时浸出，同时净化，得4.03L净化液，其成份(g/l)为Fe 62.97；Mn 29.4；Zn 5.87；Ca 0.002；Mg 0.002；Ni 0.035。向这种净化液中加入(NH4)2SO41998g，在20℃下维持pH值1.2搅拌1h，过滤分离得纯净混合复盐2230g，再用纯水4000ml溶解得复溶液4360ml，其成分(g/l)为Fe54.64，Mn18.08，Zn6.14，主体金属配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.29∶22.93∶7.78)与理论配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.05∶23.24∶7.71)非常接近。这种复溶液按ZL95110606.0工艺条件进行配液和共沉淀，制得共沉粉557g，其成分(重量％)为Fe 43.58，Mn 14.67，Zn 4.76，Ca 0.0086，Mg 0.013，Ni 0.028，Na 0.0020，Si 0.0016，Al 0.060，Cu 0.0098，Pb 0.0042，K 0.0067，Cl 0.010，S0.047，Cd0.00048，其杂质元素含量比常规共沉法的更低，而且主金属实际配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.16∶23.28∶7.55)与理论配比更加接近。实施例2用348.63g碳酸锰矿粉(含Mn21.16％、Fe2.61％)替代软锰矿，按实施例1的方法与条件制得净化液4180ml，其成份(g/l)为Fe 59.95，Mn 17.49，Zn13.65，Ca 0.005，Mg 0.002。向这种净化液中加入(NH4)2SO42215g，在25℃下pH值1.5搅拌1.5h，过滤分离得纯净混合复盐2202g，按实施例1的方法与条件进行复溶配液和共沉淀，制得共沉粉540g，其成分(重量％)为Fe 40.91，Mn 9.82，Zn 10.48，Ca 0.0027，Mg 0.0010，Ni 0.0017，Na 0.0054，Si 0.0017，Al 0.061，Cu 0.00057，Pb 0.0062，K 0.0068，Cl 0.0095，S 0.032，Cd 0.0019，这说明在更换原料的情况下主金属实际配比(Fe∶Mn∶Zn＝66.853∶16.043∶17.12(wt))仍与理论配比(Fe∶Mn∶Zn＝66.87∶15.81∶17.32)非常接近，其杂质元素含量比常规共沉法的更低。实施例3在100L电热搪瓷釜中先加入70.4L水，然后将9.6L浓硫酸漫漫加入其中，再分别加入上次返回的铁锰渣3.377kg(含Fe17.46％、Mn18.21％)，成分与实施例1相同的软锰矿8.0kg，铁屑6.29kg，锌烟灰0.92kg，按ZL95110606.0的工艺条件进行同时浸出，同时净化，得73L净化液，其成份(g/l)为Fe75.34，Mn 29.23，Zn 7.55，Ca 0.001，Mg 0.0027。向这种净化液中加入(NH4)2SO462.256kg，在35℃下pH值3.0搅拌75min，过滤分离得纯净混合复盐45.8kg，按实施例1的方法与条件进行复溶配液和共沉淀，制得共沉粉11.427kg，其成分(重量％)为Fe 41.71，Mn 14.23，Zn 4.39，Ca 0.012，Mg 0.0045，Ni0.038，Na 0.0015，Si 0.0014，Al 0.040，Cu 0.00028，Pb 0.0053，K 0.0035，Cl 0.0095，S 0.11，Cd 0.0015，这说明在规模放大20倍的情况下，主体金属实际配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.13∶23.59∶7.28)仍然与理论配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.05∶23.24∶7.71)非常接近，特别是杂质元素含量仍然较常规共沉法的低。权利要求1.，其特征在于在0～100℃的温度下，向为0～3.5mol/L的多金属离子溶液中加入(NH4)2SO4100～700g/L，调pH值0～6，再冷却至温度0～50℃，在结晶温度下保温10～420min，然后过滤分离复盐与母液，再用少量的2～4mol/l的硫酸铵溶液洗涤复盐，得到一种具有一定金属含量比例的多金属混合复盐。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述多金属离子的溶液是Fe2+、Mn2+、Zn2+等性质相似的两种或两种以上金属离子的混合溶液或除锌以外的单金属离子溶液。3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
硫酸盐体系中多金属离子溶液的深度净化方法，其特征在于：在０～１００℃的温度下，向［Ｍ↑［２＋］］为０～３．５ｍｏｌ／Ｌ的多金属离子溶液中加入（ＮＨ↓［４］）↓［２］ＳＯ↓［４］１００～７００ｇ／Ｌ，调ｐＨ值０～６，再冷却至温度０～５０℃，在结晶温度下保温１０～４２０ｍｉｎ，然后过滤分离复盐与母液，再用少量的２～４ｍｏｌ／ｌ的硫酸铵溶液洗涤复盐，得到一种具有一定金属含量比例的多金属混合复盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐谟堂，杨声海，彭长宏，唐朝波，廖新仁，张保平，何静，姚维义，鲁君乐，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]