一种去除有色金属溶液中铁元素的方法技术

本发明专利技术涉及一种去除有色金属溶液中铁元素的方法，步骤如下：1)测定有色金属溶液中亚铁离子浓度；2)当有色金属溶液中亚铁离子浓度≤100mg/L时，向有色金属溶液中加入白云石粉末和分散剂，在25～55℃、常温常压下匀速震荡搅拌反应120min后静置，随后固液分离；当有色金属溶液中亚铁离子浓度＞100mg/L时，向有色金属溶液中加入碳酸钙粉末或白云石粉末，在25～55℃、常压下匀速震荡搅拌反应240min后静置，随后固液分离。本发明专利技术能够在温和的条件下快速从有色金属溶液中分离出铁元素，所用原料白云石、碳酸钙等来源广泛、价格低廉，操作简单，效果显著，并且不引入新的杂质。

A method for removing iron elements in non-ferrous metal solution

The invention relates to a method for removing non-ferrous metal solution of iron steps are as follows: 1) the determination of the concentration of ferrous ions of nonferrous metals in the solution; 2) when the non-ferrous metal solution of ferrous ion concentration is less than or equal to 100mg/L, to the non-ferrous metal solution adding dolomite powder and a dispersant, at 25~55 DEG C and under normal temperature and pressure uniform mixing shock after reaction of 120min static, then the solid-liquid separation of nonferrous metals; when ferrous ion concentration in the solution, 100mg/L, to add calcium carbonate powder or dolomite powder of nonferrous metals in solution at 25~55 DEG C under atmospheric pressure uniform Cuncussion stirring reaction after 240Min incubation, followed by solid-liquid separation. The invention can rapidly separate iron elements from non-ferrous metal solution under mild conditions. The raw materials, dolomite and calcium carbonate are widely distributed, low in price, simple in operation, and effective, and do not introduce new impurities.

【技术实现步骤摘要】
一种去除有色金属溶液中铁元素的方法
本专利技术属于湿法冶金
，具体涉及一种去除有色金属溶液中铁元素的方法。
技术介绍
铁作为地壳中最丰富的元素之一，常常与矿体中其它有色金属共存。去除铁杂质成分是生产纯有色金属的必要工艺步骤。除铁工艺众多，但化学沉淀法是目前广泛应用的一种方法，其主要包括黄钾铁矾除铁法、针铁矿除铁法及赤铁矿法，但这些传统的除铁法往往过程比较复杂，条件苛刻，能耗大。黄钾铁矾除铁法是使锌浸出液中的铁在热酸浸条件下形成黄铁矾类晶体沉淀而被除去的方法，黄钾铁矾法中黄铁矾的分子式为MFe(SO4)2(OH)6，式中M代表一价离子，如K+、Na+、Rb+、Cs+、Li+、Ag+、NH4+、H3O+等。锌热酸浸出液中的硫酸铁在碱金属存在下，溶液接近沸腾温度时，便转变成黄铁矾晶体析出，析出的晶体经沉淀、过滤除去。为了尽可能去除铁元素，在反应的过程中需要添加中和剂来维持pH值在1.5左右，同时反应温度需要维持在一个接近溶液沸点的较高温度，此方法会消耗大量的试剂和能量。针铁矿除铁法中铁主要是以α-FeOOH和β-FeOOH的形态从溶液中析出，针铁矿法工艺可在常压下进行，温度维持在70-100℃的范围，且结晶体大，夹带有价金属少，易于过滤，但反应过程中Fe2+转换为Fe3+的过程缓慢，处理时间长，基本上在24h以上，且沉淀物中阴阳离子夹带多，降低了铁渣作为副产品的价值。赤铁矿法主要是在去除其他杂质离子后在温度为200℃、压力为1.7-2.0MPa下向高压釜内通氧，将亚铁离子氧化,以赤铁矿(Fe2O3)形态沉淀脱除。此法铁渣量少，有价金属回收率高，能综合回收多种有价金属，但需要昂贵的高压设备，操作条件较难控制。因此，需要寻找一种去除铁杂质效率高、有价金属损失率小、工艺简单、节能环保的除铁方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种操作简便、可在温和条件下迅速分离出有色金属溶液中铁元素的方法，并且不引入其他杂质。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种去除有色金属溶液中铁元素的方法，其步骤如下：1)测定有色金属溶液中亚铁离子浓度(如采用国标HJ/T345-2007邻菲罗啉分光光度法测定)；2)当有色金属溶液中亚铁离子浓度≤100mg/L时，向有色金属溶液中加入白云石粉末和分散剂，白云石粉末中CaMg(CO3)2摩尔量与亚铁离子摩尔量比为1:1，在25～55℃、常压下匀速震荡搅拌反应120min后静置，随后固液分离除去溶液中的铁元素；当有色金属溶液中亚铁离子浓度＞100mg/L时，向有色金属溶液中加入碳酸钙粉末或白云石粉末，碳酸钙粉末中CaCO3或白云石粉末中CaMg(CO3)2摩尔量与亚铁离子摩尔量之比为1:1，在25～55℃、常压下匀速震荡搅拌反应240min后静置，随后固液分离除去溶液中的铁元素。按上述方案，步骤1)所述有色金属溶液为含有铜、镍、镉、锰中的一种或多种元素的溶液。按上述方案，步骤2)所述白云石粉、碳酸钙粉末由原矿粉碎得到，粒径≤50μm。白云石粉来自白云石矿，碳酸钙粉末来自方解石矿。按上述方案，步骤2)所述匀速震荡搅拌条件为以200～300rpm的转速进行搅拌。按上述方案，步骤2)所述分散剂为石英砂、硅微粉、蛇纹石、碳酸镁、硅酸钙、滑石粉中的一种，分散剂与白云石粉质量比为0.8～1.2：1。本专利技术反应机理如下：CaCO3+FeSO4→CaSO4+FeCO3(a)CaMg(CO3)2+FeSO4→MgCO3↓+CaSO4+FeCO3(b)碳酸钙(CaCO3)粉末或白云石粉[CaMg(CO3)2]与二价铁离子反应生成碳酸亚铁，这个反应在25～55℃便可进行，生成的碳酸亚铁在有氧条件下加热能够快速生成氢氧化铁沉淀。本申请人通过探究发现二价铁离子能够在白云石粉末表面与其发生反应并快速氧化成三价铁离子，在加温的条件下能加速其转化速率，且整个转化过程中不需要加压充氧等复杂的过程，反应后产物沉降性能好，通过短时间的静置沉淀即可达到固液分离的效果，全过程效果显著、设备简易、操作简单、绿色环保无污染且不引入其他杂质离子。本专利技术的有益效果在于：本专利技术能够在温和的条件下(25～55℃)快速从有色金属溶液中分离出铁元素，所用原料白云石、碳酸钙等来源广泛、价格低廉，操作简单，效果显著，能够除去有色金属溶液中的铁元素，并且不引入新的杂质。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1使用硫酸铜(CuSO4·5H2O)和硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)药剂配制成含Cu2+和Fe2+浓度均为100mg/L的混合溶液，取100mL混合溶液于150mL的锥形瓶中，按方程式(b)摩尔比进行计算，添加的白云石粉末[CaMg(CO3)2]的含量为0.03295g，同时添加0.03g第三相物质(碳酸镁、硅酸钙、硅微粉、石英、蛇纹石、滑石粉中的一种)，溶液加热至50℃，震荡搅拌速度250rpm，反应时间2h，反应后静置2h，取上层清液运用火焰原子吸收分光光度计测定溶液中Cu元素和Fe元素的浓度，处理后实验效果如下表1。表1不同第三相物质对铜铁去除率影响由表1可知，铁的去除率在90％以上，铜的残留量在90％以上。使用这一系列的分散剂主要是它们不会与铜离子发生反应，分散剂的添加降低了白云石与铜离子结合的概率，使得铜的损失率相较于未添加分散剂时有了较大的降低。不同分散剂对结果的微小差异主要是由不同种类分散剂的粒径及其理化性质决定的。以石英砂和碳酸镁粉末为例，使用石英砂时，铁的去除率为94.93％，铜的损失率为3.44％，使用碳酸镁粉末时，铁的去除率为97.22％，铜的损失率为10.36％，这个差异的出现主要是因为，石英砂粒径在1mm左右，且理化性质稳定，不会与亚铁或铜离子发生反应，仅仅是分散的作用，而碳酸镁粉末的粒径在30～50μm的范围，比面积较石英砂大，可以有一定的物理吸附的作用，且呈弱碱性，对铁的去除有一定的正面作用，但同时除了起到一定的分散作用也会与少量的铜离子结合增加了铜的损失率。实施例2使用硫酸铜(CuSO4·5H2O)和硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)药剂配制成三份混合溶液，每份混合溶液含Cu2+和Fe2+浓度相同，Fe2+浓度分别为250、500、1000mg/L。各取100mL混合液于150mL的锥形瓶中，按方程式(a)摩尔比进行计算，白云石粉末[CaMg(CO3)2]的添加量分别为0.0824g、0.1646g、0.3294g，加热至50℃，震荡搅拌速度250rpm，反应4h后静置2h，取上层清液运用火焰原子吸收分光光度计测定溶液中Cu和Fe的浓度。实验效果如表2。表2不同溶度下铜铁去除率变化由表2可知，铁的去除率在90％以上，铜的残留量在90％以上，实现了从铜溶液中去除铁元素的目的。以上实验数据说明使用白云石粉或碳酸钙粉末去除含铜溶液中的铁元素这个方法在一个较大的浓度范围(100～1000mg/L)内均是有效的，随着初始浓度的增加，铜的损失率降低，但铁的去除率也有所降低，说明在高浓度范围下铁与白云石或碳酸钙粉末反应不太完全，可适当的增加白云石或碳酸钙的量、延长反应时间来达到一个较好的处理效果。实施例3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除有色金属溶液中铁元素的方法，其特征在于，步骤如下：1)测定有色金属溶液中亚铁离子浓度；2)当有色金属溶液中亚铁离子浓度≤100mg/L时，向有色金属溶液中加入白云石粉末和分散剂，白云石粉末中CaMg(CO3)2摩尔量与亚铁离子摩尔量比为1:1，在25～55℃、常压下匀速震荡搅拌反应120min后静置，随后固液分离除去溶液中的铁元素；当有色金属溶液中亚铁离子浓度＞100mg/L时，向有色金属溶液中加入碳酸钙粉末或白云石粉末，碳酸钙粉末中CaCO3或白云石粉末中CaMg(CO3)2摩尔量与亚铁离子摩尔量之比为1:1，在25～55℃、常压下匀速震荡搅拌反应240min后静置，随后固液分离除去溶液中的铁元素。

【技术特征摘要】
1.一种去除有色金属溶液中铁元素的方法，其特征在于，步骤如下：1)测定有色金属溶液中亚铁离子浓度；2)当有色金属溶液中亚铁离子浓度≤100mg/L时，向有色金属溶液中加入白云石粉末和分散剂，白云石粉末中CaMg(CO3)2摩尔量与亚铁离子摩尔量比为1:1，在25～55℃、常压下匀速震荡搅拌反应120min后静置，随后固液分离除去溶液中的铁元素；当有色金属溶液中亚铁离子浓度＞100mg/L时，向有色金属溶液中加入碳酸钙粉末或白云石粉末，碳酸钙粉末中CaCO3或白云石粉末中CaMg(CO3)2摩尔量与亚铁离子摩尔量之比为1:1，在25～55℃、常压下匀速震荡搅拌反应240min后静置，随后固液分离除去溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张其武，胡慧敏，李学伟，李钊，黄鹏武，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42