一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法技术

本发明专利技术涉及一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法，属于湿法冶金技术领域。本发明专利技术在密闭反应釜内，湿法炼锌赤铁矿渣加入到硫酸溶液中，通入二氧化硫气体进行还原浸出，得到浸出液和硫酸钙渣；其中浸出液中含有硫酸亚铁、硫酸锌和硫酸铜；浸出液中加入硫化亚铁反应以沉淀分离锌和铜，得到锌铜铁混合硫化物和净化液，其中净化液中含有硫酸亚铁；净化液中添加纯硫酸以提高净化溶液中硫酸浓度至预设硫酸浓度，采用低温冷冻结晶方法得到高纯七水硫酸亚铁产品和含低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液，高纯七水硫酸亚铁产品用于制备三元电池，含低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液返回进行还原浸出。本发明专利技术有效实现了湿法炼锌赤铁矿中有价金属锌、铜的回收及铁的高质化利用，且无废水、废渣的产生。产生。

【技术实现步骤摘要】
一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法


[0001]本专利技术涉及一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法，属于湿法冶金


技术介绍

[0002]铁闪锌矿在成矿过程中，铁、铟以类质同象取代闪锌矿中的锌原子，采用机械磨矿和选矿的方法难以使锌、铁、铟分离，导致选矿产出的锌精矿含铁较高，并伴生有较高含量的铟、铜等金属。在冶炼过程中，由于锌精矿中的铁与锌镶嵌共存，在焙烧的条件下，不可避免的产生大量铁酸锌。常规浸出流程，铁酸锌在中性浸出过程不被破坏，与未被溶解的氧化锌，以及几乎全部的铁、铟、铜留在中性浸出渣中。
[0003]为了破坏铁酸锌以便回收锌和铟，通常需采用回转窑挥发法或热酸浸出技术进行处理。回转窑挥发法能有效破坏铁酸锌，产出氧化锌和氧化铟返回炼锌流程回收锌铟。然而，回转窑挥发法能耗高，锌铟回收率低，大量铜进入窑渣，难以回收，且挥发过程产出低浓度二氧化硫烟气难以治理。热酸浸出是破坏铁酸锌的一种有效方法，锌、铁、铟一同进入溶液中，并且铁大部分以Fe
3+
形式存在，导致铁分离回收困难。目前，从这种溶液中分离铁的方法主要为黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法。采用黄钾铁矾法分离铁时，铟和铁一同进入黄钾铁矾渣，然后采用挥发法从铁矾渣中回收铟。针铁矿法需先将溶液中的Fe
3+
还原为Fe
2+
，用中和水解法回收铟，得到富铟渣。沉铟后液继续中和至pH为2.5～4.2，在85～90℃条件下采用空气氧化除铁，得到针铁矿渣。然而，上述两种热酸浸出除铁方法铁渣含铁低，渣量大，得到的铁渣无法利用。赤铁矿法可有效的提高了锌、铟的回收率，可实现铁渣的无害化与减量化，且赤铁矿法沉铁渣含铁高(55～60wt％)，具有资源化利用的潜在优势。但由于赤铁矿渣含有一定量硫(2～5wt％)，无法直接出售给钢铁厂作为炼铁原料，日本饭岛冶炼厂赤铁矿沉铁渣目前主要出售给水泥厂。
[0004]伴随环保要求的日益提高以及赤铁矿法沉铁技术在国内的逐步推广应用，湿法炼锌赤铁法沉铁渣的资源化利用受到广泛关注。在实现湿法炼锌过程中锌铁清洁高效分离的同时，如何实现铁渣的资源化利用，尤其是具备资源化利用潜在优势的赤铁矿渣的高值化利用问题值得深入研究。

技术实现思路

[0005]针对在实现湿法炼锌过程中锌铁清洁高效分离的同时，如何实现铁渣的资源化利用的问题，本专利技术提供了一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法，即采用全湿法冶金工艺，将赤铁矿渣中的锌与铜回收、铁制备成高纯七水硫酸亚铁产品，并获得高质硫酸钙渣，从而实现湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用，达到固废铁高值化及无废水、废渣的清洁处理。
[0006]一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法，具体步骤如下：
[0007](1)在密闭反应釜内，湿法炼锌赤铁矿渣加入到硫酸溶液中，通入二氧化硫气体进
行还原浸出，得到浸出液和硫酸钙渣；其中浸出液中含有硫酸亚铁、硫酸锌和硫酸铜；
[0008](2)浸出液中加入硫化亚铁反应以沉淀分离锌和铜，得到锌铜铁混合硫化物和净化液，其中净化液中含有硫酸亚铁；
[0009](3)净化液中添加纯硫酸以提高净化溶液中硫酸浓度至预设硫酸浓度，采用低温冷冻结晶方法得到高纯七水硫酸亚铁产品和含低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液，高纯七水硫酸亚铁产品用于制备三元电池，含低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液返回步骤(1)进行还原浸出。
[0010]所述步骤(1)硫酸溶液与湿法炼锌赤铁矿渣的液固比mL:g为5～6:1。
[0011]所述还原浸出的温度为60～80℃，时间为2～3h。
[0012]所述密闭反应釜内二氧化硫气体的压强为0.15～0.20Mpa。
[0013]所述步骤(1)浸出液中硫酸浓度为20～40g/L、亚铁浓度为85～105g/L、三价铁的浓度小于1g/L。
[0014]所述步骤(2)硫化亚铁的摩尔量与浸出液中锌和铜的总摩尔量之比为1.1～1.3:1。
[0015]所述步骤(2)反应温度为60～80℃，时间为30～50min。
[0016]所述步骤(2)锌铜铁混合硫化物锌、铜、铁和硫的质量百分比之和为97～99％，净化液中铁离子浓度为88～108g/L。
[0017]所述步骤(3)预设硫酸浓度为120～150g/L，低温冷冻结晶温度为
‑
15～
‑
10℃，时间为20～30min。
[0018]高纯七水硫酸亚铁产品的纯度大于96％，含低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液中亚铁离子的浓度为30～40g/L。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020](1)有价金属再回收：本专利技术通过硫酸溶解湿法炼锌赤铁矿渣中的赤铁矿和其夹杂的锌、铜等有价金属的硫酸盐，通过硫化法分离回收有价金属，同时净化硫酸亚铁溶液，实现了湿法炼锌工业中赤铁矿中有价金属的再回收；
[0021](2)铁高值化利用：本专利技术浸出过程利用二氧化硫的还原性，在不引入其他物质的同时，将溶液中三价铁同步还原为二价铁，以利于后续的锌、铜分离和制备高纯度硫酸亚铁结晶；硫酸亚铁冷冻结晶过程通过添加纯硫酸方法优化了本领域公开的冷冻结晶方法，提高了硫酸亚铁结晶效率，降低了结晶后液中铁浓度，同时获得可返回工艺流程使用的低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液，所得硫酸亚铁可作为生产三元电池的原材料，实现了铁高值化利用，
[0022](3)冶炼过程清洁高效：本专利技术采用全湿法工艺，且反应温度低，能耗低；浸出剂硫酸可循环利用，铁转化为硫酸亚铁产品，浸出渣为高品质硫酸钙，无废水与废渣排放。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0024]实施例1：以湿法炼锌赤铁矿渣为原料，其中铁含量57.88％、锌含量1.22％、铜含量0.0046％、钙含量0.015％，且铁主要以赤铁矿形式存在、锌、铜、钙主要以硫酸盐形式存在；
[0025]一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法，具体步骤如下：
[0026](1)在密闭反应釜内，湿法炼锌赤铁矿渣加入到浓度120g/L为硫酸溶液中，通入二氧化硫气体维持密闭反应釜内压强为0.20Mpa，在温度80℃下进行还原浸出2h，得到浸出液和硫酸钙渣；其中硫酸溶液与湿法炼锌赤铁矿渣的液固比mL:g为6:1；浸出液中含有硫酸亚铁、硫酸锌和硫酸铜，硫酸浓度为22g/L、亚铁浓度为85.7g/L、三价铁的浓度为0.72g/L；硫酸钙渣中二水硫酸钙质量含量为98.1％；
[0027](2)浸出液中加入硫化亚铁，在温度70℃下反应30min以沉淀分离锌和铜，得到锌铜铁混合硫化物和净化液，其中硫化亚铁的摩尔量与浸出液中铜和锌总摩尔量之比为1.3:1；锌铜铁混合硫化物中锌、铜、铁和硫的质量百分比之和为98.9％，净化液中含有硫酸亚铁，亚铁离子浓度为88.1g/L；
[0028](3)净化液中添加纯硫酸以提高净化溶液中硫酸浓度至预设硫酸浓度(140g/L)，采用低温冷冻结晶方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)在密闭反应釜内，湿法炼锌赤铁矿渣加入到硫酸溶液中，通入二氧化硫气体进行还原浸出，得到浸出液和硫酸钙渣；其中浸出液中含有硫酸亚铁、硫酸锌和硫酸铜；(2)浸出液中加入硫化亚铁反应以沉淀分离锌和铜，得到锌铜铁混合硫化物和净化液，其中净化液中含有硫酸亚铁；(3)净化液中添加纯硫酸以提高净化溶液中硫酸浓度至预设硫酸浓度，采用低温冷冻结晶方法得到高纯七水硫酸亚铁产品和含低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液，高纯七水硫酸亚铁产品用于制备三元电池，含低浓度硫酸亚铁的硫酸溶液返回步骤(1)进行还原浸出。2.根据权利要求1所述湿法炼锌赤铁矿渣的资源综合利用方法，其特征在于：步骤(1)硫酸溶液与湿法炼锌赤铁矿渣的液固比mL:g为5～6:1。3.根据权利要求1或2所述湿法炼锌赤铁矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏昶，李春林，邓志敢，李兴彬，李旻廷，樊刚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：