一种分步控制体系pH和Eh除铁锰的方法技术

本申请提供一种分步控制体系pH和Eh除铁锰的方法，涉及湿法冶金领域。该方法包括：向含有Fe

【技术实现步骤摘要】
一种分步控制体系pH和Eh除铁锰的方法


[0001]本申请涉及湿法冶金领域，尤其涉及一种分步控制体系pH和Eh除铁锰的方法。

技术介绍

[0002]有色金属的湿法冶炼过程中一般采用酸性溶液将矿石中有价金属溶出，同时矿石中的一些铁锰杂质元素也会随之而出，这些杂质元素会直接影响到下游工序的稳定和产品质量，一般都需要对溶液进行净化进而将杂质离子脱除。在铜、钴、锌、镍等各类重有色金属的湿法冶炼中，大多采用沉淀或萃取等方法将杂质脱除。
[0003]国内外学者针对铁锰离子的脱除开展了较多研究，其中铁离子脱除的主要工艺方法有：SO2/O2催化氧化法、黄钾铁矾法、针铁矿法和中和水解沉淀法等，这些方法均能够将浸出液中铁有效脱除，但存在渣量大等问题，而且一般只能脱除铁元素，不能将锰元素有效脱除。针对锰离子脱除的主要是采用强氧化剂(氯气、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾)将二价锰离子氧化成二氧化锰沉淀脱除，但各种氧化剂的特性不同，适用工艺条件差异较大，且效果均不够理想，处理成本高，工业化应用难度大。
[0004]中国专利CN 114317963 A公开了一种分段催化氧化高效除铁的工艺方法，其主要是采用分段催化氧化方法脱除溶液中铁离子，并没有对锰离子进行脱除。
[0005]类似此类单一除铁或单一除锰的方法较多，但同时除铁锰的技术方法不多，主要有以下几种：
[0006]中国专利CN 112978897 A公开了锌冶炼过程溶液的除铁锰方法，通过将锌溶液中的铁离子和锰离子进行催化氧化反应而脱除。该技术专利虽然为同时除铁锰的技术方法，但其只限于针对锌冶炼过程中Fe
2+
含量为1～8g/L、Mn
2+
含量为5～30g/L的溶液，实际除铁锰效果并不理想，除锰后液残余Mn
2+
浓度仍能达到～1g/L，脱除深度不够高。而且该专利仅提到通过控制氧化还原电位进行催化氧化反应，未阐明体系氧化还原电位和pH具体的调控方法，对过程控制不够明晰。再次，该专利催化剂用量主要是根据溶液中铁和锰离子总摩尔数或溶液重量来确定，未涉及催化剂与氧化剂的比例、催化剂与氧化剂的加入速率及加入方式等。除此之外，其最佳反应温度为50
‑
90℃，压力为0.8～1.2MPa，需要加热和密闭容器，反应条件不够温和，反应设备不够简单。总之，该专利技术虽然能够将溶液中锰离子进行一定程度的脱除，但存在残余铁锰离子浓度高，过程控制不明晰、工艺条件不够温和等问题和不足。
[0007]中国专利CN 113862491 A公开了一种高硅钴盐浸出浆液同步除铁、锰、铝、硅的方法，通过向高硅钴盐浸出浆液中直接加入氧化剂，将浸出浆液中的铁全部氧化为Fe
3+
、Mn
2+
氧化为MnO2，再加入碱液逐步调节体系pH＝3.0～3.5进行陈化反应，最后固液分离获得除杂后高硅钴盐溶液和滤渣。该技术中加入的氧化剂会引入Na
+
和K
+
等杂质离子；反应过程保持温度至55～70℃将导致较高的能源消耗，存在引入杂质离子和处理成本高的问题。
[0008]中国专利CN 113716759 A公开了一种高效去除农村地下水中氟、铁、锰的方法，其通过吸附除氟、曝气氧化除铁锰。该技术仅适宜于氟、铁、锰含量较低的水体，应用范围有
限；而且处理能力较小，适合于农村供水量小的地方，不适合工业大型化应用。
[0009]除此之外，现有工艺技术都未考虑氧化和沉淀过程中铁锰离子间内在的联系，也未考虑反应过程中气体的回用情况。

技术实现思路

[0010]本申请的目的在于提供一种分步控制体系pH和Eh除铁锰的方法，通过协同催化氧化—中和共沉淀两步控制体系pH和Eh来脱除铁锰离子，同时将含SO2反应废气(其中SO2来源于添加剂本身或添加剂发生反应产生)返回至中和剂浆化槽进行自循环吸收回用，以解决现有除铁锰工艺中铁锰离子脱除效果差，过程控制难度大，残余SO2未回收利用，造成空气污染等一系列问题。
[0011]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
[0012]一种分步控制体系pH和Eh除铁锰的方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1—铁锰离子协同催化氧化：向含有Fe
2+
和Mn
2+
的待处理溶液中添加中和剂维持pH值为1.5～3.0，同时通入含氧气体和添加剂，开始Fe
2+
和Mn
2+
的协同催化氧化反应，体系氧化还原电位Eh达到700mv后，继续保持上述操作并控制氧化还原电位Eh不小于700mv条件下完成铁锰离子协同催化氧化反应；所述待处理溶液为湿法炼铜过程中产生Mn
2+
浓度小于等于5g/L、Fe
2+
浓度小于等于15g/L的酸性铜溶液；
[0014]Mn
2+
的氧化还原电位高于Fe
2+
的氧化还原电位，在Fe
2+
和Mn
2+
共存的体系氧化过程中一般会先氧化Fe
2+
后氧化Mn
2+
，而且Mn
2+
氧化难度远远大于Fe
2+
，这就使得Fe
2+
不断被氧化，而Mn
2+
却迟迟未能被氧化。申请人在研究中发现，Fe
2+
和Mn
2+
催化氧化程度与体系的pH值和氧化还原电位Eh密切相关，进一步研究发现：Fe
2+
和Mn
2+
催化氧化程度是由体系氧化还原电位Eh决定的，而体系氧化还原电位Eh受体系pH、气体浓度、气液混合程度、反应时间、温度、离子种类和浓度等多种因素影响，如果控制不好很难将离子氧化，而且pH的提高会导致电位降低，不利于体系电位的升高。研究发现如果把整个过程根据pH值分为氧化和沉淀两步控制，体系氧化还原电位Eh将更加易于控制，能够加快Fe
2+
和Mn
2+
离子的催化氧化速率，强化Fe
2+
和Mn
2+
催化氧化效果。为此，提出了分步控制体系pH和Eh脱除铁锰离子的方法，该方法与现有技术具有不同的技术构思。而且申请人在研究中还发现，Fe
2+
的存在会提高Mn
2+
的氧化效果，Mn
2+
的存在会加快Fe
2+
的氧化速率，这主要是由于Fe
2+
和Mn
2+
氧化过程中有相互促进的作用。鉴于此现象，申请人提出先将铁锰离子进行协同催化氧化，进一步提高铁锰脱除率，具体来讲就是通过控制催化氧化pH值，同时通过控制体系Eh超过700mv，这样就可以利用SO2/O2的强氧化性将Fe
2+
和Mn
2+
进行协同催化氧化，该方法实现的铁锰离子协同催化氧化是本申请所要实现的重要技术目标之一。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分步控制体系pH和Eh除铁锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1—铁锰离子协同催化氧化：向含有Fe
2+
和Mn
2+
的待处理溶液中添加中和剂维持pH值为1.5～3.0，同时通入含氧气体和添加剂，开始Fe
2+
和Mn
2+
的协同催化氧化反应，体系氧化还原电位Eh达到700mv后，继续保持上述操作并控制氧化还原电位Eh不小于700mv条件下完成铁锰离子协同催化氧化反应；所述待处理溶液为湿法炼铜过程中产生Mn
2+
浓度小于等于5g/L、Fe
2+
浓度小于等于15g/L的酸性铜溶液；步骤2—铁锰离子中和共沉淀：继续向上述体系中通入所述含氧气体和所述添加剂，维持体系氧化还原电位Eh为700mv以上，然后添加所述中和剂调整体系pH值为3.0～5.0，进行多离子的中和共沉淀反应得到铁锰渣浆；步骤3—固液分离去除铁锰：将所述铁锰渣浆通过浓密机浓密后形成浓密底流和浓密上清液，浓密底流经压滤机压滤后形成压滤湿渣和压滤后液；压滤后液与浓密上清液合并为除铁锰后液，送入下一工序；压滤湿渣洗涤后转进入渣处理工序。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1和所述步骤2中反应废气自循环回用，具体包括：步骤1反应后的废气鼓入步骤1中使用的中和剂浆化槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦树辰，李相良，郑朝振，冯亚平，王海北，张骄，刘三平，孙剑，郭纵，王振银，赵旭，邵腾飞，苏立峰，刘敬智，
申请(专利权)人：北方矿业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：