湿法炼锌中Fe(Ⅲ)水热水解为赤铁矿的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:goldsir1
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目前,湿法炼锌过程产生大量废弃铁渣引起的环境污染问题已引起行业内人士的高度关注。赤铁矿渣因性质稳定、铁含量高、比重大等特点而具备潜在利用价值,是现阶段湿法炼锌锌铁分离过程中最为理想的一种沉铁渣。赤铁矿法沉铁主要包括亚铁氧化及三价铁水解沉铁两个过程。其中三价铁水解是赤铁矿法沉铁的关键。本论文以含Fe(Ⅲ)的硫酸盐溶液作为研究对象,开展了Fe(Ⅲ)水热水解赤铁矿的研究,主要研究内容及研究成果如下:(1)在Fe2(SO43-H2O体系中开展了Fe(Ⅲ)水热水解赤铁矿的实验研究。考察了反应温度、反应时间、初始Fe(Ⅲ)浓度、搅拌转速、始酸浓度等宏观技术参数对Fe(Ⅲ)水热水解沉铁过程的影响规律,并利用激光分析粒度仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等现代分析测试手段对所得沉铁渣进行了物理化学性质的检测与表征。结果表明:升高反应温度、延长反应时间、降低初始Fe(Ⅲ)浓度及始酸浓度对Fe(Ⅲ)水热水解赤铁矿具有明显促进作用,不仅有利于提高沉铁率,而且能有效抑制亚稳态铁物相如碱式硫酸铁、草黄铁矾的生成,并降低赤铁矿渣中的杂质硫含量,有助于形成高纯度的赤铁矿渣;搅拌转速主要对赤铁矿渣形貌及粒度影响较为显著。(2)在Fe2(SO43-ZnSO4-H2O体系中对Fe(Ⅲ)水热水解赤铁矿过程展开了进一步的深入研究,考察了反应温度、反应时间、初始Fe(Ⅲ)浓度、锌离子浓度、氧化铁晶种用量等对Fe(Ⅲ)水解沉铁过程的影响规律。所得优化技术参数为:反应温度200℃、反应时间4h、初始Fe(Ⅲ)浓度15g/L、锌离子浓度80g/L、搅拌速率400r/min、晶种用量25g/L。该条件下反应沉铁率可达96%以上,所得赤铁矿渣含铁高于64%,含硫低于1.6%,含锌约0.2%。(3)Fe(Ⅲ)水热水解赤铁矿反应过程中较易形成草黄铁矾、碱式硫酸铁,二者均为亚稳态铁物相,在升高反应温度、延长反应时间的情况下会向稳定物相赤铁矿发生转化,并可有效增加赤铁矿渣的含铁量,降低其含硫量。(4)Fe(Ⅲ)水热水解赤铁矿过程中,硫酸锌的存在能降低溶液中酸的活度,显著提升Fe(Ⅲ)沉铁速度和沉铁率,并且能有效扩大赤铁矿的稳定区间,对赤铁矿的形成起到了非常关键的作用,硫酸锌浓度的增加不会影响锌的入渣率。结合Fe2(SO43-H2O、Fe2(SO43-ZnSO4-H2O两个体系可知,硫酸锌的存在能适当提高Fe(Ⅲ)水解赤铁矿的初始Fe(Ⅲ)上限浓度,并缩短沉铁反应时间。
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