一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，該方法包括以下步驟：采用均相結(jié)晶法制備納米磁性晶種，以納米磁性晶種為籽晶誘導(dǎo)浸出液或電解陽極液中的鐵離子水解結(jié)晶、長大，并通過外加磁場誘導(dǎo)晶體結(jié)構(gòu)定向排列，使得結(jié)晶產(chǎn)物不僅具有較大的粒度，而且具有較強的磁性，最后通過磁分離技術(shù)實現(xiàn)鐵離子水解產(chǎn)物的分離。該方法實現(xiàn)了鎳礦浸出液或電解陽極液中鐵離子的快速、高效分離，有效提高了資源利用率，且設(shè)備和流程操作簡單、經(jīng)濟高效，滿足工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在濕法冶金過程中，常常使用酸性溶液浸礦石，礦物中的鐵經(jīng)常是以三價或者二價離子形式進入溶液。由于鐵在進行電沉積等后續(xù)工藝時存在較大危害，因此除鐵是濕法冶金中最為普遍和重要的一道工序。為了從含鐵高的溶液中沉鐵，自上世紀60年代末以來，黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法作為新的沉鐵方法先后在工業(yè)上獲得應(yīng)用。
[0003]黃鐵礬是一種硫酸鹽礦物，它的晶體很小而且非常少見，具有玻璃光澤。黃鐵礬呈純淡黃色或黃色，屬六方晶系，板狀或假立方明礬石型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a=0.721nm, e=l.703nm, Z=3。黃鐵帆的分子式可以寫成A2 [Fe6 (SO4)4 (OH)12]或 AFe3(SO4)2(OH)6,或 A20.3Fe203.4S03.6H20，一價陽離子A既可以是K+，Na+，NH4+,也可以是Ag+、Rb+、l/2Pb2+等。例如:黃氨鐵礬:
NH4Fe1(SO4)2(OH)i ;黃鉀鐵礬:CSO4、COff)5 ;黃鈉鐵礬:.VoFe3CSO4MOH)5 ;草黃鐵礬:(H5O)Fe3(SO4)1(OH)i。處理鎳電解陽極液中和水解除鐵所產(chǎn)出的高鎳鐵渣時，采用硫酸溶解一氯酸鈉氧化一黃鉀鐵礬除鐵。雖然鐵礬類鐵渣成分穩(wěn)定，沉降、過濾及洗滌性能良好，液固分離容易進行，除鐵效果好。但是黃鉀鐵礬渣量大，硫酸消耗多，鐵渣大量堆積，占用大量土地資源，環(huán)境污染嚴重。
[0004]針鐵礦法始于二十世紀七十年代，由比利時老山公司巴倫廠發(fā)展和應(yīng)用，1973年，我國開始進行針鐵礦法試驗研究，并于1995年在水口山礦務(wù)局第四冶煉廠投入工業(yè)生產(chǎn)。針鐵礦法相較于黃鉀鐵礬法具有很大的優(yōu)勢，首先針鐵礦法適合于多種酸性介質(zhì)浸出液(硫酸、鹽酸、硝酸等)，其次除鐵作業(yè)對溫度和壓強要求較低。鐵離子在不同的體系中其沉淀形式不同，在硫酸鹽溶液中鐵離子主要以a-FeOOH形式沉淀，而在鹽酸介質(zhì)中主要以β -FeOOH形式沉淀。
[0005]Fe2O3-H2O系的平衡圖表明:針鐵礦只有在Fe3+濃度很低的情況下才能生成，因此Fe3+要想以針鐵礦a-FeOOH形式沉淀，必須保證Fe3+濃度始終維持在很低狀態(tài)。濕法冶金浸出液中鐵離子的去除率，取決于所形成沉淀的溶解度，而沉淀物的溶解度又取決于混合物中最容易溶解的混合物的溶解度。鐵合物熱力學(xué)研究表明:只有當(dāng)溶液中的Fe3+濃度降低到一定值時，針鐵礦沉淀才可能形成。
[0006]赤鐵礦沉淀以a -Fe2O3和Y -Fe2O3兩種結(jié)晶形式存在。天然赤鐵礦在化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)上屬于α -Fe2O3,晶體屬于三方晶系，是順磁性的，而Y-Fe2O3是鐵磁性。在鐵離子水解沉淀過程中，首先形成的是類似針鐵礦的化合物，繼轉(zhuǎn)變成水赤鐵礦(a -Fe2O30.5Η20)，最終形成第三級產(chǎn)物Y型赤鐵礦。Fe2O3-SO3-H2O體系中200°C高溫下的等溫線表明:在200°C條件下，鐵離子大部分以Fe2O3形式沉淀析出。
[0007]雖然這些方法基本解決了濕法冶金中的固液分離問題，鐵的沉淀結(jié)晶好，并可取消浸出時對鐵溶解量的限制。但是它們都存在各自的缺陷:黃鐵礬法的缺點是渣量大，鐵品位低，硫酸消耗較多；針鐵礦法的要點是使溶液中三價鐵離子濃度在沉淀過程中保持較低水平，如低于Ig / L，該工藝效率較低，過濾的料液較大，動力消耗大，酸平衡難于掌握，酸、堿消耗較大，設(shè)備較為復(fù)雜；赤鐵礦法除鐵最富有吸引力的是此法除鐵鐵渣量少，含鐵較高，但需要較高PH值，且能耗最高，蒸汽耗量約占全廠60 %。
[0008]因此，加速浸出液中鐵的分離，提高沉淀渣的利用率要有針對性的研究出一種對鎳礦浸出液、電解陽極液中鐵離子的分離行之有效的方法和工藝，使環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益三統(tǒng)一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種能快速、高效分離鎳礦浸出液或電解陽極液中鐵離子獲取高品位鐵渣的方法，該方法過程簡單、操作方便，滿足工業(yè)化生產(chǎn)。
[0010]為解決本發(fā)明的技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，包括以下步驟:
步驟1:
制備納米磁性晶種
將Fe(II)鹽和Fe(III)鹽按摩爾比為1:1的比例稱取混合后溶于蒸餾水中，攪拌溶解，溶解后的溶液中加入稀H2SO4溶液使得溶液pH小于3.0，然后加入表面活性劑聚乙二醇，攪拌充分溶解得到的混合溶液，將得到的混合溶液放入50-60°C水浴中，以NaOH溶液或氨水作為中和劑，使溶液PH為11，繼續(xù)保持混合溶液在50-60°C下，高速攪拌進行反應(yīng)0.5-1h，然后用磁場分離得到固體微粒，固體微粒在真空干燥箱中干燥3-4 h，研磨，封裝，即得到納米磁性晶種；
步驟2:
磁場和晶種誘導(dǎo)結(jié)晶
在布滿800-1200GS豎直磁場的結(jié)晶反應(yīng)釜內(nèi)加入鎳礦浸出液或電解陽極液，鎳礦浸出液或電解陽極液溫度控制在80-90°C，然后加入步驟I得到的磁性晶種進行攪拌，所述磁性晶種的加入重量與浸出液或電解陽極液中鐵離子重量相同，再向結(jié)晶反應(yīng)釜內(nèi)加入氧化劑，使得鎳礦浸出液或電解陽極液中Fe (II)和Fe(III)的摩爾比為1:2，最后向所述的鎳礦浸出液或電解陽極液中加入堿中和，使PH為3.0-4.0，促使鐵離子在磁性晶種表面結(jié)晶析出并定向排列，反應(yīng)的時間為1-2 h得到礦漿；
步驟3:
非磁性或弱磁性顆粒的磁化絮凝
向步驟2所得的礦漿中加入絮凝劑，所述絮凝劑的加入重量為每升鎳礦浸出液或電解陽極液加入10-100 mg，使得水解過程產(chǎn)生的非磁性或弱磁性微細顆粒與磁性顆粒絮凝、聚結(jié)形成磁性絮團；
步驟4:
鐵渣的磁選分離將步驟3所得的礦漿轉(zhuǎn)入磁選機中，實現(xiàn)鐵渣的高效、快速分離。
[0011]所述步驟I中納米磁性晶種的原料Fe (II)鹽和Fe (III)鹽分別為Fe SO4和Fe2(SO4)3，所述Fe (II)鹽和Fe (III)鹽與表面活性劑聚乙二醇摩爾比為10:10:1。
[0012]所述步驟2的氧化劑為雙氧水、空氣、氧氣、臭氧、過硫酸鈉中的一種。
[0013]所述步驟2中堿為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鎳、氫氧化鈉、氫氧化鎳中的一種。
[0014]所述步驟3中絮凝劑為非離子型聚丙烯酰胺或聚合氯化鋁或聚合硫酸鐵。
[0015]所述步驟4中磁選機分離磁場強度為400-600GS。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的工藝首次將磁場和磁性晶種誘導(dǎo)鐵離子水解結(jié)晶技術(shù)引入到鎳濕法冶金凈化工藝中，不僅使水解產(chǎn)物具有較大的粒度，而且具有較強的磁性，再結(jié)合絮凝劑或助凝劑對弱磁性顆粒和非磁性顆粒進行網(wǎng)捕絮凝，實現(xiàn)顆粒間的磁團聚，通過磁場分離鐵渣，所得鐵渣具有較高的品位，而且清液含鐵低，有價金屬幾乎沒有損失，真正實現(xiàn)了鎳礦浸出液或電解陽極液中鐵離子的快速、高效分離，有效提高了資源利用率。本發(fā)明采用的磁性晶種獲得方法容易、廉價經(jīng)濟，設(shè)備、流程、操作簡單、經(jīng)濟高效，滿足工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0017]以下實施例旨在進一步說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
，而不是限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]實施例1
利用本工藝方法處理Fe2+質(zhì)量濃度為5.6 g/L的鎳礦浸出液。
[0019]制備納米磁性晶種:分別稱取Imol FeSOjP Imol Fe2 (SO4) 3溶于IL蒸餾水中混合，攪拌溶解，加入適量稀H2SO4溶液，使得溶液pH小于3.0,加入表面活性劑聚乙二醇0.lmol，攪拌5 min充分溶解，將得到的混合溶液放入60°C水浴中，以NaOH溶液作為中和劑，用滴管緩慢滴入至溶液PH=Il,繼續(xù)保持溶液在60°C下，高速攪拌進行反應(yīng)I h，攪拌速度為800 r/min，然后用磁場強度為500GS的磁場分離得到固體微粒，固體微粒在真空干燥箱中干燥3 h，研磨，封裝，即得到納米磁性晶種。
[0020]在除鐵結(jié)晶反應(yīng)釜內(nèi)加入IL鎳礦浸出液，加入5.6 g納米磁性晶種，向鎳礦浸出液中通入壓縮的空氣使得鎳礦浸出液中Fe(II)和Fe(III)的摩爾比為1:2，控制鎳礦浸出液溫度為85°C，調(diào)節(jié)布滿豎直磁場的結(jié)晶反應(yīng)釜內(nèi)磁場強度為1000GS，攪拌速度800r/min,向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢連續(xù)加入摩爾濃度為4mol/L的中和劑氫氧化鈉溶液，控制反應(yīng)pH為
4.0，反應(yīng)lh，反應(yīng)結(jié)束后加入10 mg非離子型聚丙烯酰胺進行磁化絮凝，使得水解過程產(chǎn)生的非磁性或弱磁性微細顆粒與磁性顆粒絮凝、聚結(jié)形成磁性絮團，絮凝完成后通過磁場強度為500GS的磁選機分離鐵渣。
[0021]表1為本實施例鎳礦浸出液除鐵試驗結(jié)果

【權(quán)利要求】
1.一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1: 制備納米磁性晶種 將Fe(II)鹽和Fe(III)鹽按摩爾比為1:1的比例稱取混合后溶于蒸餾水中，攪拌溶解，溶解后的溶液中加入稀H2SO4溶液使得溶液pH小于3.0，然后加入表面活性劑聚乙二醇，攪拌充分溶解得到的混合溶液，將得到的混合溶液放入50-60°C水浴中，以NaOH溶液或氨水作為中和劑，使溶液PH為11，繼續(xù)保持混合溶液在50-60°C下，高速攪拌進行反應(yīng)0.5-1h，然后用磁場分離得到固體微粒，固體微粒在真空干燥箱中干燥3-4 h，研磨，封裝，即得到納米磁性晶種； 步驟2: 磁場和晶種誘導(dǎo)結(jié)晶 在布滿800-1200GS豎直磁場的結(jié)晶反應(yīng)釜內(nèi)加入鎳礦浸出液或電解陽極液，鎳礦浸出液或電解陽極液溫度控制在80-90°C，然后加入步驟I得到的磁性晶種進行攪拌，所述磁性晶種的加入重量與浸出液或電解陽極液中鐵離子重量相同，再向結(jié)晶反應(yīng)釜內(nèi)加入氧化劑，使得鎳礦浸出液或電解陽極液中Fe (II)和Fe(III)的摩爾比為1:2，最后向所述的鎳礦浸出液或電解陽極液中加入堿中和，使PH為3.0-4.0，促使鐵離子在磁性晶種表面結(jié)晶析出并定向排列，反應(yīng)的時間為1-2 h得到礦漿； 步驟3: 非磁性或弱磁性顆粒的磁化絮凝 向步驟2所得的礦漿中加入絮凝劑，所述絮凝劑的加入重量為每升鎳礦浸出液或電解陽極液加入10-100 mg，使得水解過程產(chǎn)生的非磁性或弱磁性微細顆粒與磁性顆粒絮凝、聚結(jié)形成磁性絮團； 步驟4: 鐵渣的磁選分離 將步驟3所得的礦漿轉(zhuǎn)入磁選機中，實現(xiàn)鐵渣的高效、快速分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，其特征在于:所述步驟I中納米磁性晶種的原料Fe (II)鹽和Fe (III)鹽分別為Fe SO4和Fe2 (SO4) 3，所述Fe (II)鹽和Fe (III)鹽與表面活性劑聚乙二醇摩爾比為10:10:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，其特征在于:所述步驟2的氧化劑為雙氧水、空氣、氧氣、臭氧、過硫酸鈉中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，其特征在于:所述步驟2中堿為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鎳、氫氧化鈉、氫氧化鎳中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，其特征在于:所述步驟3中絮凝劑為非離子型聚丙烯酰胺或聚合氯化鋁或聚合硫酸鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳礦浸出液或電解陽極液除鐵的方法，其特征在于:所述步驟4中磁選機分離磁場強度為400-600GS。
【文檔編號】C22B3/22GK104073634SQ201410260055
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】楊志強, 孫偉, 呂清華, 蘇蘭武, 朱紀念, 孫淵君, 韓海生, 雷軍鵬, 陳濤, 唐鴻鵠, 劉文莉, 閆剛剛, 王得祥, 呂海波 申請人:金川集團股份有限公司, 中南大學(xué)