專利名稱：一種傳統(tǒng)鋅濕法冶煉過程中鐵鋅分離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程與冶金工程交叉領(lǐng)域，具體涉及一種從傳統(tǒng)鋅濕法冶煉過程中分離鐵和鋅并回收鋅和鐵精礦的方法。
背景技術(shù)：
鋅是重要的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)材料，我國是世界第一產(chǎn)鋅大國。目前鋅的常規(guī)濕法冶煉工藝主要為氧化焙燒-浸出-電積。鋅礦中常伴生有8-15%左右的鐵元素，氧化焙燒過程中，這部分鐵被氧化成氧化鐵后不可避免的與鋅焙砂中的氧化鋅發(fā)生反應(yīng)生成鐵酸鋅。因鐵酸鋅性質(zhì)穩(wěn)定，常規(guī)中性浸出及酸性浸出難以將鐵酸鋅溶解，導(dǎo)致鋅的總體回收率低，且產(chǎn)生大量的含鐵鋅浸出渣。鋅浸出渣的處理方法主要包括火法和濕法工藝。常規(guī)火法工藝如回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法，將鋅浸出渣添加40-50%的還原焦炭，在1100°C -1300°C的高溫下將鐵酸鋅還原為鋅蒸氣，鋅蒸氣經(jīng)氧化收集后返回鋅浸出工段。該工藝流程簡單，但能耗高，勞動(dòng)操作強(qiáng)度大，鋅的回收率不高，能耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重。且產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)窯渣主要成分為碳、鐵及稀散金屬的固溶體，硬度大給磨礦帶來一定的困難，難以采用常規(guī)方法回收其中的鐵及希散金屬，造成含鐵窯渣的大量堆積。鋅浸出渣的濕法處理工藝主要為高溫高酸浸出-除鐵工藝。其基本原理是在高溫高酸條件下，將鐵酸鋅強(qiáng)制溶解，因此導(dǎo)致了大量的鐵元素進(jìn)入浸出系統(tǒng)，造成處理負(fù)擔(dān)和工藝負(fù)荷成倍增加。為了不影響后續(xù)作業(yè)，需將其以鐵渣形式從溶液中去除。依據(jù)除鐵工藝不同，有黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法等。該工藝鋅的總體回收率較高，但工藝流程復(fù)雜、對(duì)設(shè)備要求高、一次性投入大，且產(chǎn)生大量的沉鐵渣無法利用，導(dǎo)致了鐵資源的浪費(fèi)，并給環(huán)境造成了一定的污染。因此，如何從傳統(tǒng)鋅濕法冶煉系統(tǒng)中分離鐵，已經(jīng)成為制約鋅冶煉行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將鋅焙砂中的鐵酸鋅分解為氧化鋅和磁性四氧化三鐵， 再通過酸性浸出-磁選工藝實(shí)現(xiàn)鐵鋅分離的方法。本發(fā)明不僅能解決常規(guī)鋅濕法冶煉過程的除鐵難題，而且磁選鐵精礦還可作為煉鐵原料，減少大量鐵渣堆存造成的環(huán)境污染及緩解鐵資源緊張問題。一種傳統(tǒng)鋅濕法冶煉過程中鐵鋅分離的方法，包括以下步驟1)鋅焙砂還原焙燒焙燒爐升溫過程中，采用N2作為保護(hù)氣趕凈爐內(nèi)空氣，待還原焙燒爐升溫至700-900°C后恒溫，停止通入隊(duì)，開始通入CO和(X)2的混合氣體，控制CO的濃度在5-10%之間，氣體流量控制在0. 8-1. 5L/min ；反應(yīng)1_3小時(shí)后關(guān)閉還原爐，并繼續(xù)向爐內(nèi)通入CO和(X)2的混合氣體直到爐內(nèi)溫度降低至100°C以下，取出還原焙砂；2)所得還原焙砂攪拌酸浸，過濾，濾液回收鋅，所得浸出渣經(jīng)過磨礦、加水調(diào)漿，攪拌、磁選回收鐵精礦。步驟2、所述的還原焙砂酸浸工藝條件為浸出溫度30-70°C，浸出液與鋅焙砂的液固質(zhì)量比為14 1-16 1，硫酸濃度為70-90g/L(為了不改變現(xiàn)有鋅冶煉工藝，僅限于使用硫酸)，浸出時(shí)間3. 5-4.證。步驟2)所述的浸出渣加水調(diào)漿至料漿質(zhì)量濃度為35-45 %，采用攪拌機(jī)在 700-900r/min的條件下攪拌8_12分鐘后進(jìn)入弱磁選設(shè)備，在60_80KA/m2的磁場強(qiáng)度下磁選回收鐵精礦。步驟2)所述的浸出渣磨礦粒度控制在-0. 074mm不低于85%。本發(fā)明的基本原理及優(yōu)勢 (1)鋅精礦經(jīng)氧化焙燒后，鋅焙砂中的鐵主要以鐵酸鋅的形式存在，鋅焙砂中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果見表1所示。鐵酸鋅在一定的弱還原氣氛下可分解為氧化鋅和四氧化三鐵，相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)見

圖1及圖2所示。由圖1可知，在500K 1000K溫度范圍內(nèi)，鐵酸鋅
還原分解反應(yīng)的AGf <0，且隨著溫度的增加，AG^不斷減小，這說明鐵酸鋅的還原分解反應(yīng)在熱力學(xué)上可自發(fā)進(jìn)行，但生成的ZnO和狗304、FeO繼續(xù)還原得到單質(zhì)金屬卻要困難的多。 與此相一致的，如圖2所示，鐵酸鋅還原分解反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)其CO分壓非常小，鐵酸鋅在弱還原氣氛下即可發(fā)生分解，但SiO和i^304、Fe0還原生成單質(zhì)金屬的CO平衡分壓非常大，只有在非常強(qiáng)的還原氣氛下該反應(yīng)才有可能發(fā)生。另外，圖2也可看作各物相穩(wěn)定存在的熱力學(xué)優(yōu)勢區(qū)圖。通過控制還原焙燒過程的PCO和溫度，即可得到預(yù)想的ZnO和強(qiáng)磁性狗304， 為后續(xù)磁選分離鐵、鋅創(chuàng)造必要條件。分別對(duì)鋅焙砂及還原焙砂中的鐵進(jìn)行Mossbauer分析，分析結(jié)果見圖3、圖4及表 2所示。結(jié)合圖3、圖4和表2中的相關(guān)參數(shù)可知，鋅焙砂中僅發(fā)現(xiàn)一個(gè)四極分裂的雙峰，且超精細(xì)場為零，為鐵酸鋅的譜線，根據(jù)峰面積可知其含量為100%。鋅焙砂經(jīng)還原焙燒后，還原焙砂中增加了六線峰，根據(jù)表2中的同質(zhì)異能移及超精細(xì)場參數(shù)，主要為四氧化三鐵譜線，其含量大約為80%。由此可以說明，鐵酸鋅在一定的還原氣氛下，可以分解為磁性氧化鐵，為后續(xù)磁選提供條件。表1鋅焙砂中鐵的化學(xué)物相分析
權(quán)利要求
1.一種傳統(tǒng)鋅濕法冶煉過程中鐵鋅分離的方法，其特征在于，包括以下步驟1)鋅焙砂還原焙燒焙燒爐升溫過程中，采用N2作為保護(hù)氣趕凈爐內(nèi)空氣，待還原焙燒爐升溫至700-900°C后恒溫，停止通入N2,開始通入CO和(X)2的混合氣體，控制CO的濃度在5-10%之間，氣體流量控制在0. 8-1. 5L/min ；反應(yīng)1_3小時(shí)后關(guān)閉還原爐，并繼續(xù)向爐內(nèi)通入CO和(X)2的混合氣體直到爐內(nèi)溫度降低至100°C以下，取出還原焙砂；2)所得還原焙砂攪拌酸浸，過濾，濾液回收鋅，所得浸出渣經(jīng)過磨礦、加水調(diào)漿，攪拌、 磁選回收鐵精礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)所述的還原焙砂拌酸浸工藝條件為浸出溫度30-70°C，液固質(zhì)量比14 1-16 1，硫酸濃度為70_90g/L，浸出時(shí)間 3. 5-4. 5h。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟幻所述的浸出渣加水調(diào)漿至料漿質(zhì)量濃度為35-45%，采用攪拌機(jī)在700-900r/min的條件下攪拌8_12分鐘后進(jìn)入弱磁選設(shè)備， 在60-80KA/m2的磁場強(qiáng)度下磁選回收鐵精礦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟幻所述的浸出渣磨礦粒度控制在-0. 074mm不低于85%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳統(tǒng)鋅濕法冶煉過程中鐵和鋅分離的方法。將鋅焙砂在低還原氣氛條件下還原焙燒，使鋅焙砂中的鐵酸鋅分解為氧化鋅和磁性四氧化三鐵，還原焙砂經(jīng)弱酸浸出溶出鋅，實(shí)現(xiàn)鐵和鋅的分離，鋅浸出渣經(jīng)磨細(xì)后弱磁選回收鐵精礦。本發(fā)明能耗低、工藝流程簡單，不僅能解決常規(guī)濕法煉鋅過程中除鐵難題，而且能高效回收鋅濕法冶煉過程中的伴生鐵資源，降低大量鐵渣堆存造成的環(huán)境污染及鐵資源浪費(fèi)。
文檔編號(hào)C22B3/08GK102191371SQ20111009656
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者彭兵, 彭寧, 李密, 柴立元, 王紀(jì)明 申請(qǐng)人:中南大學(xué)