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1、(10)申请公布号 CN 103952562 A (43)申请公布日 2014.07.30 CN 103952562 A (21)申请号 201410219456.7 (22)申请日 2014.05.22 C22B 7/00(2006.01) C22B 19/30(2006.01) C22B 3/08(2006.01) (71)申请人 北京矿冶研究总院 地址 100160 北京市丰台区南四环西路 188 号总部基地十八区 23 号楼 (72)发明人 蒋开喜 王海北 刘三平 张邦胜 李相良 王玉芳 赵磊 苏立峰 汪胜东 蒋伟 邹小平 章俊 (74)专利代理机构 北京蓝智辉煌知识产权代理 事务所 。
2、( 普通合伙 ) 11345 代理人 陈红 (54) 发明名称 一种铁矾渣综合利用方法 (57) 摘要 一种铁矾渣综合利用方法， 在湿法炼锌中， 采 用一段热酸浸出液、 锌精矿和铁矾渣混合浸出的 方法， 利用热酸浸出液中铁和铁矾渣中铁水解生 成赤铁矿产出的酸， 以及热酸浸出液本身具有的 残酸浸出锌精矿， 实现锌精矿浸出、 除铁和铁矾渣 处理及有价金属综合回收等多重目标。锌精矿和 铁矾渣经破碎磨矿后和一段热酸浸出液一并加入 到压力反应釜中， 浸出后矿浆经闪蒸、 浓密， 上清 液返回至中性浸出， 底流洗涤、 压滤后得到针铁矿 渣。本发明可达到锌回收率 ： 83； 稀散金属回收 率 ： 75 ； 铁。
3、回收率 ： 65 ； 铁精矿品位 ： 55， 实现了铁矾渣的综合回收利用， 具有重大的经济 和社会意义。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103952562 A CN 103952562 A 1/1 页 2 1. 一种铁矾渣综合利用的方法， 其特征在于， 包括下列步骤 ： (1) 加压浸出 ： 锌精矿及铁矾渣破碎后， 和锌湿法冶炼系统的热酸浸出液配制成矿浆， 加入到加压釜中， 通入空气或氧气， 实现氧压混合浸出 ； (2) 液固分。
4、离 ： 浸出完成后， 矿浆经闪蒸、 浓密处理后， 上清液返回至锌湿法冶炼系统 的中性浸出工序 ； (3) 浓密洗涤 ： 浓密后的底流进行 CCD 逆流浓密洗涤， 洗涤后的上清液返回至步骤 (2) ； (4) 压滤 ： 将浓密洗涤后的底流压滤， 滤液返回至步骤 (3)， 滤饼堆存， 得到赤铁矿渣。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 (1) 中矿浆液固比 3 15:1。 3. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 (1) 中所述氧压混合浸出工艺条件为 ： 浸出温度 130 220， 浸出时间 1 8h， 氧分压 2 10atm。 4.如权利要求1所述的方法， 其特。
5、征在于， 步骤(1)中锌精矿占锌精矿与铁矾渣混合物 质量比为 0 80。 5. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 步骤 (1) 中铁矾渣是钠矾、 钾矾和铵矾中的 一种或多种。 权 利 要 求 书 CN 103952562 A 2 1/4 页 3 一种铁矾渣综合利用方法 技术领域 0001 本发明属于湿法冶金技术领域， 涉及一种锌湿法冶炼过程中铁矾渣综合利用方 法。 背景技术 0002 我国锌产量的 85是通过湿法炼锌产出的， 在湿法炼锌中， 有 45的产量是通过 热酸浸出 - 铁矾除铁生产的。热酸浸出 - 铁矾除铁工艺产出的铁矾渣量大、 污染大， 全国堆 存铁矾渣量超过 3000 万。
6、吨有待处理， 而且每年将以 100 万吨的速度增长， 对环境产生巨大 的潜在污染 ； 同时金属损失大， 如果铁矾渣按平均含锌 5计算， 积存锌金属量超过 150 万 吨， 利用价值很高。基于以上两点， 对铁矾渣深入研究， 变废为宝， 具有重大意义。 0003 目前， 铁矾渣的处理主要集中于无害化固定处理和回收有价金属两方面。铁矾渣 无害化固定技术可分为高温烧结法、 还原焙烧 - 磁选法、 焙烧 - 浸出法和溶剂浸出法等， 铁 矾渣中的铁资源分别以硅酸盐、 铁酸盐或 Fe2O3等形态在炼铁、 微晶玻璃、 陶瓷材料、 颜料或 建材等领域得到增值利用， 而重金属元素则得到有效回收或固化处理。 但由于。
7、运营成本高， 这些工艺都未推广应用。已实现工业化的铁矾渣处理方法主要是烟化法， 如韩国瓮山冶炼 厂采用两段 Ausmelt 炉可回收渣中的有价金属， 但该工艺固定投资和运行成本都较高， 且 高温挥发过程中还会造成空气污染。因此， 如何经济有效地处理数量庞大的湿法炼锌铁矾 渣， 仍然是当今有色冶金工业面临的重要环保课题。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种铁矾渣综合利用的方法， 回收利用铁矾渣中的有价金 属， 同时使铁矾渣变成赤铁矿， 实现锌精矿浸出、 浸出液除铁和铁钒渣处理的三重目标。 0005 本发明的目的通过以下技术方案实现。 0006 一种铁矾渣综合利用的方法， 包括下列步骤 ：。
8、 0007 (1) 加压浸出 ： 锌精矿及铁矾渣破碎后， 和锌湿法冶炼系统的热酸浸出液配制成 矿浆， 加入到加压釜中， 通入空气或氧气， 实现氧压混合浸出 ； 0008 (2) 液固分离 ： 浸出完成后， 矿浆经闪蒸、 浓密处理后， 上清液返回至锌湿法冶炼 系统的中性浸出工序 ； 0009 (3) 浓密洗涤 ： 浓密后的底流进行 CCD 逆流浓密洗涤， 洗涤后的上清液返回至步骤 (2) ； 0010 (4) 压滤 ： 将浓密洗涤后的底流压滤， 滤液返回至步骤 (3)， 滤饼堆存， 得到赤铁矿 渣。 0011 步骤 (1) 中， 破碎后的锌精矿、 铁矾渣和热酸浸出液配制成矿浆， 加入加压釜中， 。
9、铁矾渣可以是钠矾、 钾矾和铵矾中的一种或多种， 原料适应性强， 对铁矾渣的类型不限， 应 用范围广。加压浸出初始矿浆液固比 3 15:1， 浸出温度 130 220， 浸出时间 1 8h， 氧分压 2 10atm， 锌精矿占锌精矿与铁矾渣固体混合物质量比为 0 80。在此条件下 说 明 书 CN 103952562 A 3 2/4 页 4 锌的浸出率 83， 稀散金属回收率 75， 铁的沉淀率 80， 铁回收率 65。浸出 过程中主要发生下列反应 ： 0012 铁矾渣变成赤铁矿 ： 0013 2AFe3(SO4)2(OH)6 3Fe2O3+A2SO4+3H2SO4+3H2O(A 代表 Na， 。
10、K， NH4) 0014 锌精矿氧压浸出 ： 0015 ZnS+H2SO4+O2 ZnSO4+S+H2O 0016 热酸浸出液中的 Fe3+变成赤铁矿 ： 0017 2Fe3+3H2O Fe2O3+6H+ 0018 铁矾渣及热酸浸出液中的 Fe3+变成赤铁矿时， 均会有酸产出。而锌精矿的浸出过 程为耗酸过程， 控制合适的反应条件， 可以实现锌精矿浸出、 浸出液除铁和铁矾渣处理三重 目标。 0019 锌精矿的浸出需要较高的酸度， 而赤铁矿之所以能稳定存在是基于在高温 (200 ) 条件下 Fe2O3酸溶的平衡 pH 值变负。在 25时将溶液的 Fe3+含量降到 10-6， Fe2O3 溶解的平衡。
11、pH1.76， 相当于硫酸23g/L。 而温度升高到200时， 平衡pH却降到0.42， 相当于硫酸 150g/L， 酸度较高， 这说明高酸介质也能使铁以 Fe2O3沉淀存在， 而 Zn2+仍然保 留在溶液中。这是锌精矿和铁矾渣能混合浸出的关键所在。 0020 步骤 (2) 中， 加压浸出后 Zn2+进入溶液， Fe3+以赤铁矿的形式进入渣中。矿浆经过 浓密沉降， 含有 Zn2+和残酸的上清液返回至中性浸出工序， 利用其中的残酸来浸出锌精矿。 0021 步骤 (3) 中， 步骤 (2) 的底流含有夹杂的 Zn2+和残酸， 经多级逆流浓密洗涤后， 底 流压滤， 上清液返回至步骤 (2)。 002。
12、2 步骤 (4) 中， 压滤得到的滤饼即为赤铁矿渣， 含 Fe2O3量 55。 0023 本发明巧妙地利用了高温条件下赤铁矿能够在高酸介质中稳定存在的原理， 提供 了一种铁矾渣综合利用的方法， 将铁矾渣、 锌精矿和锌湿法冶炼系统的热酸浸出液加压混 合浸出， 既实现了铁矾渣的回收利用， 使其资源化， 又实现了热酸浸出液的除铁和锌精矿的 浸出。具体而言， 在加压浸出过程中， 铁矾渣中夹带的锌得以回收， 铁矾渣及热酸浸出液中 的铁以赤铁矿的形式产出， 可作为炼铁的原料， 使其资源化或堆存 ； 同时利用热酸浸出液中 铁和铁矾渣中铁水解生成赤铁矿产出的酸， 以及热酸浸出液本身具有的残酸浸出锌精矿。 该方。
13、法原料适应性强， 适用范围广， 和其他工艺相比， 充分利用了 Fe3+水解产生的酸， 减少 了硫酸消耗量， 锌浸出率高， 减少了尾渣排放量。 该方法变废为宝、 降耗减排， 既具有显著的 经济效益， 又具有重大的社会效益。 附图说明 0024 附图是锌湿法冶炼过程中使用本发明的铁矾渣综合利用方法的工艺流程图。 具体实施方式 0025 以下结合附图对本发明做进一步说明。 0026 附图是锌湿法冶炼过程中使用本发明的铁矾渣综合利用方法的工艺流程图， 其中 虚线框内部分为本发明的铁矾渣综合利用方法的工艺流程图， 其他部分为锌湿法冶炼的传 统工艺。 说 明 书 CN 103952562 A 4 3/4 。
14、页 5 0027 一种铁矾渣综合利用的方法， 包括下列步骤 ： 0028 (1) 加压浸出 ： 锌精矿及铁矾渣破碎后， 和锌湿法冶炼系统的热酸浸出液配制成 矿浆， 加入到加压釜中， 通入空气或氧气， 实现氧压混合浸出。加压浸出初始矿浆液固比 3 15:1， 浸出温度 130 220， 浸出时间 1 8h， 氧分压 2 10atm， 锌精矿占固体混合 物比例 0 80。在此条件下锌的浸出率 83， 稀散金属回收率 75， 铁的沉淀率 80， 铁回收率 65。 0029 (2) 液固分离 ： 浸出完成后， 矿浆经闪蒸、 浓密处理后， 上清液返回至锌湿法冶炼 系统的中性浸出工序。 0030 (3) 。
15、浓密洗涤 ： 浓密后的底流进行 CCD 逆流浓密洗涤， 洗涤后的上清液返回至步骤 (2)。 0031 (4) 压滤 ： 将浓密洗涤后的底流压滤， 滤液返回至步骤 (3)， 滤饼堆存， 得到赤铁矿 渣。 0032 该方法通过锌精矿、 铁矾渣和热酸浸出液的混合浸出， 既回收利用铁矾渣中的有 价金属， 同时使铁矾渣变成赤铁矿， 实现锌精矿浸出、 浸出液除铁和铁钒渣处理的三重目 的。 0033 该方法处理的铁矾渣可以是钠矾、 钾矾和铵矾中的一种或多种， 原料适应性强， 对 铁矾渣的类型不限， 应用范围广， 和其他工艺相比， 既实现了铁矾渣的回收利用， 使其资源 化， 又实现了热酸浸出液的除铁和锌精矿的。
16、浸出。 该发明充分利用了Fe3+水解产生的酸， 减 少了硫酸消耗量， 锌浸出率高， 减少了尾渣排放量。 0034 实施例 1 0035 取破碎后的锌精矿 (Zn45.67， Fe11.7， S30.73 )33.3g( 干计 )， 黄钠铁矾 渣 (Zn3.75， Fe27.26， S13.26 )66.6g( 干计 )， 热酸浸出液 (Zn113.47g/L， Fe8g/ L， H2SO47.07g/L)900ml， 将其混匀， 配制成矿浆加入加压釜中。通入氧压 6atm， 反应温度 200， 反应周期 4h。反应完成后 Zn 的浸出率为 98.11， 浸出液含 Zn127.37g/L， Fe。
17、1.1g/ L， H2SO415.64g/L。 0036 实施例 2 0037 取破碎后的锌精矿 (Zn45.67， Fe11.7， S30.73 )50g( 干计 )， 黄钠铁矾 渣 (Zn3.75， Fe27.26， S13.26 )50g( 干计 )， 热酸浸出液 (Zn113.47g/L， Fe8g/L， H2SO47.07g/L)500ml， 将其混匀， 配制成矿浆加入加压釜中。通入氧压 6atm， 反应温度 180， 反应周期2h。 反应完成后Zn的浸出率为85.66， 浸出液含Zn137.11g/L， Fe1.62g/ L， H2SO422.4g/L。 0038 实施例 3 00。
18、39 取破碎后的锌精矿 (Zn45.67， Fe11.7， S30.73 )25g( 干计 )， 黄钾铁矾 渣 (Zn3.18， Fe25.68， S11.26 )75g( 干计 )， 热酸浸出液 (Zn113.47g/L， Fe8g/L， H2SO47.07g/L)900ml， 将其混匀， 配制成矿浆加入加压釜中。通入氧压 6atm， 反应温度 180， 反应周期4h。 反应完成后Zn的浸出率为86.31， 浸出液含Zn131.75g/L， Fe1.54g/ L， H2SO422.82g/L。 0040 实施例 4 0041 取破碎后的锌精矿 (Zn45.67， Fe11.7， S30.73。
19、 )25g( 干计 )， 黄钾铁矾 说 明 书 CN 103952562 A 5 4/4 页 6 渣 (Zn3.18， Fe25.68， S11.26 )75g( 干计 )， 热酸浸出液 (Zn113.47g/L， Fe8g/L， H2SO47.07g/L)900ml， 将其混匀， 配制成矿浆加入加压釜中。通入氧压 3atm， 反应温度 200， 反应周期2h。 反应完成后Zn的浸出率为85.69， 浸出液含Zn132.17g/L， Fe1.68g/ L， H2SO423.24g/L。 说 明 书 CN 103952562 A 6 1/1 页 7 说 明 书 附 图 CN 103952562 A 7 。