[发明专利]一种以浸矿尾液为铁源制备磷酸铁、焦磷酸铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废水综合利用技术，尤其涉及一种以浸矿尾液为铁源制备磷酸铁、焦磷酸铁的方法。

背景技术

低品位硫化物矿石常使用强酸性溶液堆浸对矿石中的有用元素进行萃取，当有用元素被提取后，所产生的浸矿尾液体积庞大，呈强酸性，并含有较高浓度的硫酸铁和硫酸，处理不当会对环境造成较大危害。

目前多采用石灰乳中和法处理这类废水，中和过程会产生大量的固体悬浮物，主要是氢氧化铁和硫酸钙。由于前者具有胶体性质，因此很难沉淀，给后续处理造成较大困难，而且氢氧化铁和硫酸钙的混合物基本没有利用价值，只能储存在尾矿库中，不仅占用土地，而且仍然存在环境隐患。

在另一方面，浸矿尾液中的铜、铅、锌等工业元素被提取后，铁离子的纯度和浓度均较高，这类废水的现有处理方法，没有考虑铁的回收利用，造成了资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种以浸矿尾液为铁源制备磷酸铁、焦磷酸铁的方法。

以浸矿尾液为铁源制备磷酸铁、焦磷酸铁的方法的步骤如下：

1）在搅拌的同时，将浓度为5wt%至10wt%的磷酸盐或焦磷酸盐溶液喷洒至浸矿尾液中，直至pH等于3.0至4.5并有沉淀形成。

2）静置0.5至2小时，往悬浮液中喷洒浓度为0.01%至0.1%的有机絮凝剂溶液，絮凝剂溶液用量相当于浸矿尾液重量的0.05%至0.5%。

3）静置4-12小时，使悬浮液沉淀，沉淀物抽滤或压滤脱水，冷水淋洗，固相80至90°C烘干，得到磷酸铁或焦磷酸铁。

所述的浸矿尾液是堆浸法处理低品位金属硫化物矿石的萃取液，在回收铜、铅、锌金属元素后的废液，其含有的主要成份是硫酸铁和硫酸，呈强酸性。

所述的磷酸盐是磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸三钾、磷酸氢二钾或磷酸二氢钾中的一种或数种。

所述的焦磷酸盐是焦磷酸钠、焦磷酸钾或焦磷酸二氢二钠中的一种或数种。

所述的有机絮凝剂是非离子型聚丙烯酰胺（PAM）。

本发明提出的方法在实现浸矿尾液无害化处置的同时，实现了对其中所含溶解铁的资源化利用。所用的沉淀剂磷酸盐、焦磷酸盐来源广泛，价格低廉。制得的磷酸铁、焦磷酸铁易于沉淀回收，是制作电池阳极的材料，价格不菲，市场前景广阔。

具体实施方式

浸矿尾液是堆浸法处理低品位金属硫化物矿石的萃取液，在回收铜、铅、锌等金属元素后的废液，其含有的主要成份是硫酸铁和硫酸，呈强酸性。

磷酸铁锂分子式LiFePO₄、焦磷酸铁锂分子式Li₂FeP₂O₇，它们都是性能优良的电池阳极材料。

以浸矿尾液为铁源制备磷酸铁锂、焦磷酸铁锂的方法的步骤如下：

1）在搅拌的同时，将浓度为5wt%至10wt%的磷酸盐或焦磷酸盐溶液喷洒至浸矿尾液中，直至pH等于3.0至4.5并有沉淀形成。所述的磷酸盐是磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾中的一种或数种；所述的焦磷酸盐是焦磷酸钠、焦磷酸钾、焦磷酸二氢二钠中的一种或数种。

在以上过程中，浸矿尾液中的硫酸铁与加入的磷酸盐、焦磷酸盐发生反应，生成磷酸铁、焦磷酸铁沉淀：

2Na₃PO₄+Fe₂(SO₄)₃=2FePO₄+3Na₂SO₄     (1)

3Na₄P₂O₇+2Fe₂(SO₄)₃=Fe₄(P₂O₇)₃+6Na₂SO₄     (2)

(1)式中的Fe为正三价。观测并控制反应介质的pH值一方面能控制反应物之间的量比关系，也是使絮凝剂发挥最佳效果的需要。

2）静置0.5至2小时，往悬浮液中喷洒浓度为0.01%至0.1%的有机絮凝剂溶液。絮凝剂溶液用量相当于浸矿尾液重量的0.05%至0.5%。所述的有机絮凝剂是非离子型聚丙烯酰胺（PAM）。

3）静置4-12小时，使悬浮液沉淀，沉淀物抽滤或压滤脱水，冷水淋洗，固相80至90°C烘干，得到磷酸铁或焦磷酸铁。