[发明专利]湿法炼锌过程中降低沉铁渣中锌含量的方法

说明书

本发明属于湿法冶金技术领域，公开了湿法炼锌过程中降低沉铁渣中锌含量的方法。将阳离子表面活性剂预处理的锌焙砂、阴离子表面活性剂预处理的富铁晶种、添加剂加入到含铁的硫酸锌溶液中，进行除铁反应，然后重选分离出富铁渣和富锌渣。富铁渣进一步经过水热处理后得到锌含量非常低的沉铁渣。本发明利用表面活性剂增加锌焙砂表面与铁沉淀颗粒的表面的性质差异，使得沉铁过程中铁尽可能不附着在富锌颗粒表面；富铁颗粒在沉铁过程中作为模板晶种使铁更容易在其表面附着生长。沉铁渣中铁品位升高至60%~67%，可作为铁矿使用。

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及湿法炼锌过程中降低沉铁渣中的锌含量的处理工艺。

背景技术

硫酸锌溶液净化除铁是现代湿法炼锌工艺的关键工序之一。工业上常用的除铁方法有黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法等。沉铁过程需要加入碱性中和剂，以达到沉铁所需的低酸度条件。工业上一般采用锌焙砂作为中和剂，但锌焙砂中往往含有一些难溶的含锌组分（如铁酸锌、硅酸锌），它们在沉铁的酸度条件下难以浸出，从而残留在沉铁渣中，使沉铁渣中含有较高含量的锌，沉铁渣需进一步分离回收锌。

工业上，从铁渣中回收锌的方法（或铁渣的处理方法）主要是进行火法烟化处理，将铁渣中的锌以氧化锌烟尘形式挥发回收，能耗较高，工艺复杂。

针对锌冶炼过程除铁渣中锌含量高，现有火法处理铁渣能耗高等问题，研究人员主要从以下两个方面着手解决：一方面是降低沉铁过程中铁渣的锌含量，另一方面是对沉铁渣进行湿法处理分离锌。

（1）降低沉铁过程中铁渣的锌含量

①选用锌焙砂之外的中和剂，避免焙砂中难溶的锌进入铁渣。如：用黄钾铁矾法沉铁，预中和硫酸锌溶液除去部分酸后，采用包括KOH、NaOH、Na₂CO₃及铵盐等中和剂；赤铁矿法中硫酸锌溶液预中和后采用石灰做中和剂。此外，还有用ZnO及碱式碳酸锌作为中和剂。非焙砂中和剂会引入其他杂质离子，对生产系统不利；或需要单独制备，成本较高。

②改进沉铁方法，使铁的沉淀过程避开锌焙砂。如：黄钾铁矾法中，硫酸锌浸出液先在低温条件下用焙砂中和大部分酸，分离渣后，再在较高温度加入KOH、NaOH、NH₄OH等沉铁，使沉铁体系中不含有焙砂。或者采用溶液局部中和的方式使沉铁过程与锌焙砂隔离开。采用这种方法，虽然铁渣中锌含量可由常规方法中的2~6%降低至0.25%，但铁矾渣量大；且增加预中和，系统溶液需反复加热与冷却，能耗高。此外，赤铁矿法中，先将硫酸锌溶液中的铁还原成Fe²⁺，用锌焙砂先中和酸，然后在赤铁矿法的高温条件下加入氧化剂，使铁氧化成Fe³⁺，并以赤铁矿的形式沉出。该方法需要先增加溶液中铁的还原过程，全部的硫酸锌溶液均经过高温处理，高温处理的物料量大，能耗大。

③优化沉铁过程，使锌焙砂中和剂易反应组分充分反应。一般需要多次沉矾除铁，将二段除铁产物返回一段除铁循环利用，降低物料消耗，降低渣量，同时使锌焙砂中易反应的含锌物料充分反应，实现渣中锌含量的降低，但其锌含量降低限度有限，不溶性铁酸锌与部分硅酸锌仍然不能反应。

④利用沉铁渣与锌焙砂颗粒之间的物理差异，在沉铁反应结束之后分离沉铁渣与锌焙砂残渣。比如，公开号为CN103194602A的专利文献采用100~400目的锌焙砂作为中和剂，沉铁反应结束后利用锌焙砂残渣与沉铁渣比重与粒度之间的差异，通过沉降分级使锌焙砂残渣与沉铁渣得到分离。但在沉铁过程中，铁易于在沉铁体系中未反应的焙砂表面沉积，物理分选时铁与锌分离不彻底，需要后续硫酸溶液浸泡洗涤和焙烧以提高铁渣纯度。

（2）铁渣湿法处理分离锌