锌系统除铁工艺探讨ppt课件

1、硫酸锌消费除铁工艺讨论硫酸锌消费除铁工艺讨论2021年3月23日目目 录录一、硫酸锌消费除铁的重要性和意义一、硫酸锌消费除铁的重要性和意义二、硫酸锌消费除铁工艺引见二、硫酸锌消费除铁工艺引见三、中和水解法三、中和水解法一低铁氧化一低铁氧化 二高铁水解二高铁水解 三氢氧化铁胶体的凝聚和净化作用三氢氧化铁胶体的凝聚和净化作用 四、小结四、小结一、硫酸锌消费除铁的重要性和意义一、硫酸锌消费除铁的重要性和意义 硫酸锌消费过程中的沉淀除铁问题，在湿 法 冶 金 中 最 具 代 表 性 。 硫 化 锌 精 矿 普 通 有5-15%的铁，浸出过程中锌和其他有色金属进入 溶 液 时 ， 铁 也 不 同 程 度

2、 地 进 入 溶 液 。 无论是传统焙烧工艺铁酸锌的处置，还是 氧 压 浸 出 工 艺 中 铁 的 析 出 ， 其 目 的 均 为 了锌 铁 分 别 ， 因 此 除 铁 显 得 尤 为 重 要 。二、硫酸锌消费除铁工艺引见二、硫酸锌消费除铁工艺引见一氧化铁水合物一氧化铁水合物Fe2O3nH2O1、三水氧化铁、三水氧化铁Fe2O33H2O，即，即Fe(OH)3中和水解法中和水解法2、一水氧化铁、一水氧化铁Fe2O3H2O，即，即FeOOH针铁矿法针铁矿法3、半水氧化铁、半水氧化铁Fe2O30.5H2O或或2Fe2O3H2O4、一水半氧化铁、一水半氧化铁Fe2O31.5H2O或或2Fe2O31.5

3、H2O5、两水氧化铁、两水氧化铁Fe2O32H2O二无水氧化铁二无水氧化铁1 1、氧化亚铁、氧化亚铁FeOFeO2 2、氧化铁、氧化铁Fe2O3Fe2O3赤铁矿法赤铁矿法3 3、四氧化三铁、四氧化三铁Fe3O4Fe3O4污水处置污水处置三复盐和络盐三复盐和络盐 由简单的盐进一步组成的较复杂的化由简单的盐进一步组成的较复杂的化合物称为复盐或络盐，如：合物称为复盐或络盐，如： 复盐：复盐： (NH4)2SO4+FeSO4 (NH4)2SO4+FeSO4 (NH4)2Fe(SO4)2(NH4)2Fe(SO4)2模尔盐模尔盐 络盐：络盐：Fe(CN)2+4KCN K4Fe(CN)6Fe(CN)2+4K

4、CN K4Fe(CN)6亚铁氰化钾亚铁氰化钾1 1、复盐代表：明矾、黄钾铁矾、复盐代表：明矾、黄钾铁矾 所谓矾是指由两种或两种以上金属的所谓矾是指由两种或两种以上金属的硫酸盐所组成的复盐。硫酸盐所组成的复盐。 通常是三价金属离子，如通常是三价金属离子，如Al3+Al3+、Fe3+Fe3+、Cr3+Cr3+、V3+V3+等最容易消费矾。等最容易消费矾。 明矾：明矾：KAl(SO4)212H2OKAl(SO4)212H2O，是最常见，是最常见的矾之一。的矾之一。 黄钾铁矾：黄钾铁矾：AFe3(SO4)2(OH)6AFe3(SO4)2(OH)6或或A2O3Fe2O34SO36H2OA2O3Fe2O3

5、4SO36H2O。 其中其中A A为一价阳离子，如为一价阳离子，如K+K+、Na+Na+、NH4+NH4+、Rb+Rb+、Ag+Ag+、Pb2+/2Pb2+/2或或H3O+H3O+等。等。2 2、黄钾铁矾、黄钾铁矾 由于黄钾铁矾具有溶解度小、易于结由于黄钾铁矾具有溶解度小、易于结晶、晶粒大等特点，用于湿法炼锌晶、晶粒大等特点，用于湿法炼锌除铁工艺。除铁工艺。四铁化合物小结四铁化合物小结五炼锌工业除铁实际五炼锌工业除铁实际 湿法炼锌工业消费中除铁的方法有中湿法炼锌工业消费中除铁的方法有中和水解法、针铁矿法、赤铁矿法、和水解法、针铁矿法、赤铁矿法、黄钾铁矾法。黄钾铁矾法。1 1、中和水解法、中和水

6、解法先氧化，再中和水解的除铁先氧化，再中和水解的除铁作业作业 适用于低铁浓度适用于低铁浓度Fe1g/lFe1g/l的除的除铁方法，该法属于常规浸出过程，中性铁方法，该法属于常规浸出过程，中性浸出条件下先氧化再中和的除铁作业：浸出条件下先氧化再中和的除铁作业：浸出温度浸出温度 60-70; 60-70; 浸出液固比浸出液固比 10-15 10-15：1 1浸出始酸浓度浸出始酸浓度 30-40g/l; 30-40g/l; 浸出终点浸出终点pHpH值值 4.8-5.4 4.8-5.4浸出时间浸出时间 1.5-2.5h 1.5-2.5h。 高铁水解的反响：高铁水解的反响：Fe3+3OH- Fe3+3O

7、H- Fe(OH)3 Fe(OH)3 或或Fe3+3H2O Fe3+3H2O Fe(OH)3 +3H+Fe(OH)3 +3H+反响过程中产生了反响过程中产生了H+H+酸。酸。2、针铁矿法、针铁矿法先复原，再中和氧化水解的除铁作业先复原，再中和氧化水解的除铁作业 总反响方程式：总反响方程式：Fe2(SO4)3+ZnS+1/2O2+3H2O=ZnSO4+Fe2O3H2O或或2FeOOH+S0+2H2SO4反响过程中产生了反响过程中产生了H+酸。酸。针对针铁矿法有两条实施途径：针对针铁矿法有两条实施途径：1V.M法法 a、复原、复原 将含将含Fe3+的浓溶液用过量的浓溶液用过量1520%的的ZnS精

8、矿在精矿在8590条件下条件下复原成复原成Fe2+： 2Fe3+ZnS= 2Fe2+Zn2+S0 复原率可达复原率可达90%以上。以上。 b、中和氧化水解、中和氧化水解 在在8090条件下，条件下，Fe2+形状下加锌焙砂中和至形状下加锌焙砂中和至pH=23.5，并，并用氧气氧化：用氧气氧化： 2Fe2+1/2O2+2ZnO+H2O=2FeOOH+2Zn2+2E.Z法亦称稀释法法亦称稀释法 将热酸浸出液均匀缓慢地参与到剧烈搅拌的沉铁槽中实践将热酸浸出液均匀缓慢地参与到剧烈搅拌的沉铁槽中实践就是将浸出液就是将浸出液Fe3+浓度加以稀释，浓度加以稀释，Fe3+参与速度等于沉铁速度，并实时添参与速度等

9、于沉铁速度，并实时添加中和剂以维持加中和剂以维持体系体系pH值恒定在值恒定在3.03.5，得到的铁渣组成为，得到的铁渣组成为Fe2O30.64H2O0.2SO3。小结：两种方法无论哪种都必需做到控制体系中小结：两种方法无论哪种都必需做到控制体系中Fe3+100g/l 高酸浸出，大量铁浸出高酸浸出，大量铁浸出终酸浓度终酸浓度 3040g/l温温 度度 90100浸出时间浸出时间 35h常见常见A=Na+、NH4+，其反响为：，其反响为：3Fe2(SO4)3+10H2O+2NH3H2O=(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12铵铁矾铵铁矾+5H2SO4 3Fe2(SO4)3+12H2O+Na2S

10、O4=Na2Fe6(SO4)4(OH)12钠铁矾钠铁矾+6H2SO4 反响过程中产生了反响过程中产生了H+酸。酸。5、典型铁渣成分对比、典型铁渣成分对比6、除铁方法比较、除铁方法比较三、中和水解法三、中和水解法 该方法适用于低铁浓度的除铁作业，包括低铁氧化、高铁水解、氢氧化铁沉降以及砷、锑、锗等杂质的共沉淀等三个过程。一低铁氧化1、金属离子水解pHZn2+离子从单位活度溶液中水解pH值=5.5，思索Zn2+离子活度，普通Zn2+开场水解pH值6；Fe2+离子从单位活度溶液中水解pH值=6.65，思索Fe2+离子活度，普通Fe2+开场水解pH值8；Fe3+离子从单位活度溶液中水解pH值=1.5，

11、思索平衡后Fe3+很低，普通Fe3+开场水解pH值2。在Fe3+水解时，酸度远低于Zn2+开场水解pH值，因此，只需Fe3+水解，而Zn2+、Fe2+均不会水解。2、氧化复原电位、氧化复原电位所谓的氧化复原电位就是用来反映水溶液中一切物质表现出来的所谓的氧化复原电位就是用来反映水溶液中一切物质表现出来的宏观氧化宏观氧化-复原性。复原性。氧化复原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位氧化复原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负那么阐明溶液显示为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负那么阐明溶液显示出复原性出复原性表表4列出了常见的氧化复原电位

12、。列出了常见的氧化复原电位。3、氧化剂的选择原那么、氧化剂的选择原那么从表从表4初略来看，凡是规范电位超越初略来看，凡是规范电位超越+0.771V均可以作为的均可以作为的Fe2+氧氧化剂，但实践上必需满足四条原那么，详见表化剂，但实践上必需满足四条原那么，详见表5。二高铁水解二高铁水解1 1、水解法、水解法使溶液中的杂质金属离子呈不溶性的氢氧化使溶液中的杂质金属离子呈不溶性的氢氧化物沉淀析出，是工业净化时常用的简便方物沉淀析出，是工业净化时常用的简便方法。法。适用条件：杂质金属离子水解适用条件：杂质金属离子水解pHpH值值 主体金属主体金属离子水解离子水解pHpH值，杂质金属离子才有能够水值，

13、杂质金属离子才有能够水解除去；且相对解除去；且相对pHpH值越大，水解效果越好。值越大，水解效果越好。2、 Fe3+水解水解Zn2+离子从单位活度溶液中水解离子从单位活度溶液中水解pH值值=5.5，从工业浸出液中析出的从工业浸出液中析出的pH值值6；Fe2+离子从单位活度溶液中水解离子从单位活度溶液中水解pH值值=6.65，从工业浸出液中析出的从工业浸出液中析出的pH值值8；Fe3+离子从单位活度溶液中水解离子从单位活度溶液中水解pH值值=1.5，从工业浸出液中析出的从工业浸出液中析出的pH值值2。由此可见：由此可见：Fe3+杂质金属离子水解杂质金属离子水解pH值值 Zn2+ 主体金属离子水解

14、主体金属离子水解pH值，可以经值，可以经过控制过控制pH值，使得溶液中大量值，使得溶液中大量Fe3+离子水离子水解，而解，而Zn2+离子不水解。离子不水解。3、Fe3+水解的重要要素水解的重要要素pHFe3+水解反响：水解反响：Fe3+3OH- Fe(OH)3 或或 Fe3+3H2O Fe(OH)3 +3H+对应的平衡常数为：对应的平衡常数为：由此可以看出，只需由此可以看出，只需H+或或OH-浓度指数为浓度指数为最高，等于最高，等于3，所以，所以，H+或或OH-浓度的变浓度的变化将对水解反响产生更大的影响。工业消化将对水解反响产生更大的影响。工业消费上也是经过控制溶液费上也是经过控制溶液pH值

15、来控制和调理值来控制和调理高铁水解的，普通控制酸度被中和到高铁水解的，普通控制酸度被中和到pH值值5左右浸出终点左右浸出终点pH值在值在4.8-5.4，此时，此时绝大部分的绝大部分的Fe都可以除去，残留的都可以除去，残留的Fe数量数量很少，完全满足电解液要求。很少，完全满足电解液要求。三氢氧化铁胶体的凝聚和净化作用三氢氧化铁胶体的凝聚和净化作用1 1、电泳景象、电泳景象不同的胶粒其外表的组成情况不同。它们有的能不同的胶粒其外表的组成情况不同。它们有的能吸附正电荷，有的能吸附负电荷。因此有的胶吸附正电荷，有的能吸附负电荷。因此有的胶粒带正电荷，如粒带正电荷，如Al(OH)3Al(OH)3胶体。有

16、的胶粒带负胶体。有的胶粒带负电荷，如三硫化二砷电荷，如三硫化二砷(As2S3)(As2S3)胶体等。假设在胶体等。假设在胶体中通以直流电，它们或者向阳极迁移，或胶体中通以直流电，它们或者向阳极迁移，或者向阴极迁移，像这样胶体中的分散质微粒在者向阴极迁移，像这样胶体中的分散质微粒在电场作用下作定向挪动的景象，就是所谓的电电场作用下作定向挪动的景象，就是所谓的电泳景象。泳景象。呵斥的电泳景象缘由：胶粒有较大的外表积，能呵斥的电泳景象缘由：胶粒有较大的外表积，能吸附离子，使得胶粒带电荷。吸附离子，使得胶粒带电荷。同种胶粒带有同种电荷，减少了胶粒发生碰撞的同种胶粒带有同种电荷，减少了胶粒发生碰撞的能够

17、性，从而阻止了胶粒相互结合变成更大的能够性，从而阻止了胶粒相互结合变成更大的颗粒以沉淀析出。假设在这类胶体中参与电解颗粒以沉淀析出。假设在这类胶体中参与电解质，电解质电离产生的离子会中和胶粒所带的质，电解质电离产生的离子会中和胶粒所带的电荷，使胶粒凝聚而沉淀。电荷，使胶粒凝聚而沉淀。例子例子1 1：河流中的粘土胶粒由于吸附了氢氧根离：河流中的粘土胶粒由于吸附了氢氧根离子而带负电荷。当河水流到含盐的海水里时，子而带负电荷。当河水流到含盐的海水里时，带负电荷的粘土胶粒被海水中带正电荷的钠离带负电荷的粘土胶粒被海水中带正电荷的钠离子及镁离子中和，使粘土沉淀下来，最终在河子及镁离子中和，使粘土沉淀下来

18、，最终在河口构成了三角洲。口构成了三角洲。例子例子2 2：在高炉的烟中，炭黑和灰尘常呈胶粒状，：在高炉的烟中，炭黑和灰尘常呈胶粒状，并带有电荷。假设在烟囱上安装一个高压电极，并带有电荷。假设在烟囱上安装一个高压电极，可以吸收带负电荷的胶粒，并堆积下来。这样可以吸收带负电荷的胶粒，并堆积下来。这样不仅可以从中回收到贵重的产品，还可以减少不仅可以从中回收到贵重的产品，还可以减少空气的污染。空气的污染。2、胶体荷电及吸附的电荷、胶体荷电及吸附的电荷1胶体荷电的缘由胶体荷电的缘由 胶体荷电是由于他们吸附了某种特定离子的胶体荷电是由于他们吸附了某种特定离子的结果。结果。2Fe(OH)3胶体荷电及吸附的电

19、荷胶体荷电及吸附的电荷 等电位点：等电位点：Fe(OH)3胶体从溶液中吸附离子胶体从溶液中吸附离子而带电，而带电，其等电位点为其等电位点为pH值值=5.2左右。左右。3、氢氧化铁胶体的共沉淀作用 由于SiO32-、GeO32-同SO42-均为-2价，但浓度很低酸性小，不容易离解出离子；SiO32-、GeO32-同AsO43-、SbO43-浓度均很低，但化合价高于后者，因此，胶体吸附对其的作用很有限。1硅等电位点：硅胶从溶液中吸附离子而带电，其等电位点为pH值=2-2.5。在pH=5.2左右，硅胶微粒将荷负电，荷负电的硅胶和荷正电的氢氧化铁胶体在静电引力作用下会聚结在一同并从溶液中共同沉淀析出。

20、但是需求留意的是：1硅胶等电位点pH值=2-2.5，正常应该在此范围内容易凝集析出，但硅胶大量析出确是发生在4.8-5.0处，这正是由于共同凝结的作用所致。2共同凝结全部凝结，当两种溶胶数量或两者总体荷电量有一定差值时，就只能出现部分沉淀，假设两种溶胶数量或两者总体荷电量相差悬殊时那么不发生沉淀的情况也存在。2、锗锗的行为与硅类似。在pH=5左右，锗胶微粒将荷负电，荷负电的锗胶和荷正电的氢氧化铁胶体在静电引力作用下会聚结在一同并从溶液中共同沉淀析出。4、絮凝沉降、絮凝沉降 为了提高消费率，湿法炼锌工业通常运为了提高消费率，湿法炼锌工业通常运用聚丙烯酰胺用聚丙烯酰胺即三号絮凝剂来强化沉降过程。即

21、三号絮凝剂来强化沉降过程。1聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺是一种高分子化合物，它的分子聚丙烯酰胺是一种高分子化合物，它的分子式为：式为： 溶于水后构成胶体溶液，相应的胶体属于亲溶于水后构成胶体溶液，相应的胶体属于亲水胶体，通常不带电荷。胶体的稳定性主水胶体，通常不带电荷。胶体的稳定性主要依托剧烈的溶剂化来实现，这是普通亲要依托剧烈的溶剂化来实现，这是普通亲水胶体的特点。其中，只需极性基部分才水胶体的特点。其中，只需极性基部分才会与水剧烈结合实现溶剂化，而胺基、酰会与水剧烈结合实现溶剂化，而胺基、酰基、高分子的烃基部分不会和水发生作用。基、高分子的烃基部分不会和水发生作用。可以以为：浓度极稀的聚

22、丙烯酰胺溶液中，可以以为：浓度极稀的聚丙烯酰胺溶液中，每个胶粒每个胶粒=一个高分子；当浓度增大时，每一个高分子；当浓度增大时，每个胶粒能够有个胶粒能够有2个或更多个高分子组成。个或更多个高分子组成。2 2絮凝沉降原理絮凝沉降原理 从胶体化学看，聚丙烯酰胺对氢氧化铁胶从胶体化学看，聚丙烯酰胺对氢氧化铁胶体的凝集属于体的凝集属于“敏化作用。即：敏化作用。即：1 1当聚丙烯酰胺参与后，浸出液中存在两种不同当聚丙烯酰胺参与后，浸出液中存在两种不同性质的性质的胶体：胶体：Fe(OH)3Fe(OH)3疏水胶体和聚丙烯酰胺亲水胶体；疏水胶体和聚丙烯酰胺亲水胶体；2 2两种胶体碰撞相遇后，聚丙烯酰胺的烃基部分两种胶体碰撞相遇后，聚丙烯酰胺的烃基部分将剧烈将剧烈吸附在吸附在Fe(OH)3Fe(OH)3胶粒的外表；胶粒的外表；3 3聚丙烯酰胺分子具有线型构造，主链很长，同聚丙烯酰胺