一种湿法炼锌工艺中用硫酸铅作沉矾剂除铁的方法

摘要

一种湿法炼锌工艺中用硫酸铅作沉矾剂除铁的方法，包括以下步骤：1、对高酸浸出液进行预中和；2、对预中和后液进行铅黄铁矾法沉铁得到矾渣；3、对矾渣酸性浸出，得到浸出渣，可返回作沉矾剂，也可作为炼铅的原料。本发明采用铅黄铁矾法沉铁，实现铁-锌分离并形成矾渣，经酸性浸出，实现沉矾剂再生。本发明工艺方法简单、铟、锌回收率高、铁-锌分离流程短，环境友好，适于工业化应用，可以实现沉矾剂循环使用。

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶炼技术领域，涉及一种湿法炼锌工艺，尤其涉及两段 酸浸-低污染铅黄铁矾除铁-硫酸铅再生湿法炼锌工艺。

背景技术

目前湿法炼锌除铁流程中常用的几种方法有：①氢氧化铁沉淀法，铁以氢氧 化铁胶体析出，其缺点是固液分离作业困难，特别是当溶液含铁太高时，甚至可 能导致生产过程无法进行；②赤铁矿法沉铁，铁以赤铁矿形式进入渣中，但该法 需要昂贵的钛材制造高压设备和附设SO₂液化工厂，投资费用高，需要一个用SO₂单独还原铁的阶段；③针铁矿法沉铁，原料中的铁形成针铁矿进入浸出渣，该法 具有稀散金属随铁渣损失量大，中和剂耗量多等缺点；④黄钾铁矾法，铁以黄铁 矾形式进入渣中，但同时给系统带入了新的杂质K⁺、Na⁺或NH₄⁺。

中国专利201010538520.X号公开了一种两段高温高酸-低污染黄钾铁矾除铁 -铁矾渣酸洗湿法炼锌工艺，该方法主要包括两段高温高酸浸出、低温预中和、 黄钠铁矾法除铁和铁矾渣酸洗四个工艺步骤，在低污染沉矾除铁之前，先通过高 温高酸浸出，将铁最大限度地浸出来，然后通过低温预中和调整溶液的酸度，以 便在沉矾过程中不添加中和剂就能满意地除铁。该工艺适合处理成分复杂的锌精 矿，提高金属回收率，减少污染，利于环境保护，便于有价金属的综合回收等。 但是，该工艺带入了K⁺、Na⁺或NH₄⁺等新杂质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单，锌回收率 高，铁-锌分离流程短，沉矾剂可再生的湿法炼锌工艺中用硫酸铅作沉矾剂除铁 方法。

本发明更进一步的目的在于，通过本发明工艺还可进一步回收包括铟、铜在 内的有价金属；且回收率高。

本发明的技术方案是：

将由中性浸出工序得到的底流或中性浸出渣经过一段酸浸和二段酸浸阶段；

其中：一段酸浸过程中：

将二段酸浸液返回至一段酸浸中，用中性浸出工序得到的底流或中浸渣中 和，搅拌，液固比为5～7∶1升/公斤，温度50～60℃，终酸10～15g/L，一段 酸浸得到的底流进入二段酸浸工序，而所得的上清液进入沉矾工序；

所述的沉矾工序采用的是铅黄铁矾法除铁，即

将一段酸浸得到的上清液加入沉钒剂硫酸铅和中和剂进行除铁：维持 pH1.3～1.6，温度90～100℃，硫酸铅加入量为为铅∶铁元素质量比值的1～1.5 倍；铅黄铁矾渣进入酸性浸出工序进行硫酸铅再生；所述的中和剂为氧化锌或 碱式碳酸锌；

所述的酸性浸出工序进行硫酸铅再生，即

将铅黄铁矾渣渣中加入锌电解沉积（锌电积）过程中产生废电解液，以及浓 硫酸进行酸浸，液固比4～6∶1升/公斤，温度90～100℃，始酸275～300g/L； 浸出渣返回作沉矾剂或作为炼铅原料；浸出液经净化后作为制铁产品的原料来 源。

在沉矾工序通过加入浓度8～10g/L铅黄铁矾PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂晶种进一步除 铁。

所述一段酸浸的反应时间2～3小时。

所述的沉矾工序的反应时间2～3小时。

所述的酸性浸出工序反应时间3～4小时。

经二段酸浸所得的含铅渣（也叫做高铅渣）用于作沉矾剂。

所述的沉铁后液进入中性浸出工序。

经酸性浸出所得的浸出液经净化后得到的净化渣用于回收包括Cu、In在内 的有价金属。

本发明沉铁过程，硫酸铅再生的反应方程式如下：

pH为1.3～1.6时，沉铁过程的反应式：

3Fe₂(SO₄)₃+PbSO₄+12H₂O=PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+6H₂SO₄

硫酸铅再生过程的反应式：

PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂+6H₂SO₄=3Fe₂(SO₄)₃+PbSO₄+12H₂O

本发明的方法，具体包括以下步骤：

一段酸浸（即低酸浸出）

向二段酸浸液（即高酸浸出液）中加入中性浸出工序得到的底流或中性浸 出渣中和，搅拌，液固比为5～7∶1升/公斤，反应时间2～5小时，温度50～ 60℃，始酸90～110g/L，终酸10～15g/L，预中和浓密后的一段酸浸的底流进 入二段酸浸工序，上清液进入沉矾工序；

沉矾工序采用铅黄铁矾法沉铁

将第一步所得的一段酸浸的底流中加入硫酸铅和中和剂进行除铁：维持 pH1.3～1.6，温度90～100℃，反应时间3～5小时，硫酸铅加入量为1.4倍理论 量，晶种浓度8～10g/L；沉矾后液进入中性浸出工序；铅黄铁矾渣进入酸浸工 序进行硫酸铅再生；

酸浸工序硫酸铅再生

在第二步所得矾渣中加入锌电积的废电解液、浓硫酸进行酸浸，液固比4～ 6∶1升/公斤，温度90～100℃，反应时间3～5小时，始酸275～300g/L；浸出 渣返回作沉矾剂；浸出液经净化后制取铁源产品。

本发明相对现有技术具有以下优点：

1、锌浸出率高，金属回收率高，沉铁率高；

2、沉铁过程中铟的沉淀率高，有利于铟的回收；

3、用硫酸铅作沉矾剂，不带入新的杂质离子，且可以实现沉矾剂循环使用；

4、铁矾渣酸浸工艺的应用，进一步回收有价金属，实现沉矾剂再生。

附图说明

附图1为本发明具体工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1：

1、以某厂产出的中性浸出渣为原料，经低酸浸出、高酸浸出得到的高浸液 返低浸，液固比为6：1，反应时间3小时，温度60℃，获得如下成分（g·L^-1） 的预中和后液：Zn 113.7，In 0.375，Cu 1.588，Fe 21.34，Pb 0.007，H₂SO₄14.32。

2、向上述5000mL预中和后液中（即一段酸浸得到的上清液）缓慢加入氧 化锌中和剂，不断搅拌，当溶液pH值稳定于1.5后，升温至95℃，加115.56g 硫酸铅和50g PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂晶种，继续搅拌3h，整个过程用氧化锌作中和剂， 维持酸度不变。过滤得沉铁后液5050mL，其化学成分为（g·L^-1）：In 0.019、 Sn 0.0002、Fe 0.81、Cu 1.2、Cd 0.187。铅黄铁矾渣431.65g，含Pb 21.34%， Fe23.76%，Zn1.95%，In0.41%，Cu0.59%，沉铁率达96.15%，沉铟率达94.88%。

3、取锌电积产生的废电解液和浓硫酸2000mL（始酸300g/L），升温至95℃， 在不断搅拌下缓慢加入上述铅黄铁矾渣400g，3h后，液固分离后得浸出液 2130mL，其化学成分为（g·L^-1）：Zn 51.74、Fe 41.51、Pb 0.006、In 0.72、 Cu 1.03。铁和铟的浸出率为93.98%和93.61%。

实施例2：

1、以某厂产出的中性浸出渣为原料，经低酸浸出、高酸浸出得到的高酸浸 出液返低酸浸出工序，液固比为5：1，反应时间4小时，温度55℃，获得如下 成分（g·L^-1）的预中和后液：Zn 110.57，In 0.356，Cu 1.383，Fe 22.84， Pb 0.006，H₂SO₄13.52。

2、向上述5000mL预中和后液中缓慢加入氧化锌中和剂，不断搅拌，当溶 液pH值稳定于1.3后，升温至95℃，加123.68g硫酸铅和45g PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂晶种，继续搅拌4h，整个过程用氧化锌作中和剂，维持酸度不变。过滤得沉铁 后液5020mL，其化学成分为（g·L^-1）：In 0.016、Sn 0.0002、Fe 0.97、Cu 0.96、 Cd 0.165。铅黄铁矾渣445.45g，含Pb 22.12%，Fe24.52%，Zn1.88%，In0.37%， Cu0.46%，沉铁率达95.72%，沉铟率达93.69%。

3、取锌电积产生的废电解液和浓硫酸2000mL（始酸275g/L），升温至95℃， 在不断搅拌下缓慢加入上述矾渣400g，4h后，液固分离后得浸出液2150mL，其 化学成分为（g·L^-1）：Zn 50.63、Fe 43.66、Pb 0.006、In 0.64、Cu 0.80。 铁和铟的浸出率为94.88%和93.33%。

实施例3：

1、以某厂产出的中性浸出渣为原料，经低酸浸出、高酸浸出得到的高酸浸 出液返回至低酸浸出工序，液固比为7：1，反应时间5小时，温度50℃，获得 如下成分（g·L^-1）的预中和后液：Zn 105.26，In 0.39，Cu 1.5，Fe 23.37， Pb 0.006，H₂SO₄14.45。

2、向上述5000mL预中和后液中缓慢加入氧化锌中和剂，不断搅拌，当溶 液pH值稳定于1.6后，升温至95℃，加147.64g硫酸铅和40g PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂晶种，继续搅拌5h，整个过程用氧化锌作中和剂，维持酸度不变。过滤得沉铁 后液5070mL，其化学成分为（g·L^-1）：In 0.022、Sn 0.0002、Fe 0.93、Cu 1.15、 Cd 0.176。矾渣450.85g，含Pb 22.37%，Fe24.87%，Zn1.90%，In0.41%，Cu0.47%， 沉铁率达95.96%，沉铟率达94.21%。

3、取锌电积产生的废电解液和浓硫酸2000mL（始酸290g/L），升温至95℃， 在不断搅拌下缓慢加入上述矾渣400g，5h后，液固分离后得浸出液2210mL，其 化学成分为（g·L^-1）：Zn 50.96、Fe 42.6、Pb 0.006、In 0.70、Cu 0.80。铁 和铟的浸出率为94.63%和94.79%。