一种从软锰矿浸出渣中回收铁资源方法

摘要

本发明提供的一种从软锰矿浸出渣中回收铁资源方法：(1)利用草酸溶液或草酸与草酸盐溶液的混合溶液作为浸出剂与软锰矿渣配浆，使软锰矿浸出渣中的铁转化为可溶性的草酸铁；(2)液固分离得到废渣与含有草酸铁的浸出液；(3)向步骤(2)所得含有草酸铁的浸出液中加入磷酸或磷酸溶液，使草酸铁转化为磷酸铁沉淀，固液分离，得到磷酸铁和分离液；(4)将步骤(3)所得磷酸铁经洗涤、干燥后得到磷酸铁产品；(5)将步骤(3)所得分离液返回步骤(1)作为浸出剂继续浸出软锰矿渣中的铁，如此形成循环工艺。本发明方法可实现软锰矿浸出渣中铁资源的回收利用，同时减小软锰矿浸出渣的环境危害。

说明书

技术领域

本发明属于含铁废渣的回收利用领域，具体涉及一种从软锰矿浸出渣中回收铁资源的方法。

背景技术

锰、铁是钢铁行业的重要原料，自1996年以来，我国钢铁产量一直居世界首位，钢铁工业的飞速发展，导致铁、锰需求量和生产量的迅猛增长。我国铁、锰矿石虽然储量比较丰富，但主要以贫矿为主，其中铁矿的平均品位为32％，比世界平均品位低11个百分点，全国锰矿平均品位在20％左右，富锰矿(氧化锰矿含锰大于30％、碳酸锰矿含锰大于25％)储量只占6.4％。随着矿石的日益开发，我国锰矿、铁矿品位逐渐下降，生产需求量与储量之间的差额致使我国成为世界上最大的锰矿、铁矿进口国，锰矿、铁矿资源的短缺已经成为影响锰铁行业可持续发展的重要因素。

由于铁和锰的地球化学行为相似，在地质过程中经常密切共生，在我国已查明的主要锰矿中，高铁锰矿(Mn/Fe≤3)的占35.18％，另有铁锰矿(Mn/Fe≤1)数千万吨，由于该类矿石锰铁比较低，不能直接用作炼锰铁的原料。二氧化硫液相还原浸出软锰矿是近年来发展起来的一种软锰矿高效浸出技术，该技术具有适应范围广、反应条件温和、反应速率快、锰浸出率高等优点。软锰矿中的锰主要以二氧化锰存在，铁大多以三氧化铁或针铁矿的形式存在，利用二氧化硫浸出软锰矿可以选择性的浸出锰矿中的锰，在锰浸出率达到90％以上时，铁的浸出率甚至低于5％，这就导致大量的铁在锰渣中富集，其含量一般可以达到10-30％。这种含铁锰渣不能作为火法炼铁的原料，但如果不加处理任意堆砌，不仅会造成大量铁资源的浪费，而且有可能对环境造成二次污染。因此，如何经济、合理地利用软锰矿二氧化硫浸出渣中的铁，特别是研究出能回收具有经济价值的铁产品的新方法，对缓解当前我国铁矿资源紧缺的矛盾，减小软锰矿浸出渣的环境危害，确保铁行业可持续发展具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种从软锰矿浸出渣中回收铁资源方法，以实现软锰矿浸出渣中铁资源的回收利用，同时减小软锰矿浸出渣的环境危害。

本发明从软锰矿浸出渣中回收铁资源方法的发明点是先将软锰矿浸出渣中的铁转化为可溶性的草酸铁，再将可溶性的草酸铁转化磷酸铁沉淀，从而实现铁资源的回收。

本发明提供的从软锰矿浸出渣中回收铁资源方法，包括以下工艺步骤：

(1)浸出：利用草酸溶液或草酸与草酸盐溶液的混合溶液作为浸出剂与软锰矿渣配浆，使软锰矿浸出渣中的铁转化为可溶性的草酸铁；

(2)液固分离：将步骤(1)浸出后的浆液进行固液分离，得到废渣与含有草酸铁的浸出液；

(3)磷酸沉铁：向步骤(2)所得含有草酸铁的浸出液中加入磷酸或磷酸溶液，使草酸铁转化为磷酸铁沉淀，固液分离，得到磷酸铁和分离液；

(4)磷酸铁回收：将步骤(3)所得磷酸铁经洗涤、干燥后得到磷酸铁产品。

在本发明的上述技术方案中，为了充分利用草酸与草酸盐，可将步骤(3)所得分离液循环返回到步骤(1)作为浸出剂用于继续浸出软锰矿渣中的铁，形成循环工艺。

在本发明的上述技术方案中，步骤(1)中所述草酸盐优选自草酸铵、草酸钠和草酸钾，可为它们中的一种或两种以上。

在本发明的上述技术方案中，步骤(1)浸出过程中所发生的化学反应为：

浸出液中的Fe³⁺和C₂O₄^2-会进一步反应生成稳定的络合物，具体反应如下：

Fe³⁺+C₂O₄^2-→Fe(C₂O₄)⁺

从化学反应方程式看出，浸出过程中1mol铁浸出需要1.5mol的草酸，因此为了保证铁的浸出率，草酸与铁的摩尔比不应低于1.5:1。此外，草酸根与溶液中三价铁生成稳定络合物也是促进铁浸出的重要因素，而浸出液中铁完全以Fe(C₂O₄)₃^3-的形式存在时，草酸根与三价铁的摩尔比不应低于3:1。而在实际应用过程中，为了确保铁达到较高的浸出率，可适当过量增加草酸根的含量，而草酸根含量可全部由草酸提供，也可由可溶性的草酸钾、草酸钠、草酸铵等草酸盐提供。因此，草酸、草酸盐中草酸根总量与软锰矿渣中铁的摩尔比可确定为1.5～5:1，且其中草酸与软锰矿渣中铁的摩尔比不应低于1.5:1。

在上述技术方案中，步骤(1)浸出过程中草酸与氧化铁的反应速率随温度的升高而增大，升高温度可加快铁的浸出速率，缩短浸出时间，减小浸出反应器体积，因此可将浸出过程的反应温度控制在70～100℃，浸出时间最好不低于3h。

在上述技术方案中，步骤(3)加入磷酸或磷酸溶液，将草酸铁转化为磷酸铁所发生的化学反应为：

Fe₂(C₂O₄)₃+2H₃PO₄→2FePO₄↓+3H₂C₂O₄

加入的磷酸或磷酸溶液不应过量，否则会使磷酸残留在浸出液中，当浸出液返回浸出步骤时，容易与浸出的铁反应生成磷酸铁沉淀，在固液分离过程中，磷酸铁沉淀会与废渣一起排出，降低铁的回收效率，因此，可将加入磷酸量与浸出液中铁的摩尔比控制在0.8～1:1的范围内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述方法实现了从软锰矿浸出渣中回收铁资源，充分利用软锰矿浸出渣，不仅避免了大量铁资源的浪费，同时减少了软锰矿浸出渣堆放对环境造成的二次污染，回收具有经济价值的磷酸铁产品，具有环保和经济的双重优势。

2、本发明所述方法为闭路循环工艺，工艺中不消耗草酸，实现工艺的低成本，且无污染排放，利于实际工业应用。

附图说明

附图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合工艺流程图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，有必要指出的是，以下的实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟悉人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，应仍属于本发明的保护范围。

以下实施例中软锰矿渣中的铁含量按照国家标准《铁矿石全铁含量的测定》(GBT63705-2007)进行测定，浸出液中铁的浓度按照国家标准《水质铁的测定邻菲啰啉分光光度法(试行)》(HJ/T 345-2007)进行测定。

实施例1：

从软锰矿浸出渣中回收铁资源方法，操作步骤如下：

(1)浸出：以草酸浓度为1.5mol/L的草酸溶液为浸出剂，测定软锰矿中的铁含量后，按照草酸与铁的摩尔比为3:1，将草酸溶液与软锰矿渣混合制浆，在温度95℃、搅拌转速为250r/min的条件下浸出4.5h，使软锰矿渣中的铁转化为可溶性的草酸铁；

(2)固液分离：将步骤(1)浸出后的浆液进行离心分离，得到废渣与含有草酸铁的浸出液；

(3)磷酸沉铁：向步骤(2)所得浸出液中加入磷酸，磷酸的加入量与浸出液中铁的摩尔比为0.9:1，在转速为100r/min的条件下搅拌反应1h使浸出液中的草酸铁转化为磷酸铁和草酸，然后进行压滤，得到磷酸铁，分离液备用；

(4)磷酸铁洗涤：将步骤(3)所得磷酸铁洗涤后，于110℃下干燥2h得到纯净磷酸铁产品；

(5)草酸循环：将步骤(3)所得分离液返回步骤(1)作为浸出剂继续浸出软锰矿渣中的铁，如此形成循环工艺。

实施例2

从软锰矿浸出渣中回收铁资源方法，操作步骤如下：

(1)浸出：利用草酸浓度为1.5mol/L、草酸铵浓度为0.5mol/L的混合溶液为浸出剂，测定软锰矿中的铁含量后，按照草酸根与铁的摩尔比为2:1，其中，草酸与铁的摩尔比为1.5:1，将混合溶液与软锰矿渣混合制浆，在温度90℃、搅拌转速为300r/min的条件下搅拌浸出6h，使软锰矿渣中的铁转化为可溶性的草酸铁；

(2)固液分离：将步骤(1)浸出后的浆液进行压滤，得到废渣与含有草酸铁的浸出液；

(3)磷酸沉铁：向步骤(2)所得浸出液中加入磷酸，磷酸的加入量与浸出液中铁的摩尔比为0.95:1，在转速为100r/min的条件下搅拌反应1.5h使浸出液中的草酸铁转化为磷酸铁和草酸，然后进行压滤，得到磷酸铁，分离液备用；

(4)磷酸铁洗涤：将步骤(3)所得磷酸铁洗涤后，于105℃下干燥2h得到纯净磷酸铁产品；

(5)草酸循环：将步骤(3)所得分离液返回步骤(1)作为浸出剂继续浸出软锰矿渣中的铁，如此形成循环工艺。