鋅系統(tǒng)除鐵工藝探討ppt課件

1、硫酸鋅消費(fèi)除鐵工藝討論硫酸鋅消費(fèi)除鐵工藝討論2021年3月23日目目 錄錄一、硫酸鋅消費(fèi)除鐵的重要性和意義一、硫酸鋅消費(fèi)除鐵的重要性和意義二、硫酸鋅消費(fèi)除鐵工藝引見二、硫酸鋅消費(fèi)除鐵工藝引見三、中和水解法三、中和水解法一低鐵氧化一低鐵氧化 二高鐵水解二高鐵水解 三氫氧化鐵膠體的凝聚和凈化作用三氫氧化鐵膠體的凝聚和凈化作用 四、小結(jié)四、小結(jié)一、硫酸鋅消費(fèi)除鐵的重要性和意義一、硫酸鋅消費(fèi)除鐵的重要性和意義 硫酸鋅消費(fèi)過程中的沉淀除鐵問題，在濕 法 冶 金 中 最 具 代 表 性 。 硫 化 鋅 精 礦 普 通 有5-15%的鐵，浸出過程中鋅和其他有色金屬進(jìn)入 溶 液 時 ， 鐵 也 不 同 程 度

2、 地 進(jìn) 入 溶 液 。 無論是傳統(tǒng)焙燒工藝鐵酸鋅的處置，還是 氧 壓 浸 出 工 藝 中 鐵 的 析 出 ， 其 目 的 均 為 了鋅 鐵 分 別 ， 因 此 除 鐵 顯 得 尤 為 重 要 。二、硫酸鋅消費(fèi)除鐵工藝引見二、硫酸鋅消費(fèi)除鐵工藝引見一氧化鐵水合物一氧化鐵水合物Fe2O3nH2O1、三水氧化鐵、三水氧化鐵Fe2O33H2O，即，即Fe(OH)3中和水解法中和水解法2、一水氧化鐵、一水氧化鐵Fe2O3H2O，即，即FeOOH針鐵礦法針鐵礦法3、半水氧化鐵、半水氧化鐵Fe2O30.5H2O或或2Fe2O3H2O4、一水半氧化鐵、一水半氧化鐵Fe2O31.5H2O或或2Fe2O31.5

3、H2O5、兩水氧化鐵、兩水氧化鐵Fe2O32H2O二無水氧化鐵二無水氧化鐵1 1、氧化亞鐵、氧化亞鐵FeOFeO2 2、氧化鐵、氧化鐵Fe2O3Fe2O3赤鐵礦法赤鐵礦法3 3、四氧化三鐵、四氧化三鐵Fe3O4Fe3O4污水處置污水處置三復(fù)鹽和絡(luò)鹽三復(fù)鹽和絡(luò)鹽 由簡單的鹽進(jìn)一步組成的較復(fù)雜的化由簡單的鹽進(jìn)一步組成的較復(fù)雜的化合物稱為復(fù)鹽或絡(luò)鹽，如：合物稱為復(fù)鹽或絡(luò)鹽，如： 復(fù)鹽：復(fù)鹽： (NH4)2SO4+FeSO4 (NH4)2SO4+FeSO4 (NH4)2Fe(SO4)2(NH4)2Fe(SO4)2模爾鹽模爾鹽 絡(luò)鹽：絡(luò)鹽：Fe(CN)2+4KCN K4Fe(CN)6Fe(CN)2+4K

4、CN K4Fe(CN)6亞鐵氰化鉀亞鐵氰化鉀1 1、復(fù)鹽代表：明礬、黃鉀鐵礬、復(fù)鹽代表：明礬、黃鉀鐵礬 所謂礬是指由兩種或兩種以上金屬的所謂礬是指由兩種或兩種以上金屬的硫酸鹽所組成的復(fù)鹽。硫酸鹽所組成的復(fù)鹽。 通常是三價(jià)金屬離子，如通常是三價(jià)金屬離子，如Al3+Al3+、Fe3+Fe3+、Cr3+Cr3+、V3+V3+等最容易消費(fèi)礬。等最容易消費(fèi)礬。 明礬：明礬：KAl(SO4)212H2OKAl(SO4)212H2O，是最常見，是最常見的礬之一。的礬之一。 黃鉀鐵礬：黃鉀鐵礬：AFe3(SO4)2(OH)6AFe3(SO4)2(OH)6或或A2O3Fe2O34SO36H2OA2O3Fe2O3

5、4SO36H2O。 其中其中A A為一價(jià)陽離子，如為一價(jià)陽離子，如K+K+、Na+Na+、NH4+NH4+、Rb+Rb+、Ag+Ag+、Pb2+/2Pb2+/2或或H3O+H3O+等。等。2 2、黃鉀鐵礬、黃鉀鐵礬 由于黃鉀鐵礬具有溶解度小、易于結(jié)由于黃鉀鐵礬具有溶解度小、易于結(jié)晶、晶粒大等特點(diǎn)，用于濕法煉鋅晶、晶粒大等特點(diǎn)，用于濕法煉鋅除鐵工藝。除鐵工藝。四鐵化合物小結(jié)四鐵化合物小結(jié)五煉鋅工業(yè)除鐵實(shí)際五煉鋅工業(yè)除鐵實(shí)際 濕法煉鋅工業(yè)消費(fèi)中除鐵的方法有中濕法煉鋅工業(yè)消費(fèi)中除鐵的方法有中和水解法、針鐵礦法、赤鐵礦法、和水解法、針鐵礦法、赤鐵礦法、黃鉀鐵礬法。黃鉀鐵礬法。1 1、中和水解法、中和水

6、解法先氧化，再中和水解的除鐵先氧化，再中和水解的除鐵作業(yè)作業(yè) 適用于低鐵濃度適用于低鐵濃度Fe1g/lFe1g/l的除的除鐵方法，該法屬于常規(guī)浸出過程，中性鐵方法，該法屬于常規(guī)浸出過程，中性浸出條件下先氧化再中和的除鐵作業(yè)：浸出條件下先氧化再中和的除鐵作業(yè)：浸出溫度浸出溫度 60-70; 60-70; 浸出液固比浸出液固比 10-15 10-15：1 1浸出始酸濃度浸出始酸濃度 30-40g/l; 30-40g/l; 浸出終點(diǎn)浸出終點(diǎn)pHpH值值 4.8-5.4 4.8-5.4浸出時間浸出時間 1.5-2.5h 1.5-2.5h。 高鐵水解的反響：高鐵水解的反響：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+反響過程中產(chǎn)生了反響過程中產(chǎn)生了H+H+酸。酸。2、針鐵礦法、針鐵礦法先復(fù)原，再中和氧化水解的除鐵作業(yè)先復(fù)原，再中和氧化水解的除鐵作業(yè) 總反響方程式：總反響方程式：Fe2(SO4)3+ZnS+1/2O2+3H2O=ZnSO4+Fe2O3H2O或或2FeOOH+S0+2H2SO4反響過程中產(chǎn)生了反響過程中產(chǎn)生了H+酸。酸。針對針鐵礦法有兩條實(shí)施途徑：針對針鐵礦法有兩條實(shí)施途徑：1V.M法法 a、復(fù)原、復(fù)原 將含將含F(xiàn)e3+的濃溶液用過量的濃溶液用過量1520%的的ZnS精

8、礦在精礦在8590條件下條件下復(fù)原成復(fù)原成Fe2+： 2Fe3+ZnS= 2Fe2+Zn2+S0 復(fù)原率可達(dá)復(fù)原率可達(dá)90%以上。以上。 b、中和氧化水解、中和氧化水解 在在8090條件下，條件下，F(xiàn)e2+形狀下加鋅焙砂中和至形狀下加鋅焙砂中和至pH=23.5，并，并用氧氣氧化：用氧氣氧化： 2Fe2+1/2O2+2ZnO+H2O=2FeOOH+2Zn2+2E.Z法亦稱稀釋法法亦稱稀釋法 將熱酸浸出液均勻緩慢地參與到劇烈攪拌的沉鐵槽中實(shí)踐將熱酸浸出液均勻緩慢地參與到劇烈攪拌的沉鐵槽中實(shí)踐就是將浸出液就是將浸出液Fe3+濃度加以稀釋，濃度加以稀釋，F(xiàn)e3+參與速度等于沉鐵速度，并實(shí)時添參與速度等

9、于沉鐵速度，并實(shí)時添加中和劑以維持加中和劑以維持體系體系pH值恒定在值恒定在3.03.5，得到的鐵渣組成為，得到的鐵渣組成為Fe2O30.64H2O0.2SO3。小結(jié)：兩種方法無論哪種都必需做到控制體系中小結(jié)：兩種方法無論哪種都必需做到控制體系中Fe3+100g/l 高酸浸出，大量鐵浸出高酸浸出，大量鐵浸出終酸濃度終酸濃度 3040g/l溫溫 度度 90100浸出時間浸出時間 35h常見常見A=Na+、NH4+，其反響為：，其反響為：3Fe2(SO4)3+10H2O+2NH3H2O=(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12銨鐵礬銨鐵礬+5H2SO4 3Fe2(SO4)3+12H2O+Na2S

10、O4=Na2Fe6(SO4)4(OH)12鈉鐵礬鈉鐵礬+6H2SO4 反響過程中產(chǎn)生了反響過程中產(chǎn)生了H+酸。酸。5、典型鐵渣成分對比、典型鐵渣成分對比6、除鐵方法比較、除鐵方法比較三、中和水解法三、中和水解法 該方法適用于低鐵濃度的除鐵作業(yè)，包括低鐵氧化、高鐵水解、氫氧化鐵沉降以及砷、銻、鍺等雜質(zhì)的共沉淀等三個過程。一低鐵氧化1、金屬離子水解pHZn2+離子從單位活度溶液中水解pH值=5.5，思索Zn2+離子活度，普通Zn2+開場水解pH值6；Fe2+離子從單位活度溶液中水解pH值=6.65，思索Fe2+離子活度，普通Fe2+開場水解pH值8；Fe3+離子從單位活度溶液中水解pH值=1.5，

11、思索平衡后Fe3+很低，普通Fe3+開場水解pH值2。在Fe3+水解時，酸度遠(yuǎn)低于Zn2+開場水解pH值，因此，只需Fe3+水解，而Zn2+、Fe2+均不會水解。2、氧化復(fù)原電位、氧化復(fù)原電位所謂的氧化復(fù)原電位就是用來反映水溶液中一切物質(zhì)表現(xiàn)出來的所謂的氧化復(fù)原電位就是用來反映水溶液中一切物質(zhì)表現(xiàn)出來的宏觀氧化宏觀氧化-復(fù)原性。復(fù)原性。氧化復(fù)原電位越高，氧化性越強(qiáng)，電位越低，氧化性越弱。電位氧化復(fù)原電位越高，氧化性越強(qiáng)，電位越低，氧化性越弱。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負(fù)那么闡明溶液顯示為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負(fù)那么闡明溶液顯示出復(fù)原性出復(fù)原性表表4列出了常見的氧化復(fù)原電位

12、。列出了常見的氧化復(fù)原電位。3、氧化劑的選擇原那么、氧化劑的選擇原那么從表從表4初略來看，凡是規(guī)范電位超越初略來看，凡是規(guī)范電位超越+0.771V均可以作為的均可以作為的Fe2+氧氧化劑，但實(shí)踐上必需滿足四條原那么，詳見表化劑，但實(shí)踐上必需滿足四條原那么，詳見表5。二高鐵水解二高鐵水解1 1、水解法、水解法使溶液中的雜質(zhì)金屬離子呈不溶性的氫氧化使溶液中的雜質(zhì)金屬離子呈不溶性的氫氧化物沉淀析出，是工業(yè)凈化時常用的簡便方物沉淀析出，是工業(yè)凈化時常用的簡便方法。法。適用條件：雜質(zhì)金屬離子水解適用條件：雜質(zhì)金屬離子水解pHpH值值 主體金屬主體金屬離子水解離子水解pHpH值，雜質(zhì)金屬離子才有能夠水值，

13、雜質(zhì)金屬離子才有能夠水解除去；且相對解除去；且相對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+離子從單位活度溶液中水解離子從單位活度溶液中水解pH值值=5.5，從工業(yè)浸出液中析出的從工業(yè)浸出液中析出的pH值值6；Fe2+離子從單位活度溶液中水解離子從單位活度溶液中水解pH值值=6.65，從工業(yè)浸出液中析出的從工業(yè)浸出液中析出的pH值值8；Fe3+離子從單位活度溶液中水解離子從單位活度溶液中水解pH值值=1.5，從工業(yè)浸出液中析出的從工業(yè)浸出液中析出的pH值值2。由此可見：由此可見：Fe3+雜質(zhì)金屬離子水解雜質(zhì)金屬離子水解pH值值 Zn2+ 主體金屬離子水解

14、主體金屬離子水解pH值，可以經(jīng)值，可以經(jīng)過控制過控制pH值，使得溶液中大量值，使得溶液中大量Fe3+離子水離子水解，而解，而Zn2+離子不水解。離子不水解。3、Fe3+水解的重要要素水解的重要要素pHFe3+水解反響：水解反響：Fe3+3OH- Fe(OH)3 或或 Fe3+3H2O Fe(OH)3 +3H+對應(yīng)的平衡常數(shù)為：對應(yīng)的平衡常數(shù)為：由此可以看出，只需由此可以看出，只需H+或或OH-濃度指數(shù)為濃度指數(shù)為最高，等于最高，等于3，所以，所以，H+或或OH-濃度的變濃度的變化將對水解反響產(chǎn)生更大的影響。工業(yè)消化將對水解反響產(chǎn)生更大的影響。工業(yè)消費(fèi)上也是經(jīng)過控制溶液費(fèi)上也是經(jīng)過控制溶液pH值

15、來控制和調(diào)理值來控制和調(diào)理高鐵水解的，普通控制酸度被中和到高鐵水解的，普通控制酸度被中和到pH值值5左右浸出終點(diǎn)左右浸出終點(diǎn)pH值在值在4.8-5.4，此時，此時絕大部分的絕大部分的Fe都可以除去，殘留的都可以除去，殘留的Fe數(shù)量數(shù)量很少，完全滿足電解液要求。很少，完全滿足電解液要求。三氫氧化鐵膠體的凝聚和凈化作用三氫氧化鐵膠體的凝聚和凈化作用1 1、電泳景象、電泳景象不同的膠粒其外表的組成情況不同。它們有的能不同的膠粒其外表的組成情況不同。它們有的能吸附正電荷，有的能吸附負(fù)電荷。因此有的膠吸附正電荷，有的能吸附負(fù)電荷。因此有的膠粒帶正電荷，如粒帶正電荷，如Al(OH)3Al(OH)3膠體。有

16、的膠粒帶負(fù)膠體。有的膠粒帶負(fù)電荷，如三硫化二砷電荷，如三硫化二砷(As2S3)(As2S3)膠體等。假設(shè)在膠體等。假設(shè)在膠體中通以直流電，它們或者向陽極遷移，或膠體中通以直流電，它們或者向陽極遷移，或者向陰極遷移，像這樣膠體中的分散質(zhì)微粒在者向陰極遷移，像這樣膠體中的分散質(zhì)微粒在電場作用下作定向挪動的景象，就是所謂的電電場作用下作定向挪動的景象，就是所謂的電泳景象。泳景象。呵斥的電泳景象緣由：膠粒有較大的外表積，能呵斥的電泳景象緣由：膠粒有較大的外表積，能吸附離子，使得膠粒帶電荷。吸附離子，使得膠粒帶電荷。同種膠粒帶有同種電荷，減少了膠粒發(fā)生碰撞的同種膠粒帶有同種電荷，減少了膠粒發(fā)生碰撞的能夠

17、性，從而阻止了膠粒相互結(jié)合變成更大的能夠性，從而阻止了膠粒相互結(jié)合變成更大的顆粒以沉淀析出。假設(shè)在這類膠體中參與電解顆粒以沉淀析出。假設(shè)在這類膠體中參與電解質(zhì)，電解質(zhì)電離產(chǎn)生的離子會中和膠粒所帶的質(zhì)，電解質(zhì)電離產(chǎn)生的離子會中和膠粒所帶的電荷，使膠粒凝聚而沉淀。電荷，使膠粒凝聚而沉淀。例子例子1 1：河流中的粘土膠粒由于吸附了氫氧根離：河流中的粘土膠粒由于吸附了氫氧根離子而帶負(fù)電荷。當(dāng)河水流到含鹽的海水里時，子而帶負(fù)電荷。當(dāng)河水流到含鹽的海水里時，帶負(fù)電荷的粘土膠粒被海水中帶正電荷的鈉離帶負(fù)電荷的粘土膠粒被海水中帶正電荷的鈉離子及鎂離子中和，使粘土沉淀下來，最終在河子及鎂離子中和，使粘土沉淀下來

18、，最終在河口構(gòu)成了三角洲?？跇?gòu)成了三角洲。例子例子2 2：在高爐的煙中，炭黑和灰塵常呈膠粒狀，：在高爐的煙中，炭黑和灰塵常呈膠粒狀，并帶有電荷。假設(shè)在煙囪上安裝一個高壓電極，并帶有電荷。假設(shè)在煙囪上安裝一個高壓電極，可以吸收帶負(fù)電荷的膠粒，并堆積下來。這樣可以吸收帶負(fù)電荷的膠粒，并堆積下來。這樣不僅可以從中回收到貴重的產(chǎn)品，還可以減少不僅可以從中回收到貴重的產(chǎn)品，還可以減少空氣的污染?？諝獾奈廴?。2、膠體荷電及吸附的電荷、膠體荷電及吸附的電荷1膠體荷電的緣由膠體荷電的緣由 膠體荷電是由于他們吸附了某種特定離子的膠體荷電是由于他們吸附了某種特定離子的結(jié)果。結(jié)果。2Fe(OH)3膠體荷電及吸附的電

19、荷膠體荷電及吸附的電荷 等電位點(diǎn)：等電位點(diǎn)：Fe(OH)3膠體從溶液中吸附離子膠體從溶液中吸附離子而帶電，而帶電，其等電位點(diǎn)為其等電位點(diǎn)為pH值值=5.2左右。左右。3、氫氧化鐵膠體的共沉淀作用 由于SiO32-、GeO32-同SO42-均為-2價(jià)，但濃度很低酸性小，不容易離解出離子；SiO32-、GeO32-同AsO43-、SbO43-濃度均很低，但化合價(jià)高于后者，因此，膠體吸附對其的作用很有限。1硅等電位點(diǎn)：硅膠從溶液中吸附離子而帶電，其等電位點(diǎn)為pH值=2-2.5。在pH=5.2左右，硅膠微粒將荷負(fù)電，荷負(fù)電的硅膠和荷正電的氫氧化鐵膠體在靜電引力作用下會聚結(jié)在一同并從溶液中共同沉淀析出。

20、但是需求留意的是：1硅膠等電位點(diǎn)pH值=2-2.5，正常應(yīng)該在此范圍內(nèi)容易凝集析出，但硅膠大量析出確是發(fā)生在4.8-5.0處，這正是由于共同凝結(jié)的作用所致。2共同凝結(jié)全部凝結(jié)，當(dāng)兩種溶膠數(shù)量或兩者總體荷電量有一定差值時，就只能出現(xiàn)部分沉淀，假設(shè)兩種溶膠數(shù)量或兩者總體荷電量相差懸殊時那么不發(fā)生沉淀的情況也存在。2、鍺鍺的行為與硅類似。在pH=5左右，鍺膠微粒將荷負(fù)電，荷負(fù)電的鍺膠和荷正電的氫氧化鐵膠體在靜電引力作用下會聚結(jié)在一同并從溶液中共同沉淀析出。4、絮凝沉降、絮凝沉降 為了提高消費(fèi)率，濕法煉鋅工業(yè)通常運(yùn)為了提高消費(fèi)率，濕法煉鋅工業(yè)通常運(yùn)用聚丙烯酰胺用聚丙烯酰胺即三號絮凝劑來強(qiáng)化沉降過程。即

21、三號絮凝劑來強(qiáng)化沉降過程。1聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺是一種高分子化合物，它的分子聚丙烯酰胺是一種高分子化合物，它的分子式為：式為： 溶于水后構(gòu)成膠體溶液，相應(yīng)的膠體屬于親溶于水后構(gòu)成膠體溶液，相應(yīng)的膠體屬于親水膠體，通常不帶電荷。膠體的穩(wěn)定性主水膠體，通常不帶電荷。膠體的穩(wěn)定性主要依托劇烈的溶劑化來實(shí)現(xiàn)，這是普通親要依托劇烈的溶劑化來實(shí)現(xiàn)，這是普通親水膠體的特點(diǎn)。其中，只需極性基部分才水膠體的特點(diǎn)。其中，只需極性基部分才會與水劇烈結(jié)合實(shí)現(xiàn)溶劑化，而胺基、酰會與水劇烈結(jié)合實(shí)現(xiàn)溶劑化，而胺基、?；⒏叻肿拥臒N基部分不會和水發(fā)生作用。基、高分子的烴基部分不會和水發(fā)生作用?？梢砸詾椋簼舛葮O稀的聚

22、丙烯酰胺溶液中，可以以為：濃度極稀的聚丙烯酰胺溶液中，每個膠粒每個膠粒=一個高分子；當(dāng)濃度增大時，每一個高分子；當(dāng)濃度增大時，每個膠粒能夠有個膠粒能夠有2個或更多個高分子組成。個或更多個高分子組成。2 2絮凝沉降原理絮凝沉降原理 從膠體化學(xué)看，聚丙烯酰胺對氫氧化鐵膠從膠體化學(xué)看，聚丙烯酰胺對氫氧化鐵膠體的凝集屬于體的凝集屬于“敏化作用。即：敏化作用。即：1 1當(dāng)聚丙烯酰胺參與后，浸出液中存在兩種不同當(dāng)聚丙烯酰胺參與后，浸出液中存在兩種不同性質(zhì)的性質(zhì)的膠體：膠體：Fe(OH)3Fe(OH)3疏水膠體和聚丙烯酰胺親水膠體；疏水膠體和聚丙烯酰胺親水膠體；2 2兩種膠體碰撞相遇后，聚丙烯酰胺的烴基部分兩種膠體碰撞相遇后，聚丙烯酰胺的烴基部分將劇烈將劇烈吸附在吸附在Fe(OH)3Fe(OH)3膠粒的外表；膠粒的外表；3 3聚丙烯酰胺分子具有線型構(gòu)造，主鏈很長，同聚丙烯酰胺