针铁矿(FeOOH)是一种很稳定的晶体化合物,如果从含Fe³+浓度很高的浸出液中直 接进行中和水解,则只能得到胶体氢氧化铁Fe(OH)3,这将很难澄清过滤,只有在低酸 度和低Fe3+浓度条件下,才能析出结晶态的针铁矿,因此,采用针铁矿法沉铁,首先必 须将溶液中的Fe³+还原为Fe²+(生产上用ZnS作还原剂),然后再用锌焙砂将其中和到 pH值为4.5~5,中和之后再用空气进行氧化。 针铁矿法的总反应式如下: Fe2(SO4)3+ZnS+1/202+3H20==Fe₂03 ·H₂O+ZnSO4+2H2SO4+S° 式中,Fe2O3 · H2O(一般写成FeOOH)是针铁矿。 针铁矿法的沉淀条件是:95℃,pH值为4~5,加入晶种也可以加快析出速率。 针铁矿沉铁有两种实施途径: (1)V .M法。把含Fe3+高的溶液用过量15%~20%的锌精矿在85~90℃下还原成 Fe2+状态,其还原率达90%以上,随后在80~90℃下,Fe²+中和到pH值为2~3.5时被 氧化。 (2)E. Z法(又称稀释法)。将含Fe³+高的溶液与中和剂一道加入到加热的沉铁槽中, 其加入速度等于针铁矿沉铁速度,故溶液中Fe³+浓度低,得到的铁渣组成为Fe203 · 0.64H2O ·0.2SO3。 我国江苏冶金研究所与温州冶炼厂研究了喷淋除铁工艺,其基本原理也就是E.Z针 铁矿法。 C 赤铁矿法 在高温185~200℃条件下,当硫酸浓度不高时,溶液中的Fe3+便会发生如下水解反 应而得到结晶Fe2O3: Fe2(SO4)₃+3H2O==Fe₂O3+3H₂SO4 若溶液中的铁呈Fe²+形态,则应使其氧化为Fe³+。 采用赤铁矿法沉铁,需有高温高压条件,如日本坂岛电锌厂采用赤铁矿法,沉铁过程 在衬钛的高压釜中进行,操作条件是:温度200℃,压力1.7652~1.9613MPa,停留时间 为34h,此时,沉铁率达到90%,得到的铁渣含Fe58%~60%,是容易处理的炼铁原料。 a 共沉淀法除砷锑 共沉淀法的应用分为两类:即共晶沉淀和吸附共沉淀。 (1)共晶沉淀。在电解质溶液中,有两种难溶的电解质共存,当它们的晶体结构相同时,它们便可以生成共晶一起沉淀下来,这种沉淀称为共晶沉淀。例如,在锌电解沉积 过程中,锌电解液(主要含硫酸锌和硫酸)中含有少量的铅,它会在阴极析出,从而影响 电锌质量,为了降低电解液中的铅含量,可向电解液中加入碳酸锶,碳酸锶在硫酸溶液中 会转变成难溶的硫酸锶,而硫酸锶与硫酸铅都是难溶硫酸盐,它们的晶体结构相同,晶格 大小相似,这样,便可以形成共晶而沉淀下来。 (2)吸附共沉淀。在湿法冶金过程中,物质在溶液中分散成胶体的现象是经常遇到 的,例如,锌焙砂中性浸出时,产生的Fe(OH)3就是一种胶体,Fe(OH)3在沉淀过程中 能吸附砷、锑共沉淀,这种利用胶体吸附特性除去溶液中其他杂质的过程称为吸附共沉淀 净化法。 由于胶体有高度分散性,使细小的胶体粒子具有巨大的表面积,正是由于胶体粒子具 有这样巨大的表面积,致使胶体粒子具有很大的吸附能力,能选择性地吸附电解质溶液中 的一些有害杂质,例如,锌焙砂中性浸出时,当Fe(OH)3胶粒在浸出矿浆中形成时,可 以优先吸附溶解在溶液中的砷、锑离子,中和到pH值为5.2时,加入凝聚剂,当 Fe(OH)3胶体凝聚沉降时,便把原先吸附的砷、锑凝聚在一起共同沉降,达到净化除砷、 锑的目的,这是各种湿法冶金中净化除去溶液中砷和锑常用的方法之一。 砷、锑与铁共沉淀的生产实践表明,砷、锑除去的完全程度,主要取决于溶液中的含 铁量,含铁量愈高,溶液中的砷、锑除去得愈完全, 一般要求溶液中的铁含量为砷、锑含 量的10~20倍。
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