一种回收铁矾渣中有价金属及铁的方法与流程

本发明涉及一种回收铁矾渣中有价金属及铁的方法，属于湿法冶金清洁综合回收技术领域。

背景技术：

金属锌及其制品是重要的战略资源，2017年中国的锌产量占全球产量的50%以上,其中85%的锌采用湿法炼锌工艺生产，锌铁分离是湿法炼锌最为关键的工序之一。黄钾铁矾法是现代锌湿法冶炼中占据主导地位的锌铁分离工艺，但由于铁矾渣中除含有20-30%的铁外，还富含锌、铜、铟、锗等有价金属，以及大量的铅、镉等重金属有害元素，在自然堆存条件下会不断溶出污染地下水和土壤，环境污染严重。因此，自2008年8月1日起，黄钾铁矾法生产的铁矾渣已被列入国家危险固体废弃物行列（废物代码331-005-48）。目前，全国堆存铁矾渣量超过3500万吨，而且每年以100万吨的速度增长，对环境产生巨大的潜在污染，伴生铁资源及锌、铜、铟、锗等有价金属资源浪费严重。因此铁矾渣的清洁高效处理已成为国内冶金行业的重大环保问题。

目前，铁矾渣的处理主要采用火法、湿法、火法湿法联合工艺实现其中铁及有价金属的回收，这些方法各有利弊。专利申请号为201610068022.0、201611063342.3、201710091764.x的专利分别公开了一种将铁矾渣转化制备云母氧化铁、四氧化三铁的方法，将铁矾渣中的铁元素转化铁系化工产品，实现了铁资源的循环利用。但不足之处是这些方法未能对铁矾渣中锌、铜、铟、锗等有价金属加以回收利用，且未能妥善处理中间转化液，易造成二次污染。

目前回收铁矾渣中有价金属的主要方法有焙烧-水浸或溶剂浸出，该方法可实现多种有价金属的回收，但其不足之处是需要在400-1000℃的高温下进行反应，过程产出大量低浓度二氧化硫的烟气易造成低空污染，得到的浸出渣需要进一步妥善处理，铁矾渣中伴生铁资源没有实现资源化利用，工艺流程复杂。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种回收铁矾渣中有价金属及铁的方法。本发明在高温水溶液中，铁矾渣发生高温分解与转化，锌、铜、铟、锗等有价金属溶解进入转化液，伴生铁高温转化为赤铁矿渣，铅、银以硫酸盐沉淀形式富集于赤铁矿铁渣，经分离和富集铅、银等有价成分后，赤铁矿渣可作为二次资源实现其资源化利用。本发明通过以下技术方案实现。

一种回收铁矾渣中有价金属及铁的方法，其步骤包括：

步骤1、将铁矾渣采用水或稀硫酸溶液按照液固比为2~10:1l/kg混合调浆得到矿浆，稀硫酸溶液浓度为0.1~10g/l；

步骤2、将步骤1得到的矿浆，加入浓度为0~60g/l的赤铁矿晶种，升温至温度为160~250℃，高温分解和转化反应60~300min，然后液固分离后得到转化液和转化渣，转化液中回收锌、铜、铟、锗有价金属，转化渣中浮选铅、银后得到赤铁矿渣。

所述铁矾渣中包括以下质量百分比含量：铁20～30%，锌2～8%、铜0.05～0.4%、铟0.01～0.08%、锗0.007～0.07%、铅1～15%和银0.007～0.06%。

所述步骤2中转化液采用已知硫化沉淀技术分步沉淀并回收其中的锌、铜、铟、锗，分别获得铜、铟、锗的硫化物沉淀、硫化锌沉淀和净化液，净化液返回到步骤1中作为调浆液。

所述步骤2中转化渣中采用已知浮选分离技术分离回收铅、银得到赤铁矿渣。

本发明的有益效果是：

（1）本发明克服了现有铁矾渣处理工艺只能回收铁或回收有价金属的局限，同时实现了铁矾渣中锌、铜、铟、锗、铅、银等有价金属的高效回收和伴生铁的资源化利用。

（2）在高温水溶液中，将有价金属的高效浸出与铁的转化合并为一步完成，转化液返回流程使用，赤铁矿转化渣实现资源化利用，过程无废液、废固产生，具金属回收率高，工艺流程简单，环境友好等优点。

附图说明

图1是本发明高温分解流程图；

图2是本发明实施例1中铁矾渣1的xrd图；

图3是本发明实施例1中转化渣的xrd。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

本发明实施例中的铁矾渣分别取自国内两家采用铁矾法除铁的湿法炼锌企业，将铁矾渣烘干，细磨至粒径小于0.074mm的颗粒占90%以上，对原料铁矾渣进行化学成分分析其主要成分如表1所示。

表1铁矾渣的主要化学成分

实施例1

如图1所示，该回收铁矾渣中有价金属及铁的方法，其步骤包括：

步骤1、将0.15kg铁矾渣（铁矾渣1）采用稀硫酸溶液按照液固比为10:1l/kg混合调浆得到矿浆，稀硫酸溶液浓度为0.1g/l；

步骤2、将步骤1得到的矿浆，加入浓度为20g/l的赤铁矿晶种，升温至温度为180℃，高温分解和转化反应180min，然后液固分离后得到1.35l富含有锌、铜、铟、锗等有价金属转化液和0.103kg转化渣。

上述步骤2中转化液采用已知硫化沉淀技术分步沉淀并回收其中的锌、铜、铟、锗，分别获得铜、铟、锗的硫化物沉淀、硫化锌沉淀和净化液，净化液返回到步骤1中作为调浆液；所述步骤2中转化渣中已知的浮选分离技术分离回收铅、银得到赤铁矿渣。

铁矾渣1的xrd图如图2所示，转化渣xrd图如图3所示；从图2中可以看出铁矾渣1中的黄钾铁矾(kfe3(so4)2(oh)6)和黄铵铁矾(nh4fe3(so4)2(oh)6)物相均高温分解转化为赤铁矿转化渣，分离富集其中的铅银后可实现资源化利用。

分别取转化液和富集铅、银的赤铁矿转化渣进行化学成分分析，转化液中含锌7.44g/l、铜316mg/l、铟13.32mg/l、锗6.4mg/l，转化渣中含铁58.9wt%、铅1.7wt%、银0.013wt%；计算得出本施例中锌的浸出率为98.5%、铜的浸出率为98.2%、铟的浸出率为85.6%、锗的浸出率为82.3%，铅、银在渣中的富集比分别为99.8%和99.6%。

实施例2

如图1所示，该回收铁矾渣中有价金属及铁的方法，其步骤包括：

步骤1、将0.5kg铁矾渣（铁矾渣1）采用稀硫酸溶液按照液固比为6:1l/kg混合调浆得到矿浆，稀硫酸溶液浓度为5g/l；

步骤2、将步骤1得到的矿浆，加入浓度为60g/l的赤铁矿晶种，升温至温度为160℃，高温分解和转化反应300min，然后液固分离后得到2.7l富含有锌、铜、铟、锗等有价金属转化液和0.43kg转化渣。

上述步骤2中转化液采用已知硫化沉淀技术分步沉淀并回收其中的锌、铜、铟、锗，分别获得铜、铟、锗的硫化物沉淀、硫化锌沉淀和净化液，净化液返回到步骤1中作为调浆液；所述步骤2中转化渣中已知的浮选分离技术分离回收铅、银得到赤铁矿渣。

分别取转化液和富集铅、银的赤铁矿转化渣进行化学成分分析，转化液中含锌12.1g/l、铜0.53g/l、铟22.5mg/l、锗10.77mg/l，转化渣中含铁62.2wt%、铅1.36wt%、银0.01wt%；计算得出本施例中锌的浸出率为97.8%、铜的浸出率为98.5%、铟的浸出率为86.8%、锗的浸出率为83.1%，铅、银在渣中的富集比分别为99.6%和99.2%。

实施例3

如图1所示，该回收铁矾渣中有价金属及铁的方法，其步骤包括：

步骤1、将0.5kg铁矾渣（铁矾渣2）采用稀硫酸溶液按照液固比为2:1l/kg混合调浆得到矿浆，稀硫酸溶液浓度为10g/l；

步骤2、将步骤1得到的矿浆，不添加赤铁矿晶种，升温至温度为250℃，高温分解和转化反应60min，然后液固分离后得到0.9l富含有锌、铜、铟、锗等有价金属转化液和0.25kg转化渣。

上述步骤2中转化液采用已知硫化沉淀技术分步沉淀并回收其中的锌、铜、铟、锗，分别获得铜、铟、锗的硫化物沉淀、硫化锌沉淀和净化液，净化液返回到步骤1中作为调浆液；所述步骤2中转化渣中已知的浮选分离技术分离回收铅、银得到赤铁矿渣。

分别取步骤（2）转化液和富集铅、银的赤铁矿转化渣进行化学成分分析，转化液中含锌12.24g/l、铜1.58g/l、铟146.5mg/l、锗35.78mg/l，转化渣中含铁56.8wt%、铅3.49wt%、银0.018wt%；计算得出本施例中锌的浸出率为97.5%、铜的浸出率为98.1%、铟的浸出率为82.4%、锗的浸出率为80.5%，铅、银在渣中的富集比分别为99.2%和99.6%。

实施例4

如图1所示，该回收铁矾渣中有价金属及铁的方法，其步骤包括：

步骤1、将0.5kg铁矾渣（铁矾渣2）与水按照液固比为8:1l/kg混合调浆得到矿浆；

步骤2、将步骤1得到的矿浆，加入浓度为40g/l的赤铁矿晶种，升温至温度为220℃，高温分解和转化反应210min，然后液固分离后得到3.6l富含有锌、铜、铟、锗等有价金属转化液和0.4kg转化渣。

上述步骤2中转化液采用已知硫化沉淀技术分步沉淀并回收其中的锌、铜、铟、锗，分别获得铜、铟、锗的硫化物沉淀、硫化锌沉淀和净化液，净化液返回到步骤1中作为调浆液；所述步骤2中转化渣中已知的浮选分离技术分离回收铅、银得到赤铁矿渣。

分别取步骤（2）转化液和富集铅、银的赤铁矿转化渣进行化学成分分析，转化液中含锌3.08g/l、铜0.4g/l、铟37.6mg/l、锗9.17mg/l，转化渣中含铁58.2wt%、铅2.29wt%、银0.011wt%；计算得出本施例中锌的浸出率为98.1%、铜的浸出率为98.9%、铟的浸出率为84.6%、锗的浸出率为82.5%，铅、银在渣中的富集比分别为99.5%和99.7%。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。