湿法冶金-浸出技术 黄钾铁矾法 黄钾铁钒法沉铁.ppt

锌 冶 金 浸出动力学：ZnFe2O4属于难分解的铁氧体，浸出活化能高达58.6kj/mol，浸出处于化学反应控制区；按lnk=-E/RT+B计算40~100℃间k的比例，k50/k40=2.01；k70/k60=1.84; k100/k90=1.68; 温度升高时，其浸出速度成倍提高： 浸出动力学适合缩核模型：1-(1-α)1/3=kt，研究表明，在85℃下浸出ZnFe2O4来说，k=4.75×10-3; 若要求α=99%时，t=165.3min，工业生产一般取3~4小时。 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 (1)铁酸锌中锌的浸出 热酸浸出过程分一段和多段浸出 一段热酸浸出的条件和技术指标： 始酸：100~200g/l;终酸：30~60g/l;温度：85~95℃;时间：3~4h;液固比6~10(开始)：一般锌的浸出率可以达到97%。 两段浸出：一般是在热酸浸出之后加一段超酸浸出： (1)热酸浸出：终酸：50~60g/l;温度：85~90℃; (2)超酸浸出：终酸：100~125g/l;温度：90℃;3h；锌的总浸出率可以达到99.5%。 (1)铁酸锌中锌的浸出 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 热酸浸出时有95~96%的锌被溶解下来，但同时也有90%的铁被溶解出来。如果用通常的水解法沉铁，由于有大量的胶状铁质生成，难以进行沉淀过滤。 当溶液中有碱金属硫酸盐存在时，在pH 1.5±、温度为90℃以上时，会生成一种过滤性十分良好的结晶－碱式复式盐沉淀。 经X射线衍射分析，得知此种结晶与天然的黄钾铁矾结构非常相似，所以把这种复式盐通称为黄钾铁矾结晶。 (2)铁的沉淀与黄钾铁矾的生成 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 (2)铁的沉淀与黄钾铁矾的生成 Polyhedron model of the jarosite structure in trigonal arrangement: A=K, H3O. (a) View in the direction of the c axis; (b) View along the a axis. 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 成矾离子作用 生成黄钾铁矾的反应： 3Fe2(SO4)3+2(A)OH+10H2O = 2(A)Fe3(SO4)2(OH)6+5H2SO4 A=K+、Na+、NH4+、Ag+、Rb+、H3O+和1/2Pb2+。 KFe3(SO4)2(OH)6/△Gθ25=-3323.6j/mol； KFe3(SO4)2(OH)6+8H+=K++3Fe3++2HSO42-+6H2O pHθ25=-1.738； pHθ100=-2.052； pH100=-2.052-1/8lgaK+-3/8lgaFe3+-1/4lgaHSO4- K+的作用最佳，Na+、Rb+稍差。 (2)铁的沉淀与黄钾铁矾的生成 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 实际生产中形成的铁矾结构比较复杂，实验合成得到的产物与理论上不同，例如： K0.85(H3O)0.15Fe2.5(SO4)2(OH)4.5(H2O)1.5 Na0.7(H3O)0.3Fe2.7(SO4)2(OH)5.1(H2O)0.9 ； (2)铁的沉淀与黄钾铁矾的生成 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 (2)铁的沉淀与黄钾铁矾的生成 铁沉淀物的转换 (1)在有K+和HSO4-存在下，黄钾铁矾十分稳定； (2)FeAsO4、ZnO.Fe2O3和Fe2O3溶液均可转化为黄钾铁矾； (3)黄钾铁矾生成的pHθ越低，说明成矾能力越强，越有利于转化成铁矾，因此工业上采用接近于沸点的温度(95~100℃)沉矾,一般用焙砂中和到pH=1~1.5沉矾； 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 (2)铁的沉淀与黄钾铁矾的生成 成矾动力学 pH=1.5时，用NH4+和Na+沉矾时 ： 第1小时初期反应较慢；第2小时沉淀速率显著加快，此后铁的下降缓慢； 温度与产物 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾铁矾法沉铁工艺 (3)热酸浸出与黄钾铁矾除铁工艺流程 热酸浸出液成分 Fe3+10~25g/l， H2SO415~28g/l。 沉矾条件 晶种为前槽渣量的5％95~100℃,2~4h，终了酸度5g/l。 Fe1g/l。 低酸浸出温度要低一些，防止铁矾早熟60-70℃。 中浸渣的浸出与除铁: 热酸浸出黄钾