濕法煉鋅酸浸液除鐵-黃鉀鐵礬法沉淀除鐵

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1、濕法煉鋅酸浸液除鐵-黃鉀鐵礬法沉淀除鐵A?黃鐵礬法除鐵原理???a?黃鐵礬沉淀組成及熱力學(xué)穩(wěn)定性???黃鐵礬的分子式通?？梢詫懗葾20·3Fe203·4S03·6H20或AFe3（S04）2（OH)6，或A2[Fe6(SO4）4（OH）12，式中A代表一價(jià)陽離子，即可以是K+、Na+、NH4+、Rb+、Ag+、—Pb2+或H3+O等，例如：???黃鉀鐵礬：KFe3（S04）2（OH）6,其化學(xué)組成：K209.41%，F(xiàn)e20347.83%，S0331.97%，H2010.79%。黃鈉鐵礬：NaFe3（S04）2（OH）6，其化學(xué)組成：Na206.4%；Fe20349.42

2、%；S0333.04%，H2011.14%。黃銨鐵礬：NH4Fe3（S04）2（OH）6，其化學(xué)組成：（NH4）2O5.43%，F(xiàn)e20349.93%，S0333.37％，H2011．27％。???這些化合物通常稱黃鉀鐵礬或黃鐵礬。在自然界里，有些礦物具有類似的組成，相同的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶形態(tài)，即所謂類質(zhì)同晶。所謂礬，是一系列類質(zhì)同晶礦物的總稱，而黃鉀鐵礬是礬中的一種。???波北茲涅克和麥爾文研究了Fe203-S03-H20三元系在某些溫度下的平衡情況，如下圖所示。所有堿式鹽、酸式鹽及正鹽都位于三元系相圖內(nèi)部，這是由于它們都含有結(jié)晶水的緣故。無水硫酸高鐵位于Fe203-S03二

3、元系線上，但它在50℃和75℃的條件下不是平衡相，即不會(huì)從溶液中以這種成分析出，因而沒有在圖上出現(xiàn)。按照平衡固相來分類，圖大致可分成以下三類區(qū)域：???平衡固相是氧化鐵的水化物。這是一個(gè)非常狹小的區(qū)域，位于圖中最左端的三角形1中。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，從液相析出的固相是一水氧化鐵或三水氧化鐵。由于后者是介穩(wěn)相而不是平衡相，因而未在圖上標(biāo)出。液相線基本上不和Fe203-S03二元系邊線相交，因而氧化鐵的水化物在水中的洛解度非常小。三角形1遠(yuǎn)離組分S03，表示系統(tǒng)酸度非常低，高鐵以氫氧化鐵和針鐵礦的形態(tài)從鑄旅由析出需要符合這種條件。黃鐵礬除鐵必須偏離這個(gè)區(qū)域，即必須使溶液保持一定酸度

4、。???平衡固相是堿式鹽或堿式鹽和氧化鐵水合物的混合物。三角形2-7都屬于這樣的區(qū)域，它們由液相和固相很合組成?？梢钥闯觯切?的平衡固相是氧化鐵的水合物和含結(jié)晶水的硫酸高鐵堿式鹽（3Fe203·4S03·9H20），在3-7中，平衡固相則為一種或兩種不同的堿式鹽。???平衡固相是正鹽、酸式鹽或它們的混合物。三角區(qū)域9-13就屬于這樣的區(qū)域，體系中S03%的增加將使平衡液相線即母液的含鐵量急劇下降。這些區(qū)域的特點(diǎn)是平衡液相線含有很高的S03%。與黃鐵礬沉鐵直接有關(guān)的是區(qū)域2-3，與它們相應(yīng)的穩(wěn)定平衡固相是堿式鹽草黃鐵礬3Fe203·4S03·9H20，也可以寫成［H(H

5、20)］20·3Fe203·4S03·6H20，不論在成分或物理化學(xué)性質(zhì)方面都和黃鉀鐵礬非常相近。所以當(dāng)溶液中存在K＋、Na+、NH4+時(shí)，平衡固相將由更為穩(wěn)定的黃鐵礬所代替。隨溶液酸度減小，黃鐵礬趨于不穩(wěn)定，并將轉(zhuǎn)變?yōu)楹趸F。為使高鐵以鐵礬析出，必須使溶液保持一定酸度。???從硫酸鐵溶液中沉淀鐵礬的反應(yīng)如下：???3Fe2（S04）3＋6H2O====6Fe(OH)S04＋3H2S04???4Fe（OH）S04＋4H20====2Fe2（OH)4S04＋2H2S04???2Fe（OH）S04＋2Fe2（OH）4S04＋2NH40H====（NH4）2Fe6（S04）

6、4（OH）12???2Fe（OH）S04＋2Fe2（OH）4S04＋Na2S04＋2H20?====Na2Fe6（S04）4（OH）12＋H2SO4???2Fe（OH）S04＋2Fe2（OH）4S04＋4H20====（H30）2Fe6（S04）4（OH）12???黃鐵礬形成時(shí)，有硫酸產(chǎn)生。必須將酸中和，反應(yīng)才能繼續(xù)進(jìn)行。在鋅冶煉中通常采用焙砂作中和劑。在其他情況下可用Fe203、Na2C03等作中和劑。???黃鐵礬結(jié)晶的形成需要的是Fe3+，在實(shí)際的工業(yè)濾液中均含有比例不等的Fe2+，因此氧化Fe2+成為Fe3+是結(jié)晶前的首要步驟。氧化劑有KMn04,Mn02,C12,

7、NaC1O3和過氧硫化物等。在濕法煉鋅工業(yè)實(shí)踐中，多用02或空氣為氧化劑。沉礬速度是人們關(guān)注的重要問題，長沙礦冶研究院馬榮駿等做出了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方面的工作。???b?一價(jià)陽離子對結(jié)晶的影響???黃鐵礬的生成條件是，溶液中必須有Na＋，K+或NH4+等離子。通常使用的化合物有NH40H，（NH4）2S04，NH4HC03,Na0H,Na2S04及KC1等。一價(jià)離子加入量必須滿足化學(xué)式AFe3（OH）6所規(guī)定的原子比，即Fe/A必須等于或大于3方能取得好的除鐵效果。不同種類和數(shù)量的一價(jià)陽離子除鐵效果如下圖。由圖可知，鉀離子效果最好