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1、第24卷第2期中国锰业Vo1.24l22006年5月CHINAcSMANGANESEINDUSTRYMay2006生产技术湿法冶金(包括Zn、Mn、Cu、Ni、Co等)除铁的几种主要方法张文山,石朝军,梅光贵(中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙410083)摘要:论述了湿法冶金除铁的几种主要方法,包括中和水解法、黄钾铁矾法与针铁矿法除铁的化学反应、热力学分析及技术条件等。关键词:湿法冶金;除铁;中和水解法;黄钾铁矾法;针铁矿法中图分类号:TF11113文献标识码:B文章编号:1002-4336(2006)02-0040-03
2、锰矿及有色金属矿通常与铁的化合物伴生,浸U=-01047-010591pH出过程中有价金属进入溶液时,铁也不同程序地进反应:+2+入溶液。为了获得高质量的金属电积产品以及高的Fe(OH)3+3H+e=Fe+3H2O(Óa)电流效率,必须首先将溶液中的铁除尽。目前水溶2+U=11057-011773pH-010591logaFe液中常用的几种主要除铁方法如下:反应:+Fe(OH)3+H+e=Fe(OH)2+H2O(Ô)1中和水解法U=01271-010591pH111中和水解除铁的化学反应与热力学分析000根据上述(Ñ)(Ò)(
3、Ó)反应的U1、U3、pH2与(Ña)对于电极反应:(Òa)(Óa)及(Ô)反应的U0和pHo值,我们就可以作2+Fe+2e=Fe(Ñ)出一个完整的Fe-H2O系U-pH图(注意:这里均假02+-20300定:除H+外,其他物质活度都等于1),见图1。UFe/Fe==-0144V2@23060对于离子之间的电极反应:3+2+Fe+e=Fe(Ña)3+3+2+aFeUFe/Fe=017706+010591log2+aFe对于下列反应:+2+Fe(OH)2+2H=Fe+2H2O(Ò)-18110pHb==61642@136412+
4、pH=6164-logaFe2o类似可求出下列反应的pH和pH为:+3+Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O(Òa)13+pHb=11617,pH=11617-logaFe3反应:+Fe(OH)2+2H+2e=Fe+2H2O(Ó)25e,a=1图1Fe-H2O系U-pH收稿日期:2006-01-29作者简介:张文山(1962-),男,河南社旗人,副教授,博士1第2期张文山等:湿法冶金(包括Zn、Mn、Cu、Ni、Co等)除铁的几种主要方法41U-pH图中一般都绘有标志着水稳定性的(a)(O2)线和(b)(H2)线。从图1看出,
5、图中(Ñ)(Ò)(Ó)线将整个Me-n+H2O系划分为Me,Me(OH)2和Me3个区域。而这3个区域也就构成了湿法冶金的浸出、净化和电积过程所需要的稳定区域。除铁采用的中和水解法,就是调节溶液中的pH,使主体金属离子不水解,而Fe离子因为pH超过了(Ò)线而呈Fe(OH)n沉淀析出。3+0由图1可知,Fe水解pH值为11617,远远低2+02+于Fe水解pH值6164,故一般均将Fe氧化为3+Fe再进行水解除Fe。在湿法冶金中广泛使用的氧化剂是MnO2与空气。112中和水解净化除铁的应用例如在锰的湿法冶金中,浸出液含有铁与重
6、金2+(t=100e,a=1mol/L)属杂质,Fe的氧化在浸出槽中进行,加入MnO2矿图2黄钾铁矾沉铁U-pH图2+3+粉,使Fe氧化为Fe,氧化时间015~1h,氧化后液[Fe2+]<1mg/L,在原槽中加入中和剂氨水使矿+-+3Fe2O3+2K+4HSO4+2H+3H2O=3+浆pH达615~710,此时Fe全部水解沉淀,达到2KFe3(SO4)2(OH)6除铁目的。同时重金属离子大部分也水解沉淀,杂3ZnO#Fe+-+2O3+2K+4HSO4+8H=质SiO2大部分随同Fe(OH)3沉淀进入到浸出渣2+2KFe3(SO
7、4)2(OH)6+3Zn2+中。Mn也有少量水解沉淀,这就要求必须很好地212黄钾铁矾法除铁的应用控制水解除铁pH值,减少Mn的损失。该法主要黄钾铁矾法只能除去Fe3+而不能除去Fe2+,故优点是操作简单,因此,应用广泛。首先要加入氧化剂使Fe2+氧化为Fe3+。其主要应2黄钾铁矾法用于湿法炼Zn中的铁锌分离,同时也可以在Cu、Mn、Ni、Co湿法冶金除Fe中应用。211黄钾铁矾除铁的化学反应与热力学分析铁矾法的除铁条件是:90~95e,pH值为1~++3+KFe3(SO4)2(OH)6+8H=K+3Fe+210,添加晶种,4
8、~5h。-2HSO4+6H2O铁矾法的优点是:无需还原可直接沉铁,带走了反应的标准pH0:当25e时为-11738,当2-SO4,有利于湿法冶金系统的酸平衡。100e时为-21052。即温度升高,有利于铁的沉3针铁矿法出。+++理论上黄钾铁矾中的K可以用Na、NH4、311针
