锌冶炼过程溶液的除铁锰方法转让专利
申请号 : CN202110488340.3
文献号 : CN112978897B
文献日 : 2022-02-08
发明人 : 陆业大 , 戴江洪 , 孙宁磊 , 李龙 , 丁剑 , 赵鹏飞 , 朱建伟 , 申美玲 , 姚凤霞 , 聂颖 , 彭建华
申请人 : 中国恩菲工程技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种锌冶炼过程溶液的除铁锰方法,其特征在于,所述锌冶炼过程溶液含有50~
160g/L的锌离子、1~8g/L的二价铁离子、5~30g/L的二价锰离子;所述方法包括以下步骤:向所述锌冶炼过程溶液中加入催化剂,并向其中通入氧化剂,在富氧环境下,通过控制体系氧化还原电位以使所述锌冶炼过程溶液中的铁离子和锰离子同时进行催化氧化反应,形成含铁锰渣的浆料;
将所述含铁锰渣的浆料进行固液分离,得到铁锰渣和除铁锰后液;
所述催化剂为二氧化硫或含二氧化硫的烟气,或者为含亚硫酸根阴离子对应的盐;
所述含亚硫酸根阴离子对应的盐为亚硫酸锌和亚硫酸钠重量比为(1~3):1的混合物,或者为亚硫酸锌、亚硫酸钠、亚硫酸钙的重量比为(1~2):(1~2):1的混合物,或者为亚硫酸锌、亚硫酸钙、亚硫酸氢钠的重量比为(1~1.5):(1~1.5):1的混合物;
当所述催化剂选自所述二氧化硫或所述含二氧化硫烟气时,所述催化剂的通入量为所述锌冶炼过程溶液中铁离子和锰离子总摩尔数的1.5~10倍;当所述催化剂选自所述含亚硫酸根阴离子对应的盐时,所述催化剂的用量为所述锌冶炼过程溶液重量的1~25%;
催化氧化过程中的反应温度为50~90℃;
将部分所述铁锰渣返回至所述催化氧化反应的反应体系中作为晶种;所述晶种的添加晶种比为(0.2~10):1。
2.根据权利要求1所述的锌冶炼过程溶液的除铁锰方法,其特征在于,所述含二氧化硫气体选自二氧化硫或含二氧化硫的烟气。
3.根据权利要求1所述的锌冶炼过程溶液的除铁锰方法,其特征在于,所述催化剂选自所述二氧化硫、所述含二氧化硫的烟气、所述亚硫酸锌、所述亚硫酸钠、所述亚硫酸钙、所述亚硫酸氢钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的锌冶炼过程溶液的除铁锰方法,其特征在于,所述氧化剂选自含氧气体、氧化性液体及固体过氧化物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的锌冶炼过程溶液的除铁锰方法,其特征在于,所述催化氧化过程中反应体系的pH值为0.5~6。
6.根据权利要求1或2所述的锌冶炼过程溶液的除铁锰方法,其特征在于,所述锌冶炼过程溶液选自锌冶炼过程中的含铁锰溶液、洗水、矿浆或渣浆。
说明书 :
锌冶炼过程溶液的除铁锰方法
技术领域
背景技术
除铁一般采用氧化法,控制pH值以及其他参数使铁元素转化成不同类型的沉淀从而达到除
铁目的。
行循环使用。然而,如果加入大量高价锰用于除铁,则会导致锰元素过量,最终过量锰体系
在锌冶炼的后续过程中则无法做到锰元素的平衡,因此,又需要在除铁之后进一步去除过
量的锰。但是,由于锰元素转化成可沉淀的氧化物所需要的氧化电位比较高,同时对于锌冶
炼体系又不能引入新杂质,在这双重条件下,后续除锰过程中可选择的氧化剂就比较少,必
须采用催化氧化来进行锰的氧化。
锰元素重新引入体系,后续再进行锰元素去除,氧化剂的用量增加,同时增加了除杂工序的
数目及生产成本。另外,锰元素的平衡难控制,工艺稳定性不强,现有工艺介绍了对锰元素
进行去除的方法,但在整体除杂去除上面并没有做到工艺的统一性和优化性。
发明内容
制,除铁锰效率低,成本高的问题。
使锌冶炼过程溶液中的铁离子和锰离子同时进行催化氧化反应,形成含铁锰渣的浆料;将
含铁锰渣的浆料进行固液分离,得到铁锰渣和除铁锰后液;其中,催化剂选自含二氧化硫气
体、含亚硫酸根对应的盐中的一种或多种。
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2):1的混合物,或者为亚硫酸锌、亚硫酸钙、亚硫酸氢钠的重量比为(1 1.5):(1 1.5):1的
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混合物。
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的盐时,催化剂的用量为锌冶炼过程溶液重量的1 25%。
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90℃。优选地,催化氧化过程中的反应压力为0.01 2.3MPa,更优选为0.8 1.2MPa。
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催化剂为含二氧化硫气体或含二氧化硫烟气时,催化氧化过程中反应体系的pH值为2.5 4。
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锰渣的重量比为(0.5 6):1。
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优选地,锌冶炼过程溶液含有50 160g/L的锌离子、1 8g/L的二价铁离子、5 30g/L的二价锰
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离子。
离子浓度更有效的控制,缩短了除铁锰的工艺流程,成本更低。
附图说明
具体实施方式
问题。为了解决这一问题,本发明提供了一种锌冶炼过程溶液的除铁锰方法,如图1所示,该
方法包括以下步骤:向锌冶炼过程溶液中加入催化剂,并向其中通入氧化剂,以使锌冶炼过
程溶液中的铁离子和锰离子进行催化氧化反应,形成含铁锰渣的浆料;将含铁锰渣的浆料
进行固液分离,得到铁锰渣和除铁锰后液;其中,催化剂选自含二氧化硫气体、含亚硫酸根
的盐中的一种或多种。
锰渣的浆料进行固液分离,得到铁锰渣和除铁锰后液。该方法适用性更强,适用于锌冶炼过
程中任何含铁锰的料液。同时,本发明一步法实现了铁锰元素的催化氧化,能够对二者进行
充分除杂。而且,在催化氧化反应过程中,铁离子能够优先氧化,使其充分沉淀去除,其次锰
离子再进行反应,这样就能够稳定控制锰离子的去除率,既能够实现铁锰的完全除杂,又可
以根据后续工艺需求控制锰离子的残留量,直接得到满足后续要求的除铁锰后液。因此,该
方法可操作性更强,通过反应的氧化还原电位有效控制,实现了锰离子浓度的有效控制。此
外,该除铁锰工艺流程更短,成本更低,工艺稳定性更强。尤其是,催化剂选自含二氧化硫气
体、含亚硫酸根阴离子对应的盐中的一种或多种。在富氧环境下,上述催化剂的复配使用促
使催化氧化速度快,捕捉氧的效果更好,对于剩余锰离子的浓度可以更有效地控制。
催化氧化速度更快,实现铁锰离子浓度更有效的控制,缩短了除铁锰的工艺流程,成本更
低。
述优选催化剂的复配使用促使催化氧化速度快,捕捉氧的性能更好,对于铁锰离子浓度控
制效果更好。
氧化硫或含二氧化硫的烟气,或者为亚硫酸锌和亚硫酸钠重量比为(1 3):1的混合物,或者
~
为亚硫酸锌、亚硫酸钠、亚硫酸钙的重量比为(1 2):(1 2):1的混合物,或者为亚硫酸锌、亚
~ ~
硫酸钙、亚硫酸氢钠的重量比为(1 1.5):(1 1.5):1的混合物。
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得性更强,成本更低,并且不会带入新的杂质。更优选的一种实施方式中,含氧气体选自氧
气、压缩空气、富氧空气、臭氧中的一种或多种,氧化性液体选自过氧化氢,固体过氧化物选
自过氧化钠。其中,氧化剂的加入方式可以是直接加入反应器,也可以是从搅拌器等部件中
加入,还可以采用分散设备制成多相介质后再加入反应器,其加入的位置可以是反应器顶
部、底部或侧部,其加入时可以使用各种符合工艺要求(符合此工序工艺参数的比如温度,
pH,浓度;生产过程平衡需要加入的,比如生产用水,工艺处理后的返液;此过程中要参与反
应的物料,比如溶液、矿浆的分流)的水、溶液或矿浆作为氧化剂加入的载体,也包括直接加
入氧化剂,无需载体。分散设备包括泵,压力罐等可以制备多相共存的设备,但不仅限于列
举项。反应器可选择带搅拌的常压反应槽罐或者加压反应釜,这是本领域技术人员能够自
行选择的,在此不再赘述。
子和锰离子总摩尔的1.5 10倍;含亚硫酸根阴离子对应的盐,催化剂的用量为锌冶炼过程
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溶液重量的1 25%,催化剂的用量为锌冶炼过程溶液中铁离子和锰离子总重量的1.7 8倍。
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在此范围内,催化剂在溶液中的浓度更适宜,捕捉氧效果更好,催化氧化速度快,反应更易
控制,同时对于铁锰离子浓度的可以达到更有效地控制。同时,沉淀效率更高,沉淀在溶液
中分散度更好,沉淀尺寸大小更适宜。
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2.3MPa,更优选为0.8 1.2MPa。在上述反应条件下,催化氧化反应更稳定,产率更高,沉淀效
~
率更高。
酸根对应的盐时,催化氧化过程中反应体系的pH值为4 6;当催化剂为二氧化硫或含二氧化
~
硫烟气时,催化氧化过程中反应体系的pH值为2.5 4。pH值控制在上述范围,催化氧化反应
~
更稳定,沉淀更易生成,且沉淀在体系中分散度更好,大小更适宜。同时对于铁锰离子浓度
可以达到更有效地控制。
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定义如下:晶种添加重量与新产生铁锰渣重量的比值。将部分铁锰渣返回至催化氧化反应
的反应体系中作为晶种,可利用率更高,可操作性更强,作为沉淀引子,晶种的添加晶种比
为(0.2 10):1,促使沉淀效果更好,更易长晶,沉淀大小尺寸更适宜,更优选为(1.5 3):1。
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渣的重量比为(0.5 6):1。上述固液分离的方式分离效果更好,得到的铁锰渣杂质含量更
~
少。洗涤铁锰渣,并且洗涤剂与铁锰渣的重量比在(0.5 6):1的范围内,洗涤效果更好,且后
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续返回锌冶炼系统的洗液利用率更高。
程溶液含有50 160g/L的锌离子、1 8g/L的二价铁离子、5 30g/L的二价锰离子。
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(氧气体积浓度为25%)进行分散作为氧化剂,反应温度为50℃,反应压力为0.3MPa,反应体
系的pH值为4.0,反应时间为3h,催化氧化反应形成含铁锰渣的浆料;取铁锰渣作为晶种返
回至催化氧化反应的反应体系中,晶种比为3;将含铁锰渣的浆料进行浓密分离以及过滤分
离,得到铁锰渣和除铁锰后液;对铁锰渣进行洗涤,冷凝液或生产新水与固体比为2:1。
系的pH值为4.0,反应时间为2h,催化氧化反应形成含铁锰渣的浆料;取铁锰渣作为晶种返
回至催化氧化反应的反应体系中,晶种比为2:1;将含铁锰渣的浆料进行浓密分离及过滤分
离,得到铁锰渣和除铁锰后液;对铁锰渣进行洗涤,冷凝液或者生产新水与固体比为3:1。
为30℃,反应压力为0.3MPa,反应体系的pH值为4.0,反应时间为3h,催化氧化反应形成含铁
锰渣的浆料;取铁锰渣作为晶种返回至催化氧化反应的反应体系中,晶种比为3:1;将含铁
锰渣的浆料进行浓密分离及过滤分离,得到铁锰渣和除铁锰后液;对铁锰渣进行洗涤,过程
冷凝液或者生产新水与固体比为3:1。
不同的氧化方法分步操作带来的工艺流程长,锰元素平衡难控制,除铁锰效率低,成本高的
问题。
的浆料进行固液分离,得到铁锰渣和除铁锰后液。该方法适用性更强,适用于锌冶炼过程中
任何含铁锰的料液。同时,本发明一步法实现了铁锰元素的催化氧化,能够对二者进行充分
除杂。而且,在催化氧化反应过程中,铁离子能够优先氧化,使其充分沉淀去除,其次锰离子
再进行反应,这样就能够稳定控制锰离子的去除率,既能够实现铁锰的完全除杂,又可以根
据后续工艺需求控制锰离子的残留量,直接得到满足后续要求的除铁锰后液。因此,该方法
可操作性更强,促使反应过程电位可控性更佳,实现了锰离子浓度的有效控制。此外,该除
铁锰工艺流程更短,成本更低,工艺稳定性更强。尤其是,催化剂选自含二氧化硫气体、含亚
硫酸根阴离子对应的盐中的一种或多种。在富氧环境下,上述催化剂的复配使用促使催化
氧化速度快,捕捉氧的效果更好,对于剩余锰离子的浓度可以更有效地控制。
氢钠中的一种或多种;催化剂的用量为锌冶炼过程溶液重量的1 25%。富氧环境下,基于上
~
述优选催化剂的复配使用促使催化氧化速度快,捕捉氧的性能更好,对于铁锰离子浓度控
制效果更好。
等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。