蘇瑞娟

（甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學院， 甘肅 金昌 737100）

工業(yè)鐵渣硫酸浸出-除銅實驗研究

蘇瑞娟

（甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學院， 甘肅 金昌 737100）

應用還原浸出機理以及置換除銅機理，通過單因素條件實驗和綜合因素條件實驗研究把硫酸作為浸出劑還原浸出工業(yè)鐵渣。研究結(jié)果表明：隨硫酸濃度的增加，渣率逐漸降低，鎳浸出率逐漸升高，當硫酸濃度達到一定值后渣率和鎳浸出率均趨于穩(wěn)定，硫酸濃度過高會使浸出液pH太低，不利于浸出液凈化處理；當漿化液固比為5∶1，浸出時間3 h，浸出溫度75～85℃，硫酸的含量為80 g/L，鐵粉加入過量倍數(shù)為1.2時，鎳浸出率可達98.86%，渣率為11.48%，該條件為硫酸浸出鐵渣的最佳工藝條件。

工業(yè)鐵渣 浸出 除銅

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，金屬原礦資源日益緊張，而采用新方法、新技術(shù)、新工藝，充分利用工業(yè)廢渣中的金屬，開發(fā)高附加值的功能材料，已成為工業(yè)廢渣資源化利用的主要研究方向[1-3]。本文主要以金川公司所堆存的鎳鈷濕法冶金過程中產(chǎn)生的渣，銅冶煉廠回轉(zhuǎn)窯焙燒產(chǎn)出的綜合鐵渣和公司內(nèi)部生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污泥渣為原料，從中浸出鎳、鐵等其他有價金屬，從而為提取渣中的鐵奠定理論基礎。

1 實驗原料

本課題研究的原料（綜合鐵渣）均來自于金川公司，其主要成分見表1所示。

表1 原料（綜合鐵渣）主要成分 %

2 實驗機理

2.1 還原浸出機理

浸出是指利用適當?shù)娜軇┦沟V石、精礦和半成品中的一種或幾種有價成分優(yōu)先溶出，使之與脈石相分離。

硫酸浸出的實質(zhì)是利用稀硫酸的酸性，將鐵渣中的金屬元素轉(zhuǎn)化成鹽溶液[4-6]。黃鈉鐵礬渣含有高價金屬Fe(Ⅲ)，在酸性溶液中Fe3+是中強氧化劑，它可以把鐵、鎳、銅等氧化，降低了金屬的浸出率，為此在硫酸浸出后，需加入亞硫酸鈉還原浸出?？赡馨l(fā)生的主要反應為：

式（4）中 Me為 Ni、Co、Cu、Zn、Mn、Ca、Mg等。

2.2 置換除銅機理

因鐵渣酸浸液中銅元素主要以Cu2+的形式存在，為與后續(xù)工藝銜接，需用鐵粉將其還原[7-8]，可能發(fā)生的主要反應為：

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 單因素條件實驗

3.1.1實驗條件

1）鐵渣漿化液固質(zhì)量比5∶1，溫度75～85℃，硫酸質(zhì)量濃度依次為 50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L和120g/L；

2）硫酸浸出0.5 h后加入亞硫酸鈉，還原2 h后加入鐵粉，總反應時間3 h；

3）亞硫酸鈉、鐵粉的加入量分別為浸出液Fe3+、Cu2+質(zhì)量濃度的1.2倍。

3.1.2 硫酸浸出-除銅實驗結(jié)果（見表2）

由表2可看出，隨硫酸濃度的增加，渣率逐漸降低，鎳浸出率逐漸升高，當硫酸濃度達到一定值后渣率和鎳浸出率均趨于穩(wěn)定，硫酸濃度過高會使浸出液pH太低，不利于浸出液凈化處理。

實驗結(jié)果表明：當硫酸質(zhì)量濃度為80 g/L時，鎳浸出率可達98.86%，渣率為11.48%，該濃度為硫酸浸出鐵渣的最佳工藝條件。

表2 硫酸浸出-置換除銅實驗結(jié)果

3.2 綜合條件實驗

3.2.1 實驗條件

1）鐵渣漿化液固質(zhì)量比5∶1，溫度75～85℃，硫酸質(zhì)量濃度為80 g/L；

2）硫酸浸出0.5 h后加入亞硫酸鈉，還原2 h后加入鐵粉，總反應時間3 h；

3）亞硫酸鈉、鐵粉的加入量分別為浸出液Fe3+、Cu2+質(zhì)量濃度的1.2倍。

3.2.2 綜合條件實驗結(jié)果

由表3可看出，綜合條件實驗結(jié)果比較理想，達到了鐵渣浸出和除銅的預期目標。

表3 浸出-除銅后液成分%

4 實驗結(jié)論

通過考察硫酸質(zhì)量濃度對鐵分離效果的影響，得到如下結(jié)論。

1）還原浸出-除銅工藝條件為：鐵渣漿化液固比5:1，溫度75～85℃，硫酸質(zhì)量濃度為80 g/L；硫酸浸出0.5 h后加入亞硫酸鈉，還原2 h后加入鐵粉，總反應時間3 h；亞硫酸鈉、鐵粉的加入量分別為浸出液Fe3+、Cu2+濃度的1.2倍。

2）隨硫酸質(zhì)量濃度的增加，渣率逐漸降低，鎳浸出率逐漸升高，當硫酸質(zhì)量濃度達到一定值后渣率和鎳浸出率均趨于穩(wěn)定，硫酸質(zhì)量濃度過高會使浸出液pH太低，不利于浸出液凈化處理。實驗結(jié)果表明：當硫酸質(zhì)量濃度為80 g/L時，鎳浸出率可達98.86%，渣率為11.48%。

[1] 曹異生.國內(nèi)外鎳工業(yè)現(xiàn)狀及前景展望[J].世界有色金屬，2005（10）：67-71.

[2] 江源，侯夢溪.全球鎳資源供需研究[J].有色礦冶，2008，24（2）：55-57.

[3] 朱屯.萃取與離子交換[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005：85-88.

[4] Saji J，Reddy M L P.Liquid-liquid Extraction Separation of IronIII from Titania Wastesusing TBP-MIBK Mixedsolvent System[J].Hydrometallurgy，2001，61（2）：81-87.

[5] Chen Jiayong，Yu Shuqiu，Liu Huizhou，et al.New Mixed Solvent Systems for the Extraction and Separation Offerric Ironin Solutions[J]．Hydrometallurgy，1992，30（1-3）：401.

[6] AsanoH，Itabashi H，Kawamoto H.Separation of ironⅢby di22ethylh Exyl Phosphate/42 Methy 1222 Pentanone Extraction[J].Journal of the Iron and Steel Institute ofJapan，2001，87（9）：623-625.

[7] Suarez C，Ahumada E，Orellana F.Extraction of Iron III from Acidic Sulfate Solutions with bis 22ethylhexyl Phosphoric Acid inPENRECO170ES，Anew Friendly Diluent[J].Journal of Chemical Technologyand Biotechnology2002，77（2）：183-189.

[8] Preston JS.Solvent Extraction of Metals Acids[J].Hydrometallurgy，1985，14（2）：171-188.

（編輯：王瑾）

Experimental Study of Removing Copper from Sulfuric Acid Leaching of Iron Slag

Su Ruijuan
（Gansu Vocational&Technical College of Nonferrous Metallurgy,Jinchang Gansu 737100）

By mechanism of reducing leaching and copper removal by displacement,through single factor experiment and comprehensive factor experiment,the industrial iron slag was lixviated,by vitriol as leaching agent.The experimental results showed that with the increase of the concentration of sulfuric acid,the slag rate gradually decreased，the nickel leaching rate is increased.When the concentration of sulfuric acid attains to certain value,the slag rate and the nickel leaching rate are tending towards stability.When the concentration of sulfuric acid is too high,the leaching solution pH value is too low,which is unfavorable to purification treatment of leach liquor.When the slurrying liquid-solid ratio is 5:1，the reaction time is 3h,thereaction temperature is 75～85 ℃，the vitriol content is 80 g/L and the dosage of iron powder is 1.2 times of theoretical value.The nickel leaching rate is 98.86%,the slag rate is 11.48%.These are optimum conditions for sulfuric acid leaching slag.

industrial iron slag,leaching,removing copper

TF811；TF803.21

A

1672-1152（2017）04-0031-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.12

2017-06-14

蘇瑞娟（1985—），女，碩士研究生，畢業(yè)于蘭州理工大學，講師，主要研究二次資源回收利用。