一种从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法

技术领域

本发明涉及一种从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法，属于矿物加工技术领域。

背景技术

我国锌冶炼厂较早开展了热酸浸出-黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法、喷淋除铁法等工艺的试验研究工作，除赤铁矿法受设备制造水平限制外，其它几种工艺均已应用于生产中。如白银西北冶炼厂采用热酸浸出-黄钾铁矾法，赤峰冶炼厂采用铵矾铁法，温州冶炼厂采用喷淋除铁法等。热酸浸出工艺的浸出率高，可获得含锌、铟低的铅银渣，但铁矾渣含量有可溶离子，易造成环境污染，同时铟等伴生金属的回收困难。

对于主要成分为：Zn46～52%、Fe14～18%、In800～1400g/t、S28～30%的含铟高铁硫化锌精矿。目前的主要工艺流程为热酸浸出-黄铁矾法：沸腾焙烧，中性浸出，低酸浸出，热酸浸出，铵铁矾法沉铁、铟，铁矾渣提铟采用回转窑挥发，浸出，萃取，置换，电解的生产工艺。该工艺存在以下问题：（1）锌、铟回收率低，锌回收率88.2%，铟回收率70%，另外，精矿中铁利用困难；（2）采用热酸浸出，铁矾法除铁，产生的铁矾渣需经回转窑挥发回收锌、铟，工艺流程冗长，生产成本高，废气处理量大。

发明内容

本发明的目的是提供一种从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法，采用该方法能够简化铟、锌提取冶金工艺流程，大幅提高铟、锌的冶炼回收率，铟回收率达到90%，锌回收率达到98%，并使矿物中伴生的铁得到有效利用。解决目前高铁铟锌精矿冶炼过程中铟回收率低、铁得不到资源化利用的问题。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法，包括以下步骤：

1、将含46～54%的锌，铁16～20%、铟0.074～0.093%的高铁锌焙砂在回转窑内与CO接触还原，还原温度在700～900℃，CO浓度10～30%，过剩系数0.8～3，还原时间控制在30～80min，得到还原焙砂。

2、将得到的还原焙砂用硫酸进行中性浸出，按液体与固体比例（体积/重量）为5：1，中性浸出初始酸度100～150g/L，终点pH 5.4，过滤得到中性浸出液和中浸渣。

3、将所述中浸渣进行酸性浸出，酸性浸出初始酸度160～200g/L，浸出温度80～95℃，酸性浸出终点酸度10g～50g/L，浸出时间2～4小时，过滤得酸性浸出液和酸性浸出渣。

4、将得到的酸性浸出液采用氧化锌中和沉铟，沉铟的终点pH4～4.8，过滤得沉铟渣和沉铟后液。

5、将得到的中性浸出液和沉铟后液混合后加入高压反应釜，通入氧气，在160～200℃，保持氧气分压0.2～0.4MPa，除铁时间2～4小时，使溶液中的二价铁氧化后形成赤铁矿沉淀，过滤得到除铁后液和赤铁矿渣。

6、所得赤铁矿渣用0.2～1.5mol/L HCl搅拌酸洗0.5～2小时，温度30～80℃，酸洗后过滤得到的赤铁矿于600～900℃温度下焙烧0.5～1小时，得到符合HC/T2574—94工业氧化铁Ⅱ型要求的氧化铁粉。

7、所得除铁后液采用沸腾焙烧烟尘中和，中和终点pH5.4，中和液净化后电积得到金属锌，中和渣经还原挥发后产生的次氧化锌作为酸浸液沉铟的中和剂。

所述还原焙砂是在N₂保护下冷却。

本发明的技术原理是把刚完成的氧化焙烧的热锌焙砂放入回转窑中，在CO的还原作用下，破坏锌焙烧中的铁酸锌结构，使还原焙砂在低酸浸出时锌、铟、铁能大量浸出，溶液进行预中和沉铟，沉铟液进入高压釜进行赤铁矿除铁，铁渣进一步除杂提纯，产物分别得到富含铟的中和渣，二级氧化铁粉，锌除铁后液。

还原焙烧主要反应有：3ZnFe₂O₄+CO→3ZnO+2Fe₃O₄+CO₂

ZnFe₂O₄+CO→ZnO+2FeO+CO₂       

达到分解铁酸锌的目的。

本发明的突出实质性特点和显著进步在于：

1、采用还原焙烧处理锌焙砂使Zn、In的浸出性能大幅提高，浸出指标优异。

2、采用赤铁矿法除铁，铁渣品位高、渣量少、易于资源化利用。

3、采用沸腾炉烟尘作为除铁液的中和剂，中和渣经挥发产生的含铟氧化锌作为沉铟的中和剂，烟尘中的铟也得到富集，解决了中和剂需外购的问题。

4、采用本发明获得了较好的技术指标：Zn浸出率99.03%，In浸出率92.86%，沉铟率99.47%，除铁率98.29%，酸浸渣率7.75%，铁渣率29.05%，铁渣品位61.84%，工业氧化铁产品，含Fe₂O₃  97.65%。

附图说明

图1是本发明所述的从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1

本发明所述的从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法的，按以下步骤进行：

1、将含Zn 53.54%、Fe 19.42%、In 0.092%的高铁锌焙砂在回转窑内与CO接触还原，还原温度在870～900℃，通入含20%一氧化碳的氮气，过剩系数1.2，按6kg/h加入高铁铟锌焙砂，窑内安装扬板，物料在窑内转动30min出料，物料在相同的还原气氛下降至室温，得到Fe²⁺ 14.96%的还原焙砂，其主要化学成分为：

 [0022] 2、将得到的还原焙砂按常规方法用硫酸进行中性浸出，按液体与固体比例（体积/重量）为5：1，中性浸出初始酸度150g/L，浸出30min，终点pH5.4。过滤得到中性浸出液和中浸渣。中性浸出Zn的浸出率86.34%，铁49.5%。

3、将所述中浸渣进行酸性浸出，浸出初始酸度200g/L，浸出温度85℃，时间2小时，酸浸液终酸45g/L。过滤得到酸性浸出液和酸性浸出渣，酸性浸出Zn的浸出率99.03%，铁93.11%，铟92.86%。

4、将得到的酸性浸出液采用氧化锌中和沉铟，氧化锌用量为焙砂重量的13.75%，沉铟终点pH值4.5，沉铟率99.47%，过滤得沉铟渣和沉铟后液。

5、将得到的中性浸出液和沉铟后液混合后，加入高压釜中进行高压除铁，通入氧气，在除铁温度200℃，氧气分压0.2MPa下，除铁时间4小时，使溶液中的二价铁氧化后形成赤铁矿沉淀，过滤得到除铁后液和赤铁矿渣，除铁率98.29%。赤铁矿渣含Fe61.84%，Zn1.45%，S1.98%。

6、将所述赤铁矿铁渣用0.5mol/L HCl搅拌洗涤30min，温度60℃，酸洗后过滤得到的赤铁矿在马弗炉焙烧，焙烧温度800℃，焙烧时间30min，得到含氧化铁97.65%的符合HC/T2574—94工业氧化铁Ⅱ型要求的氧化铁粉，产率89.8%。洗涤液石灰中和后合格排放。

7、将所述除铁后液采用沸腾焙烧烟尘中和，中和终点pH5.4，中和液净化后电积得到金属锌，中和渣经还原挥发后产生的次氧化锌作为酸浸液沉铟的中和剂。

实施例2 

一种从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法，包括以下步骤：

1、将含Zn50.9%，Fe20.81%，In0.10%的高铁铟锌焙砂，在回转窑内与CO接触还原，通入含10%一氧化碳的氮气，过剩系数0.8，还原温度770～800℃，还原时间80min，得到含Fe²⁺13.88%的还原焙砂，还原率66.7%。

2、将得到的还原焙砂用硫酸进行中性浸出，中性浸出初始酸度120g/L，液体与固体比例（体积/重量）为5：1，中性浸出终点pH 5.4，中性浸出时间30 min，过滤得到中性浸出液和中浸渣，中性浸出浸出率Zn75.9%，Fe53.3%。

3、将所述中浸渣进行酸性浸出，酸性浸出初始酸度160g/L，浸出温度95℃，酸性浸出终点酸度10g/L，浸出时间4小时，过滤得到酸性浸出液和酸性浸出渣，酸性浸出的浸出率Zn99.0%，Fe91.8%，In90.7%。

4、将得到的酸性浸出液采用氧化锌中和沉铟，沉铟的终点pH4.0，过滤得沉铟渣和沉铟后液，沉铟率98.6%。

5、将得到的中性浸出液和沉铟后液混合后，加入高压反应釜，通入氧气，在190℃，保持氧气分压0.3MPa，除铁时间3小时，使溶液中的二价铁氧化后形成赤铁矿沉淀，过滤得到除铁后液和赤铁矿渣，除铁率97.79%。赤铁矿渣含Fe61.77%，Zn1.52%，S1.82%。

6、所得赤铁矿渣用1mol/L HCl搅拌酸洗60min，温度80℃，酸洗后过滤得到的赤铁矿于700℃温度下焙烧80min，得到含氧化铁98.05%符合HC/T2574—94工业氧化铁Ⅱ型要求的氧化铁粉，产率79.3%。

7、所得除铁后液采用沸腾焙烧烟尘中和，中和终点pH5.4，中和液净化后电积得到金属锌，中和渣经还原挥发后产生的次氧化锌作为酸浸液沉铟的中和剂。

实施例3 

一种从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法，包括以下步骤：

1、将含Zn53.2%，Fe18.98%，In0.093%的高铁锌焙砂在回转窑内与CO接触还原，通入含30%一氧化碳的氮气，过剩系数2，还原温度700～730℃，还原时间60min，得到含Fe²⁺15.21%的还原焙砂，还原率80.1%。

2、将得到的还原焙砂用硫酸进行中性浸出，中性浸出初始酸度100g/L，液体与固体比例（体积/重量）为5：1，终点pH 5.4，过滤得到中性浸出液和中浸渣，中性浸出Zn的浸出率69.38%，铁55.8%。

3、将所述中浸渣进行酸性浸出，酸性浸出初始酸度200g/L，浸出温度95℃，酸性浸出终点酸度50g/L，浸出时间2小时，过滤得到酸性浸出液和酸性浸出渣，酸性浸出的浸出率Zn99.7%，Fe95.8%，In92.3%。

4、将得到的酸性浸出液采用氧化锌中和沉铟，沉铟的终点pH4.8，过滤得沉铟渣和沉铟后液，沉铟率99.9%。

5、将得到的中性浸出液和沉铟后液混合后加入高压反应釜，通入氧气，在170℃，保持氧气分压0.4MPa，除铁时间2小时，使溶液中的二价铁氧化后形成赤铁矿沉淀，过滤得到除铁后液和赤铁矿渣，除铁率95.69%。赤铁矿渣含Fe59.86%，Zn1.59%，S2.17%。

6、所得赤铁矿渣用1mol/L HCl搅拌酸洗1.5小时，温度70℃，酸洗后过滤得到的赤铁矿于850℃温度下焙烧1小时，得到含氧化铁97.22%的符合HC/T2574—94工业氧化铁Ⅱ型要求的氧化铁粉，产率76.9%。

7、所得除铁后液采用沸腾焙烧烟尘中和，中和终点pH5.4，中和液净化后电积得到金属锌，中和渣经还原挥发后产生的次氧化锌作为酸浸液沉铟的中和剂。

实施例4 

一种从含高铁铟锌焙砂中提取铟锌及制备氧化铁的方法，包括以下步骤：

1、将含Zn51.7%，Fe21.02%，In0.096%的高铁锌焙砂在回转窑内与CO接触还原，通入含20%一氧化碳的氮气，过剩系数3，还原温度800～830℃，还原时间100min，得到含Fe²⁺16.51%的还原焙砂，还原率78.54%。

2、将得到的还原焙砂用硫酸进行中性浸出，中性浸出初始酸度150g/L，液体与固体比例（体积/重量）为5：1，终点pH 5.4，过滤得到中性浸出液和中浸渣，中性浸出Zn的浸出率84.64%，铁49.83%。

3、将所述中浸渣进行酸性浸出，酸性浸出初始酸度180g/L，浸出温度80℃，酸性浸出终点酸度28g/L，浸出时间4小时，过滤得到酸性浸出液和酸性浸出渣，酸性浸出的浸出率Zn99.1%，Fe94.4%，In91.6%。

4、将得到的酸性浸出液采用氧化锌中和沉铟，沉铟的终点pH4.6，过滤得沉铟渣和沉铟后液，沉铟率99.5%。

5、将得到的中性浸出液和沉铟后液混合后加入高压反应釜，通入氧气，在160℃，保持氧气分压0.4MPa，除铁时间4小时，使溶液中的二价铁氧化后形成赤铁矿沉淀，过滤得到除铁后液和赤铁矿渣，除铁率94.75%。赤铁矿渣含Fe59.76%，Zn1.84%，S2.02%。

6、所得赤铁矿渣用1mol/L HCl搅拌酸洗1.5小时，温度30℃，酸洗后过滤得到的赤铁矿于850℃温度下焙烧1小时，得到含氧化铁96.05%的符合HC/T2574—94工业氧化铁Ⅱ型要求的氧化铁粉，产率75.8%。

7、所得除铁后液采用沸腾焙烧烟尘中和，中和终点pH5.4，中和液净化后电积得到金属锌，中和渣经还原挥发后产生的次氧化锌作为酸浸液沉铟的中和剂。