论文部分内容阅读
锌冶炼过程中铁酸锌的生成导致后续沉铁工艺复杂,渣量大,造成资源浪费和环境污染。针对这一问题,提出一种在CO/CO2弱还原气氛下,将铁酸锌选择性分解为氧化锌和四氧化三铁的锌浸出渣处理方法,焙烧产物可通过酸浸和磁选实现铁锌分离和回收。通过Factsage软件绘制铁酸锌分解优势区域图,分析结果表明还原气氛是铁酸锌选择性分解的关键控制因素。通过铁酸锌还原过程的失重行为、产物成分及物相分析,查明焙烧条件对铁酸锌选择性分解的影响。焙烧温度和CO浓度都会促进铁酸锌分解,为了确保一定的反应速率,温度不低于700℃,CO浓度不低于6%; CO/(CO+CO2)控制在30%左右,可以有效抑制产物的过还原;随着焙烧时间的延长,铁酸锌分解趋于平衡,但其失重量始终小于理论失重量(2.21%),还原程度有限,氧化锌含量高达76.4%。SEM-EDS等分析结果显示,铁酸锌的分解过程是铁离子向颗粒内部迁移同时锌离子向外迁移的过程,形成的产物层阻碍还原气体的扩散是导致铁酸锌分解不彻底的原因。利用XRD、XPS等检测方法,查明铁酸锌分解过程特征,阐明了铁酸锌的分解可以分为四个阶段:1)铁酸锌分解为氧化锌和磁铁矿;2)磁铁矿失氧转变为方铁矿(Fe1-xO);3) Fe1-xO与氧化锌固溶,生成铁锌固溶体(Fe0.85-xZnxO);4)Fe0.85-xZnxO继续失氧分解生成FeO和ZnO。铁酸锌分解是逐渐失氧的过程,通过严格的条件控制,使分解反应停留在第一个阶段是实现锌浸出渣铁、锌分离的关键。通过工艺优化,锌浸出渣的最优还原焙烧条件为:750℃,90min,8%CO,30%CO/(CO+CO2),此条件下可溶锌率达到58.57%。焙烧后浸出渣在35℃,H2SO4初始酸度90g/L,液固比10:1,浸出时间60min条件下,锌的浸出率为61.38%。浸出后渣样经球磨(球料比10:1,转速300r/min,球磨15min)处理后,在磁场强度为1160G条件下磁选20min,铁的回收率为80.90%,磁化率由原渣的2.40emu/g曾长到50.82emu/g。这一选择性还原焙烧方法使锌浸出渣量降低30%,同时实现了锌、铁的资源化,具有较高的经济和环境效益。