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摘要：针铁矿是一种分布较广的铁的氧化物，日常生活中常见的铁锈多是由针铁矿构成。在我国，针铁矿是一种分布较广且不可缺少的矿石，是提炼铁的重要原料，对我国军工业、建筑业等各个行业的作用非常大。然而，我国传统的针铁矿除铁工艺流程复杂，且产量较低，基于此，笔者根据自身工作经验，以工业试验的方式优化针铁矿除铁工艺，提高铁的生产量，推动我国经济发展。
关键词：针铁矿；除铁工艺；优化研究
前言
一般情况下，诸如黄铁矿、磁铁矿等铁矿经过长年日久的风化，最终形成针铁矿。现今为止，人们发现并应用的针铁矿颜色由黄褐色到红色不等，晶体多为片状、柱状以及或针状。本文主要通过丹霞冶炼厂除铁工序一年多的工业生产，对针铁矿除铁过程的工艺控制参数进行研究，以实现除铁过程的资源化与无害化。
丹霞冶煉厂主要采用氧压浸出法作为针铁矿除铁的主要工艺，其工艺流程为锌焙砂中和、锌粉置换、除铁、净化、电积工艺。该工艺流程是世界上独一无二的锌冶炼铁工艺。
1.针铁矿除铁工业试验
1.1试验原理
在针铁矿 FeO（OH）除铁过程中，浸出液的Fe3+的浓度应小于2g/L[3]。当其温度在70～90℃时鼓入氧气，并向其中添加中和溶液中的酸，将溶液pH值控制在3.0～3.5即可，此时，针铁矿能够被连续生成，其生成速度能够保障Fe3+的浓度始终小于2g/L。在针铁矿除铁工艺中，催化剂可采用硫酸铜，二价铜离子的催化能够降低氧气分子裂解，提高反映速度，进而提高除铁效率。
1.2试验材料与相应试剂
（1）除铁前液：除铁前液为直接浸出炼锌工艺的置换后液，其主要成分如下表1。
（2）压缩氧气：采用压缩氧气作为除铁工艺中的氧化剂，氧气压力在0.3～0.5MPa，流量在200～260m3/h即可。
硫酸铜：硫酸铜作为针铁矿除铁工艺的催化剂，其化学成分为CuSO4﹒5H2O≥96.0%。
（4）中和剂：锌焙砂以及其他中和剂，中和除铁过程中产生的酸，保障pH值的稳定。
（5）主要试剂：浓度为15的%硫磷混酸、浓度为0.5%二苯胺磺钠指示剂、重铬酸钾标准溶液、蒸馏水等。
1.3试验仪器设备
高铁搅拌槽、搅拌装置、蛇形盘管加热器、气体分布器、浆化系统
1.4工业试验具体步骤
（1）试验人员选取1～5mL试验样品放入容量250mL的烧杯中
（2）向烧杯中加入10mL浓度为15%的硫磷混酸
（3）向烧杯中加入100mL的蒸馏水
（4）向烧杯中滴入2滴浓度为0.5%二苯胺磺钠指示剂
（5）此时烧杯内溶液为绿色，向烧杯中滴入重铬酸钾标准溶液，直至溶液不再变色，此时烧杯溶液为蓝紫色。
（6）根据 false（亚铁）g/L=V1×T÷V 计算公式计算溶液中的亚铁含量。
在上述式子中，T --代表重铬酸钾标准溶液滴对溶液的滴定度，mg/mL
在本次工业试验中，以工厂的实际生产状况为主要研究内容，且试验的各种数据均是选取的工厂实际生产数据。根据实际生产数据以及试验中得出的相关生产数据情况，笔者对针铁矿成核实况有一个具体了解。并在该试验中了解到溶液中Fe3+ 的浓度对真铁矿生成影响；了解到温度变化、压缩氧气情况等对针铁矿除铁的影响，了解到催化剂含量、pH值等对针铁矿除铁的影响。对此，严格控制针铁矿除铁工艺中的各个步骤与试剂、材料的量，提高针铁矿除铁的效率。
2.针铁矿除铁过程的工艺控制
2.1针铁矿除铁过程中的硫酸铜控制
在针铁矿除铁工艺中，铜离子是亚铁离子的氧化剂，是亚铁离子氧化必不可少的催化剂，加入硫酸铜是加强加强铜离子的主要方式，在湿法炼锌工艺中，硫酸铜的加入，能够有效去除炼锌过程中产生的氟、氯，实现与湿法脱氟脱氯效果的同时，降低成本的投入，降低了其对生产设备与电积带来的危害，保护生产工艺中所需的各项生产器械寿命。当硫酸铜成为亚铜离子，鼓入压缩氧气，将迅速转变为铜离子，当试验溶液的pH值在2.0以上时，铜离子对亚铁离子起着氧化作用。根据上述试验数据以及针铁矿除铁的生产实践数据，计算得出，在除铁过程中，工作人员应将铜离子浓度控制在0.3g/L以上，对此，针对试剂的多少加入适当的硫酸铜，以此推动亚铁离子的氧化速度，提高针铁矿除铁效率，实现针铁矿除铁工艺的优化。
2.2针铁矿除铁过程中的pH值控制
在针铁矿除铁工艺中，pH值是工艺的关键控制指标，中和剂的作用能够及时中和针铁矿形成过程中产生的酸，以此保障pH值的稳定。一般来讲，大多工厂在针铁矿除铁过程中多采用锌焙砂作为中和剂。理论上，在pH值2.0～4.0之间时，针铁矿形成，当pH值大于4.0时，则针铁矿难以形成，因此，在针铁矿除铁工艺流程中，先关人员应严格控制中和剂的添加，将pH值时刻稳定在2.0～4.0之内，保障针铁矿时刻处于生成状态，提高针铁矿除铁效率。
2.3针铁矿除铁过程中鼓入氧气流量的控制
在针铁矿除铁工艺中，预中和后液中的，铁以Fe2+ 的形式存在于溶液中，想要形成针铁矿，相关人员需要首先将Fe2+ 转化为Fe3+，在这一转化过程中，氧气的鼓入起着重要作用，而相关人员亦要严格控制氧气鼓入量，若氧气浓度过高，Fe3+ 转化过快，易产生Fe（OH）3絮状沉淀，不利于针铁矿的形成；若氧气鼓入量过低，则Fe2+ 转化过程较慢，溶液中残留大量的Fe2+，不利于针铁矿除铁的后续工艺。并且，经试验表明，针对流量液体中铁含量的不同，鼓入适当流量的氧气，严格控制氧气鼓入流量，不仅能够促进Fe2+ 转化，提高产能，还能够降低有害物质的生成，起到保护环境的效果。 2.4 中和剂的选取
在试验过程中，为选择效率更高的中和剂，提高针铁矿除铁的铁渣含铁量，实现铁的资源化，实验人员在相同原料以及其他试剂的试验中更换了不同的中和剂，试验最终对比结果显示，以二次高锌物料作为中和剂，相较丹冶厂过去所使用的锌焙砂，不仅有效降低了铁渣含锌量，除铁反映效率也有所提高，提高了产能。自此，丹冶厂正式利用高锌物料替代传统的锌焙砂作为除铁工艺中的中和剂。
2.5实现资源有效化利用的注意事项
针铁矿除铁工艺的优化，其主要目的为实现资源的有效化利用，在整个工艺流程中，相关人员应注意以下几点。其一，含有未完全反映锌粉的二段渣，相关人员应注意其的充分利用，将二段渣反流到高铁工艺进行除铁，配入高品位氧化锌，配比为不超过高品味氧化锌5%的金属量，加入适量的二次高锌物料，并提高生产效率。其二，在低铁工序底流配入高铁工序过程中，应利用球磨工序充分利用锌，然而，在工序中，应严格选取球磨液体，避免液体不适当产生毒气污染环境，甚至致使渣中锌失效，造成大量浪费。其三，在针铁矿除铁过程中，相关人员应重视温度与搅拌强度的控制。经过试验，实际生产中，置换后液温度保持在60-80℃最佳，工艺过程中反映温度控制在80-90℃最佳。而搅拌强度也是经过大量试验最终确定，并非搅拌强度越强除铁效果越好，无论是最高或最低转速均难以达到最高除铁效率。其四，凝絮剂的选择。在生产过程中，相关人员很难时刻将氧气鼓入流量控制在最佳状态，絮状沉淀的出现不可避免，对此，相关人员应针对絮状沉淀的量的不同选择合适的凝絮剂，适量加入，提高除铁效率。
3.总结
通过工业试验以及工厂的实际应用，工作人员对针铁矿除铁过程进行有效控制。由上表生产数据对比可知，在同样量的锌铁矿投入下，工艺优化前期沉铁后液合格率仅达到76%，而工艺优化后合格率高达95.94%，大大提升了铁的生产量，并且，由工艺优化前的铁渣量6647t相比，优化后产出铁渣量仅有2086t，铁渣量的大大减少，直接降低了工厂处理铁渣的成本，在其他方面的优化就不一一赘述，仅仅是提高生产效率，降低生产成本，就能够极大提高工厂效益，由此可见，优化效果良好。
參考文献：
[1]王亮. 针铁矿除铁的研究[J]. 科技经济导刊，2016（18）：176-176.
[2]孙天友. 针铁矿除铁工艺改进[J]. 湖南有色金属，2014，30（4）：32-35.
[3]盛祖贵. 针铁矿法从浸出液中除铁的研究[J]. 新疆有色金属，2013，36（1）：46-47.
[4]关于“丹冶”工艺问题，笔者写的是丹霞冶炼厂的工艺，若指代的是冶炼技术，太过专业，没有相关资料。
关键词：针铁矿；除铁工艺；优化研究
前言
一般情况下，诸如黄铁矿、磁铁矿等铁矿经过长年日久的风化，最终形成针铁矿。现今为止，人们发现并应用的针铁矿颜色由黄褐色到红色不等，晶体多为片状、柱状以及或针状。本文主要通过丹霞冶炼厂除铁工序一年多的工业生产，对针铁矿除铁过程的工艺控制参数进行研究，以实现除铁过程的资源化与无害化。
丹霞冶煉厂主要采用氧压浸出法作为针铁矿除铁的主要工艺，其工艺流程为锌焙砂中和、锌粉置换、除铁、净化、电积工艺。该工艺流程是世界上独一无二的锌冶炼铁工艺。
1.针铁矿除铁工业试验
1.1试验原理
在针铁矿 FeO（OH）除铁过程中，浸出液的Fe3+的浓度应小于2g/L[3]。当其温度在70～90℃时鼓入氧气，并向其中添加中和溶液中的酸，将溶液pH值控制在3.0～3.5即可，此时，针铁矿能够被连续生成，其生成速度能够保障Fe3+的浓度始终小于2g/L。在针铁矿除铁工艺中，催化剂可采用硫酸铜，二价铜离子的催化能够降低氧气分子裂解，提高反映速度，进而提高除铁效率。
1.2试验材料与相应试剂
（1）除铁前液：除铁前液为直接浸出炼锌工艺的置换后液，其主要成分如下表1。
（2）压缩氧气：采用压缩氧气作为除铁工艺中的氧化剂，氧气压力在0.3～0.5MPa，流量在200～260m3/h即可。
硫酸铜：硫酸铜作为针铁矿除铁工艺的催化剂，其化学成分为CuSO4﹒5H2O≥96.0%。
（4）中和剂：锌焙砂以及其他中和剂，中和除铁过程中产生的酸，保障pH值的稳定。
（5）主要试剂：浓度为15的%硫磷混酸、浓度为0.5%二苯胺磺钠指示剂、重铬酸钾标准溶液、蒸馏水等。
1.3试验仪器设备
高铁搅拌槽、搅拌装置、蛇形盘管加热器、气体分布器、浆化系统
1.4工业试验具体步骤
（1）试验人员选取1～5mL试验样品放入容量250mL的烧杯中
（2）向烧杯中加入10mL浓度为15%的硫磷混酸
（3）向烧杯中加入100mL的蒸馏水
（4）向烧杯中滴入2滴浓度为0.5%二苯胺磺钠指示剂
（5）此时烧杯内溶液为绿色，向烧杯中滴入重铬酸钾标准溶液，直至溶液不再变色，此时烧杯溶液为蓝紫色。
（6）根据 false（亚铁）g/L=V1×T÷V 计算公式计算溶液中的亚铁含量。
在上述式子中，T --代表重铬酸钾标准溶液滴对溶液的滴定度，mg/mL
在本次工业试验中，以工厂的实际生产状况为主要研究内容，且试验的各种数据均是选取的工厂实际生产数据。根据实际生产数据以及试验中得出的相关生产数据情况，笔者对针铁矿成核实况有一个具体了解。并在该试验中了解到溶液中Fe3+ 的浓度对真铁矿生成影响；了解到温度变化、压缩氧气情况等对针铁矿除铁的影响，了解到催化剂含量、pH值等对针铁矿除铁的影响。对此，严格控制针铁矿除铁工艺中的各个步骤与试剂、材料的量，提高针铁矿除铁的效率。
2.针铁矿除铁过程的工艺控制
2.1针铁矿除铁过程中的硫酸铜控制
在针铁矿除铁工艺中，铜离子是亚铁离子的氧化剂，是亚铁离子氧化必不可少的催化剂，加入硫酸铜是加强加强铜离子的主要方式，在湿法炼锌工艺中，硫酸铜的加入，能够有效去除炼锌过程中产生的氟、氯，实现与湿法脱氟脱氯效果的同时，降低成本的投入，降低了其对生产设备与电积带来的危害，保护生产工艺中所需的各项生产器械寿命。当硫酸铜成为亚铜离子，鼓入压缩氧气，将迅速转变为铜离子，当试验溶液的pH值在2.0以上时，铜离子对亚铁离子起着氧化作用。根据上述试验数据以及针铁矿除铁的生产实践数据，计算得出，在除铁过程中，工作人员应将铜离子浓度控制在0.3g/L以上，对此，针对试剂的多少加入适当的硫酸铜，以此推动亚铁离子的氧化速度，提高针铁矿除铁效率，实现针铁矿除铁工艺的优化。
2.2针铁矿除铁过程中的pH值控制
在针铁矿除铁工艺中，pH值是工艺的关键控制指标，中和剂的作用能够及时中和针铁矿形成过程中产生的酸，以此保障pH值的稳定。一般来讲，大多工厂在针铁矿除铁过程中多采用锌焙砂作为中和剂。理论上，在pH值2.0～4.0之间时，针铁矿形成，当pH值大于4.0时，则针铁矿难以形成，因此，在针铁矿除铁工艺流程中，先关人员应严格控制中和剂的添加，将pH值时刻稳定在2.0～4.0之内，保障针铁矿时刻处于生成状态，提高针铁矿除铁效率。
2.3针铁矿除铁过程中鼓入氧气流量的控制
在针铁矿除铁工艺中，预中和后液中的，铁以Fe2+ 的形式存在于溶液中，想要形成针铁矿，相关人员需要首先将Fe2+ 转化为Fe3+，在这一转化过程中，氧气的鼓入起着重要作用，而相关人员亦要严格控制氧气鼓入量，若氧气浓度过高，Fe3+ 转化过快，易产生Fe（OH）3絮状沉淀，不利于针铁矿的形成；若氧气鼓入量过低，则Fe2+ 转化过程较慢，溶液中残留大量的Fe2+，不利于针铁矿除铁的后续工艺。并且，经试验表明，针对流量液体中铁含量的不同，鼓入适当流量的氧气，严格控制氧气鼓入流量，不仅能够促进Fe2+ 转化，提高产能，还能够降低有害物质的生成，起到保护环境的效果。 2.4 中和剂的选取
在试验过程中，为选择效率更高的中和剂，提高针铁矿除铁的铁渣含铁量，实现铁的资源化，实验人员在相同原料以及其他试剂的试验中更换了不同的中和剂，试验最终对比结果显示，以二次高锌物料作为中和剂，相较丹冶厂过去所使用的锌焙砂，不仅有效降低了铁渣含锌量，除铁反映效率也有所提高，提高了产能。自此，丹冶厂正式利用高锌物料替代传统的锌焙砂作为除铁工艺中的中和剂。
2.5实现资源有效化利用的注意事项
针铁矿除铁工艺的优化，其主要目的为实现资源的有效化利用，在整个工艺流程中，相关人员应注意以下几点。其一，含有未完全反映锌粉的二段渣，相关人员应注意其的充分利用，将二段渣反流到高铁工艺进行除铁，配入高品位氧化锌，配比为不超过高品味氧化锌5%的金属量，加入适量的二次高锌物料，并提高生产效率。其二，在低铁工序底流配入高铁工序过程中，应利用球磨工序充分利用锌，然而，在工序中，应严格选取球磨液体，避免液体不适当产生毒气污染环境，甚至致使渣中锌失效，造成大量浪费。其三，在针铁矿除铁过程中，相关人员应重视温度与搅拌强度的控制。经过试验，实际生产中，置换后液温度保持在60-80℃最佳，工艺过程中反映温度控制在80-90℃最佳。而搅拌强度也是经过大量试验最终确定，并非搅拌强度越强除铁效果越好，无论是最高或最低转速均难以达到最高除铁效率。其四，凝絮剂的选择。在生产过程中，相关人员很难时刻将氧气鼓入流量控制在最佳状态，絮状沉淀的出现不可避免，对此，相关人员应针对絮状沉淀的量的不同选择合适的凝絮剂，适量加入，提高除铁效率。
3.总结
通过工业试验以及工厂的实际应用，工作人员对针铁矿除铁过程进行有效控制。由上表生产数据对比可知，在同样量的锌铁矿投入下，工艺优化前期沉铁后液合格率仅达到76%，而工艺优化后合格率高达95.94%，大大提升了铁的生产量，并且，由工艺优化前的铁渣量6647t相比，优化后产出铁渣量仅有2086t，铁渣量的大大减少，直接降低了工厂处理铁渣的成本，在其他方面的优化就不一一赘述，仅仅是提高生产效率，降低生产成本，就能够极大提高工厂效益，由此可见，优化效果良好。
參考文献：
[1]王亮. 针铁矿除铁的研究[J]. 科技经济导刊，2016（18）：176-176.
[2]孙天友. 针铁矿除铁工艺改进[J]. 湖南有色金属，2014，30（4）：32-35.
[3]盛祖贵. 针铁矿法从浸出液中除铁的研究[J]. 新疆有色金属，2013，36（1）：46-47.
[4]关于“丹冶”工艺问题，笔者写的是丹霞冶炼厂的工艺，若指代的是冶炼技术，太过专业，没有相关资料。