强化针铁矿法除铁的研究现状和进展

摘要

湿法炼锌浸出液中铁的去除是一道重要的工序，这是因为电积时铁离子会在电极上发生氧化还原，造成阴极锌的反溶、阳极腐蚀、降低电流效率和增加能耗，严重影响电积工艺.针铁矿法除铁具有渣量少、易过滤、稀贵金属损失低等优点，沉淀生成的针铁矿渣(α-FeOOH)不含S元素，从源头减少杂质元素，使铁水预处理工艺降低处理难度，只需提高渣中铁含量就可作为炼铁原料，因此是目前主流的除铁方法.但针铁矿法除铁存在反应时间长、晶型混杂不稳定以及渣中铁含量低等难题，导致实际工业应用效果不佳.针对上述问题，本文以氧化、水解和中和三个针铁矿法除铁过程的形成环节为结构框架，综述了强化改善针铁矿法除铁效率的方法，如氧压水热法、常规氧化法、剪切强化法、晶种诱导法、反应器控制和中和剂优化法等，系统分析了各种方法的原理、现状、优缺点.氧压水热法依据亨利定律提高氧分压促进气体分子的溶解，该法可显著提高反应速率和渣中铁品位，但对设备要求高；常规氧化法通常在低温常压环境中进行，主要通过加入各种添加剂，使除铁过程发挥高效率、高效果，因此该法操作简便，但高度依赖氧化剂性能；剪切强化法以施加剪切力来改变溶液体系环境，使离子流动状态改变，增加各反应物接触几率，从而改善传质，提升效率，但对环境适应性差；晶种诱导法是应用最广泛和成熟的方法，通过提供生长模板和降低成核能垒，在不满足过饱和的条件下，可定向调控晶体结构，提高铁去除率，但晶种循环回收技术及其稳定性受到制约；反应器智能控制技术有望实现工艺参数的精准调控，将其作为辅助条件有利于高效生产、解放人力、提高经济效益，但目前对实际溶液理论机理的研究仍然模糊，对建立除铁的完整理论体系仍待研究；中和剂优化法可以减少资源浪费、降低成本、减少后续处理难度，但对操作条件极为严格，关键的难点是对p H的动态变化调节.最后，本文提出强化针铁矿法研究思路和想法，并展望了强化针铁矿法除铁新方向.

关键词

湿法炼锌 / 针铁矿法 / 强化方法 / 除铁 / 氧化

基金资助

有色金属强化冶金新技术全国重点实验室开放课题（YSQH-ZD-24001）; 国家自然科学基金青年项目（52304329）; 云南省基础研究计划项目（202201BE070001-003）; 云南省“兴滇英才支撑计划”青年人才项目专项（XDYC-QNRC-2023-0078）