用硫酸从铅冶炼水淬渣中浸出铁的试验研究

孙红燕，孔 馨，森 维，肖锐敏，鲁顺利

（1．红河学院 理学院，云南 蒙自 661100；2．云南锡业集团（控股）有限责任公司，云南 个旧 661000）

工业炼铅过程中，渣贫化阶段会产出Pb质量分数0．5%～4%，Zn质量分数5%～10%的水淬渣。这种渣如果采用烟化炉吹炼或回转炉挥发法处理，可得到次氧化锌烟尘（Zn质量分数40%～60%，Pb质量分数15%～30%）和低铅废渣（Zn质量分数1%～2%，Pb质量分数0．1%～0．2%），但燃料消耗大，生产成本高，得到的烟尘量少［1－3］；另外，这种渣中铁质量分数达不到铁精矿要求，而且含一定量重金属铅和锌，难以作为钢铁厂的原料或水泥厂的配料［4－6］；而且，渣中的金属银、锑、铜、铋等含量非常低，采用常规方法处理难以产生经济效益：因此，这种水淬渣目前只能作为固体废渣堆存，不仅占用大量场地，其中的资源也无法循环利用［7－10］。结合工业生产实际情况，从铅、锌联合冶炼角度考虑，提出了采用湿法技术回收渣中有价金属，研究了从铅冶炼水淬渣中综合回收铁，并将铁添加到锌烟尘处理系统的针铁矿除砷、锑阶段，实现铁的回收利用。

1 试验部分

1．1 试验原料

试验所用原料为云南某铅冶炼厂产出的水淬渣，机械球磨至300目以下，化学组分见表1。X射线衍射分析结果如图1所示。水淬渣以非晶相存在，同时含有少量铁橄榄石和钙铝水合物。

表1 水淬渣的主要化学成分 %

图1 水淬渣的XRD分析图谱

1．2 试验过程

球磨机为XQM－0．4L变频行星式球磨机，南京科析实验仪器研究所生产。球磨条件：球料质量比8∶1，大球（直径24mm）与小球（直径10 mm）数量比为1∶6，转速为230r／min，球磨时间90min。将300目筛下物装入密封袋备用。

酸浸试验在烧杯中进行，恒温、磁力搅拌，水浴加热。取75mL一定质量浓度的硫酸溶液于烧杯中，调节搅拌速率并固定，当温度达到设定值时，加入5g球磨后的水淬渣，反应一段时间后冷却，真空抽滤，用重铬酸钾法分析酸浸液中铁质量浓度，计算铁浸出率。

2 试验结果与讨论

2．1 硫酸质量浓度对铁浸出率的影响

浸出时间30min，温度为室温（24．5℃），液固体积质量比为15∶1，硫酸质量浓度对铁浸出率的影响试验结果如图2所示。

图2 硫酸质量浓度对铁浸出率的影响

由图2看出：铁浸出率随硫酸质量浓度增大而提高；硫酸质量浓度增至175g／L后，铁浸出率变化较小。综合考虑，确定硫酸质量浓度以175 g／L为宜。

2．2 浸出温度对铁浸出率的影响

硫酸质量浓度175g／L，酸浸时间30min，液固体积质量比15∶1，浸出温度对铁浸出率的影响试验结果如图3所示。

图3 浸出温度对铁浸出率的影响

由图3看出：随温度升高，铁浸出率明显升高；温度升高至60℃后，铁浸出率升高幅度不大。综合考虑能源消耗等问题，确定适宜的浸出温度为60℃。

2．3 浸出时间对铁浸出率的影响

硫酸质量浓度175g／L，浸出温度60℃，液固体积质量比15∶1，浸出时间对铁浸出率的影响试验结果如图4所示。

图4 浸出时间对铁浸出率的影响

由图4看出：铁浸出率随浸出时间延长而升高；浸出60min后，铁浸出率变化不大。综合考虑，确定适宜的浸出时间为60min。

3 结论

用硫酸可以从铅冶炼水淬渣中浸出铁。适宜浸出条件下，铁浸出率为73．85%。浸出过程也会有少量其他杂质浸出，通过控制浸出液pH沉淀铁，可获得铁精矿。

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