有色冶炼中铁矾渣的资源化利用

　　1. 1 火法工艺火法处理主要是高温焙烧分解法，是指先在高温下焙烧破坏铁钒晶体结构，使其分解，再利用碳热还原成金属，挥发后再氧化成氧化物进行收集。温度一般为 1 100 ～ 1 300 ℃，配入焦粉或碎煤形成还原性气氛。铁、硅进入渣中进行选矿分离送炼铁系统，铅、锌和铜等金属富集与烟尘中回收利用。

　　1. 1. 1 焙烧—磁选法曹晓恩等〔6〕提出直接还原—磁选—反浮选工艺，指出在碱度为 2. 5，配碳比为 1. 4，温度为 1 300 ℃还原 30 min 金属化率达到 98. 47% ，铅、锌挥发率分别达到 86. 25% 和 98. 54% ，渣在磁场强度为 159. 2 kA /m 磁选后，铁精矿Ⅰ品位为 46. 66% ，铁回收率达到 79. 79% ，经反浮选后得到品位 60. 30% 的铁精矿Ⅱ，此工艺体现出工艺简单，生产效率高，分离效果好的优点。路殿坤等〔7〕进行了焙烧—磁选工艺研究，研究指出在 900 ℃还原焙烧后进行磁选，磁选精矿铁品位为 58. 99% ～ 58. 72% ，含硫 2. 5% ～ 3% ，但磁选精矿中锌含量均比尾矿高约 1% ，不能作为原料返回高炉冶炼。

　　1. 1. 2 氯化焙烧法也有学者提出氯化挥发处理铁矾渣，氯化焙烧是指在一定条件下，借助氯化剂的作用，使物料中的某些组分转变为气相或凝聚相的氯化物，利用金属氯化物低沸点、高挥发性特点，以使有价金属和其它组分分离富集。 1998 年 F. 泰勒卡和 D. J. 弗雷利用氯气和聚乙烯氯化物残渣对黄钾铁矾进行氯化回收金属，将黄钾铁矾或者将其与锌的铁酸盐混合之后在 450 ～ 600 ℃下预热，然后热水浸出，滤渣在空气中用纯氯气进行直接氯化处理或者用聚乙烯氯化物残渣燃烧产生的 HCl 进行间接氯化处理，直接氯化处理能够使得锌挥发率达到 90% 以上，50% 以上的铁转化成赤铁矿〔8〕。

　　1. 2 湿法工艺

　　1. 2. 1 碱浸分解法由于碱溶液在常温常压下能够有效分解铁矾，陈永明等人提出 NaOH 分解含铟铁矾渣新工艺，指出铁矾渣经 NaOH 溶液浸出分解后形成 Na2 SO4 浸出液和含铟和锌的浸出渣，含铟和锌的浸出渣经盐酸选择浸出后用 TBP 萃取铟和锌，所得渣经磁选富集后可以作为炼铁原料。研究表明，在 m( NaOH) ∶ m( 铁矾渣) = 0. 381 4∶ 1、温度 60 ℃、液固比 2∶ 1、反应时间 2 h 的最优条件下，铁矾渣分解率达到 98. 03% ，其他杂质金属大部分留在渣中，铁主要以 Fe3O4形式沉淀入渣，渣中铁能够富集至 38. 81% ，实现有效利用铁资源，但仍有含铅弃渣产生〔9〕。北京矿冶研究总院研究了氨水分解铁矾渣的研究，指出在一定条件下氨水能够使得 95% 铁矾渣分解，约有 60% 的锌和铜进入溶液中，75% 的银留在渣中，经渣样物相分析查明，分解渣样中基本不存在铁矾，同时含硫量很低。

　　1. 2. 2 酸浸分解法酸浸分解一是利用浓硫酸直接溶解，再分步结晶使得大部分铁分离，然后生产聚合硫酸铁或者加热分解生产氧化铁或还原制备铁粉; 二是酸浸过程中加入金属铁，将一定量的硫酸铁还原为硫酸亚铁，镍、钴和铜等进入硫酸亚铁溶液，采用沉淀法回收，溶液净化后用于制备铁的化工产品，但这些工艺除杂过程较为复杂〔10〕。王玉棉等〔11〕进行了热酸浸出黄钠铁矾渣工艺研究，研究指出浸出黄钠铁矾渣的最佳工艺条件为: 硫酸质量浓度为 225 g /L，反应温度为 95 ℃，反应时间为 2. 5 h，铁、锌浸出率均大于 96% ，黄钾铁矾渣中有价金属反应比较彻底〔11〕。程柳等人用浓硫酸在 160 ℃ 下浸出黄钾铁矾，浸出时间 6 h，锌浸出率达到 98%〔12〕。

　　1. 3 火法—湿法联合工艺根据铁矾渣特性，适当选择组合火法焙烧和湿法浸出工序，实现有效浸出有价金属，焙烧主要是改变铁矾渣物相，分解难浸物相。蓝碧波等提出铁矾渣酸浸—焙烧—酸浸工艺，该工艺首先利用硫酸在室温下浸出铁矾渣中硫酸锌，然后在 620 ℃ 焙烧 1. 5 h 使得铁矾转变成氧化铁，再通过酸浸焙砂中的锌和其他元素。锌回收率能够达到 99. 11% ，酸浸渣中铁含量达到 66% 以上，可以作为铁精矿产品销售，本方法不仅用于处理铁矾渣也可以用于处理铅银渣，综合回收有价金属〔15〕。

　　1. 4 铁矾渣处理新思路魏继业等〔17〕针对富含赤铁矿和铁酸锌的黄钾铁矾渣，利用热酸浸出铁矾渣中铁和锌，经过铁粉还原、硫化沉淀、氟化沉淀等工序制备软磁锰锌铁氧化体用前驱粉体，可以为制备电器元件提供原料，实现铁矾渣的有效利用。阳征会等〔18〕研究了采用还原焙烧—酸浸工艺制备复合镍锌铁氧体，指出黄钠铁矾渣与无烟煤在 800 ℃下还原焙烧0. 5 h，铁矾渣中铁被还原为二价铁，焙烧渣用 0. 5 mol /L 硫酸溶液在 70 ℃ 浸出 40 min，渣中 93% 的铁和镍进入浸出液中。浸出液经过净化除杂后加入硫酸镍和硫酸锌，以 NH4HCO3为沉淀剂制备镍锌铁碳酸盐。该工艺过程简单，工艺条件易于控制，为黄钠铁矾渣的有效利用提供了新的途径〔18〕。

　　2 结语

　　铁矾渣是湿法炼锌排放出的一种废弃渣，既是一种污染物也是一种资源，处理铁矾渣要回收其中铅、锌、铜、银和铟等有色金属及伴生稀散贵金属，而且更为重要的是需要一种环境友好的处理方法，实现无害化处置无价物质，不能造成二次污染。

　　根据其成分及物相状态，选择合适的处理工艺，结合其他废弃渣成分特性，有效利用不同废弃渣，降低有价物料消耗，实现铁矾渣与其他废弃物料资源再生利用与协同处理，或者利用铁矾渣制备具有高附加值产品，有利于实现真正意义上的无害化、资源化、减量化处置铁矾渣等废弃渣。

　　参考文献:

　　〔1〕姚金环，丘雪萍，陈钦，等 . 超声波辅助浸出铁矾渣中铟、锌试验研究[J]. 湿法冶金，2017，36( 4) : 262-266.

　　〔2〕曹晓恩，徐洪军，洪陆阔，等 . 铁矾渣直接还原—浮选回收银工艺研究[J]. 矿冶工程，2017，37( 2) : 71-73，78.

　　《有色冶炼中铁矾渣的资源化利用》来源：《矿冶》，作者：秦树辰，王海北，苏立峰。