利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺

工程科学学报 Chinese Journal of Engineering 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 杨源邓志敢魏昶樊刚刘慧杨曾涛朱应旭 Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process YANG Yuan,DENG Zhi-gan,WEI Chang.FAN Gang.LIU Hui-yang.ZENG Tao,ZHU Ying-xu 引用本文： 杨源邓志敢，魏昶，樊刚，刘慧杨，曾涛，朱应旭.利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺.工程科学学报，2020， 42(10y:1325-1334.doi:10.13374j.issn2095-9389.2019.10.17.005 YANG Yuan,DENG Zhi-gan,WEI Chang.FAN Gang,LIU Hui-yang.ZENG Tao,ZHU Ying-xu.Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process[J].Chinese Journal of Engineering,2020,42(10):1325-1334.doi: 10.13374-issn2095-9389.2019.10.17.005 在线阅读View online:https::/oi.org10.13374.issn2095-9389.2019.10.17.005 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥 Medium-low temperature reduction of high-iron Bayer process red mud using biomass pine sawdust 工程科学学报.2017,399：外1331 https:/doi.org10.13374.issn2095-9389.2017.09.005 铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学 Non-isothermal reduction kinetics of calcium ferrite and hematite 工程科学学报.2018.40(11)：1317htps:1doi.org10.13374.issn2095-9389.2018.11.005 微波水热法快速合成氧化锌纳米棒及其光催化性能 Study of rapidly synthesis of ZnO nanorods by microwave hydrothermal method and photocatalytic performance 工程科学学报.2020.42(1)78 https:/1doi.org/10.13374.issn2095-9389.2019.05.25.003 变性淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制性能 Depressing capability of modified starches in the reverse flotation of quartz from hematite with cationic collectors 工程科学学报.2017,3912：1815htps:/doi.org/10.13374.issn2095-9389.2017.12.006 从选铜尾矿中选择性还原回收铁 Process of the selective reduction and recovery of iron from copper tailings 工程科学学报.2019,41(6：741 https:oi.org10.13374j.issn2095-9389.2019.06.005 基于最小Gibbs自由能原理的铁氧化物气固还原热力学研究 Thermodynamics of iron oxide gas-solid reduction based on the minimized Gibbs free energy principle 工程科学学报.2017,3911)：1653htps:1doi.org/10.13374.issn2095-9389.2017.11.007

利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 杨源 邓志敢 魏昶 樊刚 刘慧杨 曾涛 朱应旭 Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process YANG Yuan, DENG Zhi-gan, WEI Chang, FAN Gang, LIU Hui-yang, ZENG Tao, ZHU Ying-xu 引用本文: 杨源, 邓志敢, 魏昶, 樊刚, 刘慧杨, 曾涛, 朱应旭. 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺[J]. 工程科学学报, 2020, 42(10): 1325-1334. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.17.005 YANG Yuan, DENG Zhi-gan, WEI Chang, FAN Gang, LIU Hui-yang, ZENG Tao, ZHU Ying-xu. Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process[J]. Chinese Journal of Engineering, 2020, 42(10): 1325-1334. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.17.005 在线阅读 View online: https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.17.005 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥 Medium-low temperature reduction of high-iron Bayer process red mud using biomass pine sawdust 工程科学学报. 2017, 39(9): 1331 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.005 铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学 Non-isothermal reduction kinetics of calcium ferrite and hematite 工程科学学报. 2018, 40(11): 1317 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.11.005 微波水热法快速合成氧化锌纳米棒及其光催化性能 Study of rapidly synthesis of ZnO nanorods by microwave hydrothermal method and photocatalytic performance 工程科学学报. 2020, 42(1): 78 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.25.003 变性淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制性能 Depressing capability of modified starches in the reverse flotation of quartz from hematite with cationic collectors 工程科学学报. 2017, 39(12): 1815 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.006 从选铜尾矿中选择性还原回收铁 Process of the selective reduction and recovery of iron from copper tailings 工程科学学报. 2019, 41(6): 741 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.005 基于最小Gibbs自由能原理的铁氧化物气固还原热力学研究 Thermodynamics of iron oxide gas-solid reduction based on the minimized Gibbs free energy principle 工程科学学报. 2017, 39(11): 1653 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.11.007

工程科学学报.第42卷，第10期：1325-1334.2020年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.10:1325-1334,October 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.17.005;http://cje.ustb.edu.cn 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 杨源，邓志敢四，魏昶，樊刚，刘慧杨，曾 涛，朱应旭 昆明理工大学治金与能源工程学院，昆明650039 ☒通信作者，E-mail:dengzhigan83@163.com 摘要针对赤铁矿渣中存在杂质，影响其综合回收利用的问题，开展赤铁矿渣高温水热法脱杂，制备铁红的研究.研究了不 同酸度、温度、时间和液固比条件，对铁红产品中铁、锌、硫含量以及锌、硫脱除率和铁溶出率的影响.实验结果表明：H值 为1，温度220℃，保温时间3h,液固比6：1，转速400rmin条件下，铁红产品中铁质量分数由58.66%上升为66.83%：赤褐 铁类矿物含铁由占总铁质量分数94.05%.上升为97.79%：硫质量分数由2.96%下降至0.82%：锌质量分数由1.03%下降至 0.18%.经X射线衍射检测，与赤铁矿渣相比，铁红产品中氧化铁信号峰值提高，杂峰减少.通过扫描电镜能量散射X射线分 析，铁红产品表面附着的硫酸盐等杂质经高温水热法处理后明显减少：实验前后，赤铁矿渣与铁红产品颗粒形貌与大小没有 发生变化.实验处理后的铁红产品经检测，满足国家标准氧化铁红含铁量C级，水溶物和水溶性氯化物及硫酸盐含量Ⅲ型， 筛余物2型，105℃挥发物V2型，来源a型标准. 关键词湿法炼锌：赤铁矿法沉铁：铁红：脱杂：高温水热法 分类号TF802.2 Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process YANG Yuan,DENG Zhi-gan,WEI Chang,FAN Gang,LIU Hui-yang,ZENG Tao,ZHU Ying-xu School of Metallurgy and Energy Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650039,China Corresponding author,E-mail:dengzhigan83@163.com ABSTRACT In wet zinc smelting process,iron slag generated by hematite process has high iron content,uniform particle size,and stable thermodynamics,which have evident advantages.However,impurities are present in hematite slag,including jarosite,basic ferric sulfate,adsorptive salts,and small amounts of iron carbonate and iron silicate,that limit its comprehensive recovery and utilization.In view of these impurities in hematite slag,in this study,iron oxide red was prepared using a high-temperature hydrothermal method.The effects of different acidity levels,temperatures,preparation times,and liquid-solid ratios on the contents ofiron,zinc,and sulfur were studied,as were the removal rates of zinc and sulfur and dissolution rate of iron.The experimental results show that the iron content in the iron oxide red products increases from 58.66%to 66.83%at following parameters:pH 1,temperature 220 C,preparation time 3h, liquid-solid ratio6:1,and rotation speed 400 rmin.The iron content of the ferrous minerals increases from 94.05%to97.79%,sulfur content decreases from 2.96%to 0.82%,and zinc content decreases from 1.03%to 0.18%.As determined by X-ray diffraction.compared with hematite slag,the peak value of the iron oxide signal in the iron oxide red products is higher and that of the miscellaneous peak is lower.Scanning electron microscopy analysis/energy dispersive analysis of X-rays show that the amounts of sulfate and other impurities on the surface of the iron oxide red products are significantly reduced after high-temperature hydrothermal treatment.However,the morphologies and sizes of the hematite slag and red iron oxide product particles do not change.After the experimental treatment,the iron oxide red products are determined to meet the national standard:iron oxide red content grade C,water soluble substance and water- 收稿日期：2019-10-17 基金项目：国家自然科学基金地区基金资助项目(51564030.51664030)：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51804146)：国家自然 科学基金地区科学基金资助项目(51964029)：国家重点研发计划固废资源化专项资助项目(2018YFC1900402)

利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 杨    源，邓志敢苣，魏    昶，樊    刚，刘慧杨，曾    涛，朱应旭 昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明 650039 苣通信作者，E-mail：dengzhigan83@163.com 摘    要    针对赤铁矿渣中存在杂质，影响其综合回收利用的问题，开展赤铁矿渣高温水热法脱杂，制备铁红的研究. 研究了不 同酸度、温度、时间和液固比条件，对铁红产品中铁、锌、硫含量以及锌、硫脱除率和铁溶出率的影响. 实验结果表明：pH 值 为 1，温度 220 ℃，保温时间 3 h，液固比 6∶1，转速 400 r·min−1 条件下，铁红产品中铁质量分数由 58.66% 上升为 66.83%；赤褐 铁类矿物含铁由占总铁质量分数 94.05%，上升为 97.79%；硫质量分数由 2.96% 下降至 0.82%；锌质量分数由 1.03% 下降至 0.18%. 经 X 射线衍射检测，与赤铁矿渣相比，铁红产品中氧化铁信号峰值提高，杂峰减少. 通过扫描电镜/能量散射 X 射线分 析，铁红产品表面附着的硫酸盐等杂质经高温水热法处理后明显减少；实验前后，赤铁矿渣与铁红产品颗粒形貌与大小没有 发生变化. 实验处理后的铁红产品经检测，满足国家标准氧化铁红含铁量 C 级，水溶物和水溶性氯化物及硫酸盐含量 III 型， 筛余物 2 型，105 ℃ 挥发物 V2 型，来源 a 型标准. 关键词    湿法炼锌；赤铁矿法沉铁；铁红；脱杂；高温水热法 分类号    TF802.2 Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process YANG Yuan，DENG Zhi-gan苣 ，WEI Chang，FAN Gang，LIU Hui-yang，ZENG Tao，ZHU Ying-xu School of Metallurgy and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650039, China 苣 Corresponding author, E-mail: dengzhigan83@163.com ABSTRACT    In wet zinc smelting process, iron slag generated by hematite process has high iron content, uniform particle size, and stable thermodynamics, which have evident advantages. However, impurities are present in hematite slag, including jarosite, basic ferric sulfate, adsorptive salts, and small amounts of iron carbonate and iron silicate, that limit its comprehensive recovery and utilization. In view of these impurities in hematite slag, in this study, iron oxide red was prepared using a high-temperature hydrothermal method. The effects of different acidity levels, temperatures, preparation times, and liquid–solid ratios on the contents of iron, zinc, and sulfur were studied, as were the removal rates of zinc and sulfur and dissolution rate of iron. The experimental results show that the iron content in the iron oxide red products increases from 58.66% to 66.83% at following parameters: pH 1, temperature 220 ℃, preparation time 3 h, liquid–solid ratio 6∶1, and rotation speed 400 r·min−1. The iron content of the ferrous minerals increases from 94.05% to 97.79%, sulfur content decreases from 2.96% to 0.82%, and zinc content decreases from 1.03% to 0.18%. As determined by X-ray diffraction, compared with hematite slag, the peak value of the iron oxide signal in the iron oxide red products is higher and that of the miscellaneous peak is lower. Scanning electron microscopy analysis/energy dispersive analysis of X-rays show that the amounts of sulfate and other impurities on  the  surface  of  the  iron  oxide  red  products  are  significantly  reduced  after  high-temperature  hydrothermal  treatment.  However,  the morphologies and sizes of the hematite slag and red iron oxide product particles do not change. After the experimental treatment, the iron oxide red products are determined to meet the national standard: iron oxide red content grade C, water soluble substance and water- 收稿日期: 2019−10−17 基金项目: 国家自然科学基金地区基金资助项目（51564030，51664030）；国家自然科学基金青年科学基金资助项目（51804146）；国家自然 科学基金地区科学基金资助项目（51964029）；国家重点研发计划固废资源化专项资助项目（2018YFC1900402） 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期：1325−1334，2020 年 10 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 10: 1325−1334, October 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.17.005; http://cje.ustb.edu.cn

·1326 工程科学学报，第42卷，第10期 soluble chloride and sulfate content type III,sieve residue type 2,105 C volatile type V2,source type a standard. KEY WORDS zinc hydrometallurgy;iron sinking by hematite method;iron oxide red;removing impurities;high temperature hydrothermal method 在锌的湿法冶炼过程中，为提高锌矿石中锌、 矿渣研磨过325目后，达到H001-05氧化铁红标 铜、锗等有色金属的浸出率，常对中性浸出渣进行 准.张学政四以赤铁矿渣为原料经热酸溶解、净 热酸浸出处理，从而提高有色金属的浸出率-) 化、结晶制备出绿矾后，采用氧化煅烧的方式将绿 伴随着锌、铜、锗等有色金属的浸出，矿石中大部分 矾转化为透明氧化铁红.本文针对赤铁矿渣中 铁也进人到浸出液中，为提高电锌质量和电锌效 铁、硫的分离问题，采用湿法处理，实现铁、硫、锌 率B],要将溶液中的铁分离沉降出来.针对热酸 的分离，制备氧化铁红 浸出后液中铁沉降的问题，研究出了黄钾铁矾法 本文采用高温水热法处理赤铁矿渣，相较于 沉铁、针铁矿法沉铁和赤铁矿法沉铁等方法6-刀 火法或火法和湿法联合的方式，提供了一种新的 赤铁矿法沉铁渣因含铁量高，渣量小，不需堆存场 只采用湿法工艺实现铁，硫分离的方式.高温水热 地，热力学性质稳定，有价金属回收率高等特点而 法处理赤铁矿渣不会产生二氧化硫烟气，省去收 使赤铁矿法成为一种环保、高效的沉铁方法-☒ 尘制酸环节.在保持赤铁矿渣中氧化铁稳定的条 赤铁矿法沉铁在高温、氧压条件下进行，包括 件下，将渣中碱式硫酸铁等杂质在一定的酸度、温 两个过程：亚铁的氧化和三价铁的水解-在沉 度等条件下分解，将硫以硫酸根的形式分离，保留 铁过程中，部分亚铁会与空气中的氧气或其他氧 在液相中，分解出的三价铁离子在水热条件下部 化物发生氧化反应，生成三价铁，并且随着温度的 分转变为氧化铁，实现铁、硫分离的同时增加铁红 升高，亚铁氧化为三价铁的趋势增强氧化生成 产品中氧化铁含量 的三价铁在硫酸环境中会与SO,和HSO4发生强 氧化铁是组成氧化铁红颜料的主要物质.提 烈的络合反应，生成碱式硫酸铁，并且赤铁矿法沉 高赤铁矿渣中氧化铁含量，脱除杂质，转化为氧化 铁过程产生硫酸，随着酸度的升高，也会生成碱式 铁红颜料是赤铁矿渣回收利用的一种方式.在氧 硫酸铁6.碱式硫酸铁在赤铁矿法沉铁温度下性 化铁系颜料中，氧化铁红具有无毒，不溶于水，高 质稳定，随赤铁矿渣一起沉淀，进入到渣相，将硫 掩盖力，色谱广，成本低等特点，被大量应用于化 以硫酸根的形式带入赤铁矿渣中.在锌的湿法冶 妆品、美术颜料和建筑涂料中2-2刈 炼中存在Na,K,为沉铁过程中钾、钠铁矾的生 为实现湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣的综合回收 成创造了条件，铁矾生成后进入到赤铁矿渣中，同 利用，本文以某厂产出的赤铁矿渣为研究对象，采 样将硫以硫酸根的形式带人到赤铁矿渣中，但随 用高温水热法制备氧化铁红.实验研究了不同酸 着温度的升高，大部分铁矾发生分解.硫还会以吸 度、温度、时间和液固比条件对铁红产品中铁、 附性的硫酸根形式存在于沉铁渣中.锌主要以吸 锌、硫含量以及锌、硫脱除率和铁溶出率的影响 附性的盐类存在-赤铁矿渣中硫、锌以及氧化 1实验 铁含量是影响铁红产品品质的关键. 赤铁矿渣是通过液相在高温、氧压条件下的 1.1实验方法 含铁溶液中成核，长大而析出的，粒度均匀，颗粒 使用山东威海化工机械有限公司生产的容积 形状规则，颜色鲜红，附着能力好.目前赤铁矿渣 2L的GSH2-00型不锈钢高压反应釜作为反应容 的综合回收利用的方法主要分为火法处理和湿法 器，称量赤铁矿渣200g,用纯硫酸溶液调节pH 与火法联合处理两种.徐华军等19-20在960~1100℃ 值，将赤铁矿渣和纯硫酸水溶液加入高压釜内，盖 氧化焙烧的条件下处理赤铁矿渣和硫铁矿的混合 上釜盖，旋紧固定装置，检查高压釜气密性良好 物，使混合物中的硫转化为二氧化硫烟气，烟气脱 后，调节搅拌转速400rmin,设置加热温度，升 硫处理生成硫酸和脱硫烟气，从而实现铁、硫分 温.待高压釜加热至设定温度后（实际温度允许偏 离，以及酸性气体的回收，生产的氧化铁作为炼铁 差值±2℃)，开始记录时间，到达实验规定时间后， 原料.刘俊兰对赤铁矿渣进行五段逆流洗涤 开冷却水快速降温，温度降至100℃以下开釜.矿 后，在500℃下焙烧脱硫3h,焙烧处理后的赤铁 浆抽出，液固分离，湿渣用pH值为2的洗水淋洗

soluble chloride and sulfate content type III, sieve residue type 2, 105 ℃ volatile type V2 , source type a standard. KEY  WORDS    zinc  hydrometallurgy； iron  sinking  by  hematite  method； iron  oxide  red； removing  impurities； high  temperature hydrothermal method 在锌的湿法冶炼过程中，为提高锌矿石中锌、 铜、锗等有色金属的浸出率，常对中性浸出渣进行 热酸浸出处理，从而提高有色金属的浸出率[1−2] . 伴随着锌、铜、锗等有色金属的浸出，矿石中大部分 铁也进入到浸出液中，为提高电锌质量和电锌效 率[3−5] ，要将溶液中的铁分离沉降出来. 针对热酸 浸出后液中铁沉降的问题，研究出了黄钾铁矾法 沉铁、针铁矿法沉铁和赤铁矿法沉铁等方法[6−7] . 赤铁矿法沉铁渣因含铁量高，渣量小，不需堆存场 地，热力学性质稳定，有价金属回收率高等特点而 使赤铁矿法成为一种环保、高效的沉铁方法[8−12] . 赤铁矿法沉铁在高温、氧压条件下进行，包括 两个过程：亚铁的氧化和三价铁的水解[13−14] . 在沉 铁过程中，部分亚铁会与空气中的氧气或其他氧 化物发生氧化反应，生成三价铁，并且随着温度的 升高，亚铁氧化为三价铁的趋势增强[15] . 氧化生成 的三价铁在硫酸环境中会与 SO4 2−和 HSO4 −发生强 烈的络合反应，生成碱式硫酸铁，并且赤铁矿法沉 铁过程产生硫酸，随着酸度的升高，也会生成碱式 硫酸铁[16] . 碱式硫酸铁在赤铁矿法沉铁温度下性 质稳定，随赤铁矿渣一起沉淀，进入到渣相，将硫 以硫酸根的形式带入赤铁矿渣中. 在锌的湿法冶 炼中存在 Na+ ，K + ，为沉铁过程中钾、钠铁矾的生 成创造了条件，铁矾生成后进入到赤铁矿渣中，同 样将硫以硫酸根的形式带入到赤铁矿渣中，但随 着温度的升高，大部分铁矾发生分解. 硫还会以吸 附性的硫酸根形式存在于沉铁渣中. 锌主要以吸 附性的盐类存在[17−18] . 赤铁矿渣中硫、锌以及氧化 铁含量是影响铁红产品品质的关键. 赤铁矿渣是通过液相在高温、氧压条件下的 含铁溶液中成核，长大而析出的，粒度均匀，颗粒 形状规则，颜色鲜红，附着能力好. 目前赤铁矿渣 的综合回收利用的方法主要分为火法处理和湿法 与火法联合处理两种. 徐华军等[19−20] 在 960～1100 ℃ 氧化焙烧的条件下处理赤铁矿渣和硫铁矿的混合 物，使混合物中的硫转化为二氧化硫烟气，烟气脱 硫处理生成硫酸和脱硫烟气，从而实现铁、硫分 离，以及酸性气体的回收，生产的氧化铁作为炼铁 原料. 刘俊兰[21] 对赤铁矿渣进行五段逆流洗涤 后，在 500 ℃ 下焙烧脱硫 3 h，焙烧处理后的赤铁 矿渣研磨过 325 目后，达到 H001−05 氧化铁红标 准. 张学政[22] 以赤铁矿渣为原料经热酸溶解、净 化、结晶制备出绿矾后，采用氧化煅烧的方式将绿 矾转化为透明氧化铁红. 本文针对赤铁矿渣中 铁、硫的分离问题，采用湿法处理，实现铁、硫、锌 的分离，制备氧化铁红. 本文采用高温水热法处理赤铁矿渣，相较于 火法或火法和湿法联合的方式，提供了一种新的 只采用湿法工艺实现铁，硫分离的方式. 高温水热 法处理赤铁矿渣不会产生二氧化硫烟气，省去收 尘制酸环节. 在保持赤铁矿渣中氧化铁稳定的条 件下，将渣中碱式硫酸铁等杂质在一定的酸度、温 度等条件下分解，将硫以硫酸根的形式分离，保留 在液相中，分解出的三价铁离子在水热条件下部 分转变为氧化铁，实现铁、硫分离的同时增加铁红 产品中氧化铁含量. 氧化铁是组成氧化铁红颜料的主要物质. 提 高赤铁矿渣中氧化铁含量，脱除杂质，转化为氧化 铁红颜料是赤铁矿渣回收利用的一种方式. 在氧 化铁系颜料中，氧化铁红具有无毒，不溶于水，高 掩盖力，色谱广，成本低等特点，被大量应用于化 妆品、美术颜料和建筑涂料中[23−24] . 为实现湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣的综合回收 利用，本文以某厂产出的赤铁矿渣为研究对象，采 用高温水热法制备氧化铁红. 实验研究了不同酸 度、温度、时间和液固比条件对铁红产品中铁、 锌、硫含量以及锌、硫脱除率和铁溶出率的影响. 1    实验 1.1    实验方法 使用山东威海化工机械有限公司生产的容积 2 L 的 GSH2-00 型不锈钢高压反应釜作为反应容 器，称量赤铁矿渣 200 g，用纯硫酸溶液调节 pH 值，将赤铁矿渣和纯硫酸水溶液加入高压釜内，盖 上釜盖，旋紧固定装置，检查高压釜气密性良好 后，调节搅拌转速 400 r·min−1，设置加热温度，升 温. 待高压釜加热至设定温度后（实际温度允许偏 差值±2 ℃），开始记录时间，到达实验规定时间后， 开冷却水快速降温，温度降至 100 ℃ 以下开釜. 矿 浆抽出，液固分离，湿渣用 pH 值为 2 的洗水淋洗 · 1326 · 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期

杨源等：利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 1327 3次，每次用量200mL,洗水抽千后，铁红产品放 氯化亚锡和盐酸，水浴浸出1~2h,过滤，滤渣用 入烘干箱内24h烘干，取出，制样送检，产品留样. 质量分数为5%的盐酸溶液洗涤6~7次，滤液浓 1.2检测方法 缩后，加入高锰酸钾溶液氧化至出现粉红色.煮沸 锌的检测方法：乙二胺四乙酸(EDTA)滴定 破坏过量的高锰酸根，氧化后的铁用氯化亚锡还 法.试样经硝酸、氯酸钾及盐酸分解后，在氟化钾 原，重铬酸钾容量法滴定铁 存在条件下，用氨水一氯化铵沉淀分离铁、铝、铋 硫化铁检测方法：浸取赤褐铁后的不溶残渣 等元素，用过氧化氢使锰呈二氧化锰沉淀，过滤， 放入瓷坩埚中灰化，沉淀移入烧杯中后，加王水加 分取部分溶液，加硫氰酸钾、硫代硫酸钠等掩蔽 热，使试样完全分解，过滤后的滤液用磺基水杨酸 剂，在pH值为5~6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中， 比色法测定铁 以二甲酚橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定，测 硅酸铁检测方法：浸取硫化铁后的不溶渣连 得结果为锌、镉含量，扣除镉含量即为锌含量， 同滤纸放入刚玉坩埚中灰化，加入过氧化钠后，在 硫的检测方法：硫酸钡重量法.采用碳酸钠- 700℃熔融，冷却后用水浸取，盐酸酸化，氯化亚 氧化锌烧结，使试样中全部硫转化为可溶性的硫 锡还原.重铬酸钾容量法测定铁 酸盐，然后在微酸性溶液中与氯化钡作用生成硫 硫酸铁检测方法：将试样溶解在稀硫酸溶液 酸钡沉淀，过滤、灼烧、称量，即可求出硫的含量. 中，过滤后的滤液进行铁的测定，为硫酸铁铁中铁 铁的检测方法：锡()还原-重铬酸钾滴定法 含量 试样用酸或碱分解后，在盐酸溶液中，用氯化锡将 2 结果与讨论 铁()还原至铁（Ⅱ），然后加入氯化高汞氧化过量 氧化亚锡，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾 2.1赤铁矿渣成分 标准溶液滴定 赤铁矿渣检测成分如表1所示，铁物相组成分 赤铁矿渣与铁红化学物相检测方法：Rigaku 析如表2所示，X射线衍射分析如图1所示.由表1 DMAX2500v型X射线光谱.当物质中原子受到 可知：赤铁矿渣中含量最多的元素Fe质量分数为 适当的高能辐射激发后，发射出该原子所具有的 58.66%;S质量分数为2.96%，是含量最多的杂质 特征X射线，从而判断化学组成 元素：锌质量分数为1.03%：Na,K元素质量分数分 赤铁矿渣与铁红表观形貌特征：VEGA3 别为0.061%和0.028%，含量低，形成的铁矾含量 TESCAN型扫描电子显微镜.用极狭窄的电子束 少，故硫的主要存在形式为硫酸盐类矿物中的碱 扫描样品，产生二次电子，放大样品形貌像 式硫酸铁Fe(OH)SO4.由表2可知，赤铁矿渣中主 磁性铁检测方法：磁选法.取适量试样放入烧 要含铁物相为赤褐铁类矿物，含铁量占总铁质量 杯中，加水后用包有铜套的磁铁在烧杯中反复搅 分数的94.05%，硫酸盐类矿物含铁占总铁质量分 动，取下铜套，水冲洗铜套上磁性铁矿物于烧杯 数的2.39%，硫以硫酸盐类矿物，如铁矾、碱式硫 中，加热收缩体积，加入硫酸低温溶解试样，用氯 酸盐和吸附性的硫酸根形式存在，硅酸盐类矿物 化锡还原后，用重铬酸钾容量法滴定铁 含铁量占总铁质量分数的1.74%，碳酸铁类矿物含 碳酸铁检测方法：在用磁铁选取磁性铁后，将 铁量占总铁质量分数的0.58%，磁性铁类矿物含铁 非磁性部分加2moL1乙酸，在水浴条件下浸出 量占总铁质量分数的1.23%. 1~2h后过滤，滤渣水洗6~7次，滤液加体积比 由图1可知，由于其他杂质相含量低，并且受 为1：1的硫酸，在电热板上蒸发至硫酸冒烟.滴 表1赤铁矿渣中主要元素含量（质量分数） 加过氧化氢去除有机物，加入适量盐酸，低温加热 Table 1 Content of main elements in hematite 至盐类溶解，用氯化锡还原，以重铬酸钾容量法滴 Fe Zn K Na 定铁 58.66 1.03 2.96 0.028 0.061 赤褐铁检测方法：将浸取的碳酸铁残渣加入 表2赤铁矿渣中铁物相含铁占比（质量分数） Table 2 Proportions of iron content in hematite slag Iron in magnetic iron minerals Iron in iron carbonate minerals Iron in silicate minerals Iron in sulfate minerals Iron in red brown iron minerals 1.23 0.58 1.74 2.39 94.05

3 次，每次用量 200 mL，洗水抽干后，铁红产品放 入烘干箱内 24 h 烘干，取出，制样送检，产品留样. 1.2    检测方法 锌的检测方法：乙二胺四乙酸（EDTA）滴定 法. 试样经硝酸、氯酸钾及盐酸分解后，在氟化钾 存在条件下，用氨水−氯化铵沉淀分离铁、铝、铋 等元素，用过氧化氢使锰呈二氧化锰沉淀，过滤， 分取部分溶液，加硫氰酸钾、硫代硫酸钠等掩蔽 剂 ，在 pH 值为 5～6 的乙酸−乙酸钠缓冲溶液中， 以二甲酚橙为指示剂，用 EDTA 标准溶液滴定，测 得结果为锌、镉含量，扣除镉含量即为锌含量. 硫的检测方法：硫酸钡重量法. 采用碳酸钠- 氧化锌烧结，使试样中全部硫转化为可溶性的硫 酸盐，然后在微酸性溶液中与氯化钡作用生成硫 酸钡沉淀，过滤、灼烧、称量，即可求出硫的含量. 铁的检测方法：锡（II）还原−重铬酸钾滴定法. 试样用酸或碱分解后，在盐酸溶液中，用氯化锡将 铁（III）还原至铁（II），然后加入氯化高汞氧化过量 氧化亚锡，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾 标准溶液滴定. 赤铁矿渣与铁红化学物相检测方法：Rigaku D/MAX 2500 v 型 X 射线光谱. 当物质中原子受到 适当的高能辐射激发后，发射出该原子所具有的 特征 X 射线，从而判断化学组成. 赤 铁 矿 渣 与 铁 红 表 观 形 貌 特 征 ： VEGA3 TESCAN 型扫描电子显微镜. 用极狭窄的电子束 扫描样品，产生二次电子，放大样品形貌像. 磁性铁检测方法：磁选法. 取适量试样放入烧 杯中，加水后用包有铜套的磁铁在烧杯中反复搅 动，取下铜套，水冲洗铜套上磁性铁矿物于烧杯 中，加热收缩体积，加入硫酸低温溶解试样，用氯 化锡还原后，用重铬酸钾容量法滴定铁. 碳酸铁检测方法：在用磁铁选取磁性铁后，将 非磁性部分加 2 mol·L−1 乙酸，在水浴条件下浸出 1～2 h 后过滤，滤渣水洗 6～7 次，滤液加体积比 为 1∶1 的硫酸，在电热板上蒸发至硫酸冒烟. 滴 加过氧化氢去除有机物，加入适量盐酸，低温加热 至盐类溶解，用氯化锡还原，以重铬酸钾容量法滴 定铁. 赤褐铁检测方法：将浸取的碳酸铁残渣加入 氯化亚锡和盐酸，水浴浸出 1～2 h，过滤，滤渣用 质量分数为 5% 的盐酸溶液洗涤 6～7 次，滤液浓 缩后，加入高锰酸钾溶液氧化至出现粉红色. 煮沸 破坏过量的高锰酸根，氧化后的铁用氯化亚锡还 原，重铬酸钾容量法滴定铁. 硫化铁检测方法：浸取赤褐铁后的不溶残渣 放入瓷坩埚中灰化，沉淀移入烧杯中后，加王水加 热，使试样完全分解，过滤后的滤液用磺基水杨酸 比色法测定铁. 硅酸铁检测方法：浸取硫化铁后的不溶渣连 同滤纸放入刚玉坩埚中灰化，加入过氧化钠后，在 700 ℃ 熔融，冷却后用水浸取，盐酸酸化，氯化亚 锡还原，重铬酸钾容量法测定铁. 硫酸铁检测方法：将试样溶解在稀硫酸溶液 中，过滤后的滤液进行铁的测定，为硫酸铁铁中铁 含量. 2    结果与讨论 2.1    赤铁矿渣成分 赤铁矿渣检测成分如表 1 所示，铁物相组成分 析如表 2 所示，X 射线衍射分析如图 1 所示. 由表 1 可知：赤铁矿渣中含量最多的元素 Fe 质量分数为 58.66%；S 质量分数为 2.96%，是含量最多的杂质 元素；锌质量分数为 1.03%；Na，K 元素质量分数分 别为 0.061% 和 0.028%，含量低，形成的铁矾含量 少，故硫的主要存在形式为硫酸盐类矿物中的碱 式硫酸铁 Fe(OH)SO4 . 由表 2 可知，赤铁矿渣中主 要含铁物相为赤褐铁类矿物，含铁量占总铁质量 分数的 94.05%，硫酸盐类矿物含铁占总铁质量分 数的 2.39%，硫以硫酸盐类矿物，如铁矾、碱式硫 酸盐和吸附性的硫酸根形式存在，硅酸盐类矿物 含铁量占总铁质量分数的 1.74%，碳酸铁类矿物含 铁量占总铁质量分数的 0.58%，磁性铁类矿物含铁 量占总铁质量分数的 1.23%. 由图 1 可知，由于其他杂质相含量低，并且受 表 1    赤铁矿渣中主要元素含量 (质量分数) Table 1    Content of main elements in hematite % Fe Zn S K Na 58.66 1.03 2.96 0.028 0.061 表 2 赤铁矿渣中铁物相含铁占比 (质量分数) Table 2  Proportions of iron content in hematite slag % Iron in magnetic iron minerals Iron in iron carbonate minerals Iron in silicate minerals Iron in sulfate minerals Iron in red brown iron minerals 1.23 0.58 1.74 2.39 94.05 杨    源等： 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 · 1327 ·

·1328 工程科学学报，第42卷，第10期 所示.检测结果中，赤铁矿渣浸出物质含量均符合 ·Fe,O3 国家标准 赤铁矿渣颜色鲜艳，颗粒细小，均匀，热力学 性质稳定，渣中包裹、夹带的元素含量低于固废的 限制标准，堆存或回收处理不会带来环境问题.因 此，以赤铁矿渣为原料，制备氧化铁红具备优势和 PDF#89-0597 可行性 2.2溶液酸度对铁红产品质量的影响 40 60 0 在酸度范围，从溶液pH值为5.61（溶液pH值 2aM() 为5.61，酸为硫酸)至溶液酸度为50gL(每升溶 图1赤铁矿渣X射线衍射图 液中含有50g的硫酸)，研究不同酸度对铁红产品 Fig.1 Hematite X-ray diffraction patterns 中铁、锌、硫质量分数，以及锌、硫脱除率和铁溶 杂质相的晶体结构和结晶状态的影响，其信号峰 出率的影响.称取赤铁矿渣200g,温度220℃，液 值较弱或无法显示峰值，所以X射线衍射图中主 固比6：1，保温时间3h,搅拌速度400rmin,铁 要为三氧化二铁的信号峰 红产品中铁、锌、硫质量分数如图2(a)所示，铁溶 为检测赤铁矿渣中各种化合物稳定性，委托云 出率以及锌、硫脱除率如图2(b)所示 南省核工业二O九地质大队，按照GB5085.3一2007 溶液酸度从pH值为5.61，逐渐提高至50gL 标准，对赤铁矿渣腐蚀性pH,铜、锌、总铬、六 的纯硫酸水溶液，随着酸度的提高，铁红产品中铁 价铬、汞、砷等16项进行浸出毒性检测.赤铁矿 含量在酸度高于pH值为1后，出现下降趋势；锌 渣腐蚀性pH值为2.59，浸出毒性检测结果如表3 的质量分数变化不大；硫的质量分数在pH值为5.61 表3赤铁矿渣浸出毒性检测结果 Table 3 Hematite residue leaching toxicity test results mg.L- Index Fluoride Cyanide Hexavalent chromium Copper Lead Zinc Cadmium Beryllium Standard 100 J 100 5 100 1 0.02 Content 0.09 0.253 0.084 75.7 0.045 0.0015 Index Nickel Total chromium Arsenic Selenium Barium Mercury Silver Standard 5 分 5 1 100 0.1 Content 0.027 0.012 0.010 0.0072 0.0066 0.0002 70 (a) 2.0 /a 50 100 -The iron mass fraction (b) The zinc mass fraction o-The sulfur mass fraction -Zinc removal rate 90 1.5 ◆Sulfur removal rate A-Iron dissolution rate 30 80 .0 台64 70 0.5 铝62 10 60 60 0 0 pH 5.61 pH3 pH2 pH 1 10gL-130g-L-150g-i -1 pH 5.61 pH 3 pH2 pH 1 10g-L-30gL-50g-L- The solution acidity The solution acidity 图2不同酸度对铁红产品质量锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响.()铁红产品中铁、锌、硫质量分数：(b)锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.2 Effects of different acidity levels on iron oxide red content,impurity removal rate,and iron dissolution rate:(a)iron,zinc,sulfur mass fraction in iron oxide red products;(b)removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate

杂质相的晶体结构和结晶状态的影响，其信号峰 值较弱或无法显示峰值，所以 X 射线衍射图中主 要为三氧化二铁的信号峰. 为检测赤铁矿渣中各种化合物稳定性，委托云 南省核工业二〇九地质大队，按照 GB5085.3—2007 标准[25] ，对赤铁矿渣腐蚀性 pH，铜、锌、总铬、六 价铬、汞、砷等 16 项进行浸出毒性检测. 赤铁矿 渣腐蚀性 pH 值为 2.59，浸出毒性检测结果如表 3 所示. 检测结果中，赤铁矿渣浸出物质含量均符合 国家标准. 赤铁矿渣颜色鲜艳，颗粒细小，均匀，热力学 性质稳定，渣中包裹、夹带的元素含量低于固废的 限制标准，堆存或回收处理不会带来环境问题. 因 此，以赤铁矿渣为原料，制备氧化铁红具备优势和 可行性. 2.2    溶液酸度对铁红产品质量的影响 在酸度范围，从溶液 pH 值为 5.61（溶液 pH 值 为 5.61，酸为硫酸）至溶液酸度为 50 g·L−1（每升溶 液中含有 50 g 的硫酸），研究不同酸度对铁红产品 中铁、锌、硫质量分数，以及锌、硫脱除率和铁溶 出率的影响. 称取赤铁矿渣 200 g，温度 220 ℃，液 固比 6∶1，保温时间 3 h，搅拌速度 400 r·min−1，铁 红产品中铁、锌、硫质量分数如图 2（a）所示，铁溶 出率以及锌、硫脱除率如图 2（b）所示. 溶液酸度从 pH 值为 5.61，逐渐提高至 50 g·L−1 的纯硫酸水溶液，随着酸度的提高，铁红产品中铁 含量在酸度高于 pH 值为 1 后，出现下降趋势；锌 的质量分数变化不大；硫的质量分数在 pH 值为 5.61 表 3 赤铁矿渣浸出毒性检测结果 Table 3  Hematite residue leaching toxicity test results mg·L−1 Index Fluoride Cyanide Hexavalent chromium Copper Lead Zinc Cadmium Beryllium Standard 100 5 5 100 5 100 1 0.02 Content 0.09 — — 0.253 0.084 75.7 0.045 0.0015 Index Nickel Total chromium Arsenic Selenium Barium Mercury Silver Standard 5 15 5 1 100 0.1 5 Content 0.027 0.012 0.010 0.0072 0.0066 0.0002 — 20 40 60 80 Intensity 2θ/(°) • • • • • • • • • • Fe2O3 PDF#89-0597 图 1    赤铁矿渣 X 射线衍射图 Fig.1    Hematite X-ray diffraction patterns pH 5.61 pH 3 pH 2 pH 1 60 62 64 66 68 70 10 0 20 30 40 50 (a) (b) Mass fraction of zinc and sulfur in iron oxide red/ % The solution acidity The iron mass fraction Mass fraction of iron in iron oxide red/ % 0 The sulfur mass fraction 0.5 1.0 1.5 2.0 The zinc mass fraction Iron dissolution rate/ % Iron dissolution rate 10 g·L−1 30 g·L−1 50 g·L−1 pH 5.61 pH 3 pH 2 pH 1 The solution acidity 10 g·L−1 30 g·L−1 50 g·L−1 50 60 70 80 90 100 Zinc removal rate Sulfur removal rate Removal rate of zinc and sulfur/ % 图 2    不同酸度对铁红产品质量，锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响. （a）铁红产品中铁、锌、硫质量分数；（b）锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.2    Effects of different acidity levels on iron oxide red content, impurity removal rate, and iron dissolution rate: (a) iron, zinc, sulfur mass fraction in iron oxide red products; (b) removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate · 1328 · 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期

杨源等：利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 1329 至pH值为2范围内保持稳定，当pH值<2后，硫 2.3实验温度对铁红产品质量的影响 含量先降低后升高，在pH值为1条件下，含硫量 在温度范围160℃至240℃内，研究不同温 最低，最低值为0.61%.在pH值为1条件下，铁红 度对铁红产品中铁、锌、硫含量，以及锌、硫脱除 产品中铁的质量分数最高，最高值为67.41%，锌质 率和铁溶出率的影响.称取赤铁矿渣200g,pH值 量分数最低，最低值为0.034%：锌、硫脱除率随酸 为1，液固比为6：1，时间3h,搅拌速度400rmin, 度变化发生波动，锌、硫脱除率在pH值为1条件 铁红产品中铁、锌、硫含量如图4(a)所示，铁溶出 下最高，锌脱除最高值为96.7%，硫脱除最高值为 率以及锌，硫脱除率如图4(b)所示. 79.39%:铁溶出率随酸度的升高，呈上升趋势 实验温度由160℃逐渐增加至240℃，随着温 如图3所示（图中中表示电位），200℃下赤 度的升高，铁红产品中含铁量逐渐上升，在200℃ 铁矿渣中杂质的稳定区域图中，随着酸度的升高， 后增长速度减慢，在240℃含铁量最高，最高值为 赤铁矿渣中杂质相由稳定区向不稳定区过渡，从 67.07%:含硫量逐渐下降，在220℃最低，最低值 图2(a)铁红产品铁含量降低和图(b)铁溶出率升 为0.82%；含锌量维持在0.15%内；硫脱出率与温 高分析，酸度高于pH值为1后铁矾等含铁杂质相 度呈正相关关系，温度越高，硫脱除效果越好；锌 发生分解.随酸度升高，硫从碱式硫酸铁等不溶物 脱除率维持在90%以上.随温度升高，铁溶出率先 中分离出来，以可溶性的硫酸根形式进入反应体 升高，后降低 系中，降低铁红产品含硫量.酸度的升高，会降低 由图4(a),(b)所示，温度对铁红产品的硫脱 氧化铁的稳定性，使氧化铁发生溶解，所以酸度不 出率影响显著，温度越高，硫的脱除效果越好.随 宜过高 着温度的升高，赤铁矿渣热力学稳定区域变大，渣 1.6Fe Ga 中碱式硫酸铁、铁矾等亚稳定相热力学稳定区域 a.0 12 Coo NiO 变小，稳定性降低趴，发生分解，硫以可溶性硫酸 0.8 Fe,O, 根形式进入矿浆中，图4(b)铁溶出率随温度升高 0.4 而降低的原因是铁矾、碱式硫酸铁等含铁物相随 着温度的升高发生分解后，部分三价铁离子在高 0 Zn2 温水热条件下转化为氧化铁，增加铁红产品中氧 -0.4 化铁含量，其反应方程式为： -0.8 Zn 2NaFe3(SO4)2(OH)6+6H2SO4 -2-10123456 (1) PH 3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O 图3200℃赤铁矿渣中杂质稳定区域图 2NaFe3(SO4)2(OH)6= (2) Fig.3 Diagram of stable impurity region in hematite at 200 3Fe2O3+Na2S04+3H20+3H2SO4 70 2.0 50 100 (a) --The iron mass fraction (b) -The zinc mass fraction -The sulfur mass fraction 40 0 1.5 -Zinc removal rate 80 66 30 ◆-Sulfur removal rate -Iron dissolution rate 0 ● 60 0.5 62 10 50 40 160 180200220 240 160 180200220 240 The experiment temperature/C The experiement temperature/% 图4不同温度对铁红产品质量.锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响.()铁红产品中铁、锌、硫质量分数：(b)锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.4 Effects of different temperatures on iron oxide red product content,impurity removal rate,and iron dissolution rate:(a)iron,zinc,sulfur mass fraction in iron oxide red products;(b)removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate

至 pH 值为 2 范围内保持稳定，当 pH 值<2 后，硫 含量先降低后升高，在 pH 值为 1 条件下，含硫量 最低，最低值为 0.61%. 在 pH 值为 1 条件下，铁红 产品中铁的质量分数最高，最高值为 67.41%，锌质 量分数最低，最低值为 0.034%；锌、硫脱除率随酸 度变化发生波动，锌、硫脱除率在 pH 值为 1 条件 下最高，锌脱除最高值为 96.7%，硫脱除最高值为 79.39%；铁溶出率随酸度的升高，呈上升趋势. 如图 3 所示（图中 Φ 表示电位），200 ℃ 下赤 铁矿渣中杂质的稳定区域图中，随着酸度的升高， 赤铁矿渣中杂质相由稳定区向不稳定区过渡，从 图 2（a）铁红产品铁含量降低和图（b）铁溶出率升 高分析，酸度高于 pH 值为 1 后铁矾等含铁杂质相 发生分解. 随酸度升高，硫从碱式硫酸铁等不溶物 中分离出来，以可溶性的硫酸根形式进入反应体 系中，降低铁红产品含硫量. 酸度的升高，会降低 氧化铁的稳定性，使氧化铁发生溶解，所以酸度不 宜过高. 2.3    实验温度对铁红产品质量的影响 在温度范围 160 ℃ 至 240 ℃ 内，研究不同温 度对铁红产品中铁、锌、硫含量，以及锌、硫脱除 率和铁溶出率的影响. 称取赤铁矿渣 200 g，pH 值 为 1，液固比为 6∶1，时间 3 h，搅拌速度 400 r·min−1 ， 铁红产品中铁、锌、硫含量如图 4（a）所示，铁溶出 率以及锌，硫脱除率如图 4（b）所示. 实验温度由 160 ℃ 逐渐增加至 240 ℃，随着温 度的升高，铁红产品中含铁量逐渐上升，在 200 ℃ 后增长速度减慢，在 240 ℃ 含铁量最高，最高值为 67.07 %；含硫量逐渐下降，在 220 ℃ 最低，最低值 为 0.82%；含锌量维持在 0.15% 内；硫脱出率与温 度呈正相关关系，温度越高，硫脱除效果越好；锌 脱除率维持在 90% 以上. 随温度升高，铁溶出率先 升高，后降低. 由图 4（a），（b）所示，温度对铁红产品的硫脱 出率影响显著，温度越高，硫的脱除效果越好. 随 着温度的升高，赤铁矿渣热力学稳定区域变大，渣 中碱式硫酸铁、铁矾等亚稳定相热力学稳定区域 变小，稳定性降低[13] ，发生分解，硫以可溶性硫酸 根形式进入矿浆中，图 4（b）铁溶出率随温度升高 而降低的原因是铁矾、碱式硫酸铁等含铁物相随 着温度的升高发生分解后，部分三价铁离子在高 温水热条件下转化为氧化铁，增加铁红产品中氧 化铁含量，其反应方程式为： 2NaFe3(SO4)2 (OH)6 +6H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 +Na2SO4 +12H2O （1） 2NaFe3(SO4)2 (OH)6 = 3Fe2O3 +Na2SO4 +3H2O+3H2SO4 （2） −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5 6 7 −0.8 −0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6 Φ/V pH NiO CoO Zn2+ Zn Fe3+ In3+ Ga3+ Cu2+ Ga2O3 CuO Ni2+ Co2+ Fe2O3 图 3    200 ℃ 赤铁矿渣中杂质稳定区域图[26] Fig.3    Diagram of stable impurity region in hematite at 200 ℃[26] 160 180 200 220 240 60 62 64 66 68 70 Mass fraction of zinc and sulfur in iron oxide red/ % The experiment temperature/℃ The iron mass fraction The iron mass fraction in iron oxide red/ % 0 The sulfur mass fraction 0.5 1.0 1.5 2.0 The zinc mass fraction (a) 50 40 30 20 10 0 160 180 200 220 240 Removal rate of zinc and sulfur/ % Iron dissolution rate/ % The experiement temperature/% Iron dissolution rate 40 50 60 70 80 90 100 Sulfur removal rate 60 Zinc removal rate (b) 图 4    不同温度对铁红产品质量，锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响. （a）铁红产品中铁、锌、硫质量分数；（b）锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.4    Effects of different temperatures on iron oxide red product content, impurity removal rate, and iron dissolution rate: (a) iron, zinc, sulfur mass fraction in iron oxide red products; (b) removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate 杨    源等： 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 · 1329 ·

1330 工程科学学报，第42卷，第10期 2Fe(OH)SO4+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O (3) 中硫、锌含量影响不大.在时间变化范围内锌脱 3Fe2(S04)3+9H20=3Fe2O3↓+9H2S04 (4) 除率在90%波动：硫脱除率稳定在70%，并随反应 以硫酸根形式存在的硫从碱式硫酸铁、铁矾 时间延长，呈上升趋势，证明在一定条件范围内， 等不溶物中分离，降低铁红产品中含硫量同时，增 延长反应时间有利于提高铁红产品质量.图5(b) 加氧化铁含量，提高铁红产品的品质 中，铁溶出率先升高后降低，表明铁矾和碱式硫酸 2.4时间对铁红产品质量的影响 铁在反应时间为3h时，大部分发生分解，如图5(a) 在时间范围2h至6h内，研究不同时间对铁 中铁红产品含铁量升高所示，随时间的延长，铁矾 红产品中铁、锌、硫含量，以及锌、硫脱除率和铁 和碱式硫酸铁分解以及三价铁在高温水热条件下 溶出率的影响.称取赤铁矿渣200g,pH值为1，液 转化为氧化铁的时间充分 固比为6：1，温度220℃，搅拌速度400rmin,铁 2.5液固比对铁红产品质量的影响 红产品中铁、锌、硫含量如图5(a)所示，铁溶出率 在液固比范围4：1至8：1内，研究不同液固 以及锌、硫脱除率如图5(b)所示. 比对铁红产品中铁、锌、硫含量，以及锌、硫脱除 时间由2h逐渐上升至6h,随着反应时间的延 率和铁溶出率的影响.称取赤铁矿渣200g,pH值 长，铁红产品中铁含量与时间呈正相关关系，含铁 为1，温度220℃，搅拌速度400rmin,铁红中 量由66.37%上升至68.67%.时间延长对铁红产品 铁、锌、硫含量如图6(a)所示，铁溶出率以及杂质 70 50 100 (b) ■ 40 % 1.5 ■-Zinc removal rate -Sulfur removal rate --Iron dissolution rate 80 1.0 ns pue 号20 70 -The iron mass fraction -The zinc mass fraction 0.5 -o-The sulfur mass fraction 10 60 60 0 50 4 5 4 Time/h Time/h 图5不同反应时间对铁红产品质量，锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响.()铁红产品中铁、锌、硫质量分数：(b)锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.5 Effects of different preparation times on iron oxide red product content,impurity removal rate,and iron dissolution rate:(a)iron,zinc,sulfur mass fraction in iron oxide red products;(b)removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate 70 2.0 50 100 (a) --The iron mass fraction (b) /pa -The zinc mass fraction -o-The sulfur mass fraction 40 90 1.5 --Zinc removal rate -Sulfur removal rate 66 80 pue A-Iron dissolution rate 1.0 z jo 64 20 70 0.5 62 10 60 60 0 50 4:1 5:1 6:17:1 8:1 4:1 5:1 6:1 7:1 8:1 Liquid-solid ratio Liquid-solid ratio 图6不同液固比对铁红产品质量.锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响.()铁红产品中铁、锌、硫质量分数：(b)锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.6 Effects of different liquid-solid ratios on iron oxide red product content,impurity removal rate,and iron dissolution rate:(a)iron,zinc,sulfur mass fraction in iron oxide red products;(b)removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate

2Fe (OH)SO4+H2SO4= Fe2(SO4)3+2H2O （3） 3Fe2(SO4)3+9H2O = 3Fe2O3 ↓ +9H2SO4 （4） 以硫酸根形式存在的硫从碱式硫酸铁、铁矾 等不溶物中分离，降低铁红产品中含硫量同时，增 加氧化铁含量，提高铁红产品的品质. 2.4    时间对铁红产品质量的影响 在时间范围 2 h 至 6 h 内，研究不同时间对铁 红产品中铁、锌、硫含量，以及锌、硫脱除率和铁 溶出率的影响. 称取赤铁矿渣 200 g，pH 值为 1，液 固比为 6∶1，温度 220 ℃，搅拌速度 400 r·min−1，铁 红产品中铁、锌、硫含量如图 5（a）所示，铁溶出率 以及锌、硫脱除率如图 5（b）所示. 时间由 2 h 逐渐上升至 6 h，随着反应时间的延 长，铁红产品中铁含量与时间呈正相关关系，含铁 量由 66.37% 上升至 68.67%. 时间延长对铁红产品 中硫、锌含量影响不大. 在时间变化范围内锌脱 除率在 90% 波动；硫脱除率稳定在 70%，并随反应 时间延长，呈上升趋势，证明在一定条件范围内， 延长反应时间有利于提高铁红产品质量. 图 5（b） 中，铁溶出率先升高后降低，表明铁矾和碱式硫酸 铁在反应时间为 3 h 时，大部分发生分解，如图 5（a） 中铁红产品含铁量升高所示，随时间的延长，铁矾 和碱式硫酸铁分解以及三价铁在高温水热条件下 转化为氧化铁的时间充分. 2.5    液固比对铁红产品质量的影响 在液固比范围 4∶1 至 8∶1 内，研究不同液固 比对铁红产品中铁、锌、硫含量，以及锌、硫脱除 率和铁溶出率的影响. 称取赤铁矿渣 200 g，pH 值 为 1，温度 220 ℃ ，搅拌速度 400 r·min−1，铁红中 铁、锌、硫含量如图 6（a）所示，铁溶出率以及杂质 The iron mass fraction The sulfur mass fraction The zinc mass fraction Mass fraction of zinc and sulfur in iron oxide red/ % 0 0.5 1.0 1.5 2.0 60 62 64 66 68 70 The iron mass fraction in iron oxide red/ % 2 3 4 5 6 Time/h 2 3 4 5 6 Time/h Iron dissolution rate Sulfur removal rate Zinc removal rate (a) (b) 50 40 30 20 10 0 Iron dissolution rate/ % Removal rate of zinc and sulfur/ % 50 60 70 80 90 100 图 5    不同反应时间对铁红产品质量，锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响. （a）铁红产品中铁、锌、硫质量分数；（b）锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.5    Effects of different preparation times on iron oxide red product content, impurity removal rate, and iron dissolution rate: (a) iron, zinc, sulfur mass fraction in iron oxide red products; (b) removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate The iron mass fraction The sulfur mass fraction The zinc mass fraction Mass fraction of zinc and sulfur in iron oxide red/ % 0 0.5 1.0 1.5 2.0 60 62 64 66 68 70 The iron mass fraction in iron oxide red/ % 4:1 5:1 6:1 7:1 8:1 Liquid-solid ratio 4:1 5:1 6:1 7:1 8:1 Liquid-solid ratio Iron dissolution rate Sulfur removal rate Zinc removal rate (a) (b) 50 40 30 20 10 0 Iron dissolution rate/ % Removal rate of zinc and sulfur/ % 50 60 70 80 90 100 图 6    不同液固比对铁红产品质量，锌、硫脱除率以及铁溶出率的影响. （a）铁红产品中铁、锌、硫质量分数；（b）锌、硫脱除率以及铁溶出率 Fig.6    Effects of different liquid–solid ratios on iron oxide red product content, impurity removal rate, and iron dissolution rate: (a) iron, zinc, sulfur mass fraction in iron oxide red products; (b) removal rate of zinc and sulfur and iron dissolution rate · 1330 · 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期

杨源等：利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 1331 脱除率如图6(b)所示 影响不大 如图6(a)所示，液固比由4：1提升至8：1， 2.6综合实验 随液固比的增加，铁红产品中铁含量增加，在液固 综合上述实验条件，选定处理赤铁矿渣高温 比达到6：1以上时，铁红产品中含铁量趋于稳 水热法制备铁红的最佳条件：酸度pH值为1，温 定；含硫量稳定在1%左右：含锌量均低于0.18% 度220℃，时间3h,液固比6：1，转速400rmin 如图6(b)所示，硫脱除率先增加，在液固比达到 检测最佳条件下生产的铁红产品与赤铁矿渣物 6:1后，呈下降趋势；锌脱除率保持在90%左右； 相，如表4所示，铁红产品与赤铁矿渣中锌、铁、 铁溶出率随液固比增加而降低，在液固比达到 硫质量分数对比如表5所示.经过处理后铁红产 7:1后趋于稳定 品总铁质量分数由58.66%，上升至66.83%.其中赤 随着液固比的增大，矿浆黏度下降，传质、传 褐铁类矿物含铁占总铁量由94.05%，上升到97.79%. 热的效率提高，有利于液固两相接触反应.并且增 提高3.74%，表明部分亚稳定的含铁相发生分解， 大液固比，纯硫酸水溶液的酸度不会发生改变，但 在一定的高温水热条件下转化为氧化铁：硫质量 含酸量会增加，有利于赤铁矿渣中碱式硫酸铁和 分数由2.96%下降至0.82%，伴随亚稳定相的分 铁矾发生分解.当液固比超过6：1时，扩大纯硫 解，硫以硫酸根形式的进入到溶液中，减少渣相含 酸水溶液体积对提高铁红产品质量、脱除杂质的 硫量，实现铁、硫分离：锌质量分数由1.03%下降 影响达到临界值，再增大液固比对铁红产品质量 至0.18%，以锌离子形式存在于酸性溶液中， 表4检测最佳条件处理的铁红产品与赤铁矿渣中各铁物相含铁质量分数占比 Table 4 Proportion of iron content in the iron phase between the iron red product and the hematite residue under the best condition Iron in silicate Sample types Iron in magnetic iron Iron in iron carbonate Iron in sulfate Iron in red brown iron minerals/% minerals/% minerals/% minerals/% minerals/% Hematite slag 1.23 0.58 1.74 2.39 94.05 Iron red products <0.75 0.10 0.75 0.58 97.79 表5铁红产品与赤铁矿渣中铁.锌，硫质量分数对比 经高温水热反应处理的铁红产品，氧化铁的信号 Table 5 Comparison of zinc,iron,and sulfur mass 峰值升高，杂峰减少 fractions in iron oxide red products and hematite slag 对赤铁矿渣和最佳条件产出的铁红产品进行 Sample types Fe Zn 扫描电镜(SEM)/能量散射X射线检测(EDAX)分 Hematite slaglron 58.66 1.03 2.96 析，如图8(a),(b)为赤铁矿渣扫描电镜/能量散射 Iron oxide red products 66.83 0.18 0.82 X射线检测分析，图9(a),(b)为铁红产品扫描电 对比最佳条件产出的铁红产品与赤铁矿渣X射 镜能量散射X射线检测分析，图中，X表示原子数 线衍射图谱，如图7所示.主要物质均为氧化铁， 分数，W表示质量分数.对比图8(a)与图9(a)可 知，在扫描电子显微镜下，放大1000倍的赤铁矿 Hematite slag 渣与铁红产品粒度形貌没有发生明显变化，产品 高温水热法处理赤铁矿渣前后，氧化铁红粒度大 小和形貌不随酸度、温度等条件发生改变，性质稳 The iron oxide red be produced under comprehensive experimental cinditions 定.对比图8(b)与图9(b)可知，与赤铁矿渣氧化 .Fe:O 铁红表面相比，经高温水热法处理后得到的铁红 产品表面含硫量明显减少，结果表明赤铁矿渣经 高温水热法处理后，可使氧化铁颗粒表面包裹的 PDF#89-0597 碱式硫酸铁、铁矾等含硫杂质脱除，使铁红产品质 量提高 20 40 60 80 2.7铁红产品参数 2) 图7赤铁矿渣与综合实验条件产出铁红产品X射线衍射图 参照国家2008年12月1日实施的氧化铁红 Fig.7 X-ray diffraction pattern of slag compared with that of raw 标准GB/T1863一200827，对铁红产品的颜色，氧 material 化铁含量，水溶物质量和水溶性氯化物、硫酸盐含

脱除率如图 6（b）所示. 如图 6（ a）所示，液固比由 4∶1 提升至 8∶1， 随液固比的增加，铁红产品中铁含量增加，在液固 比达到 6∶1 以上时，铁红产品中含铁量趋于稳 定；含硫量稳定在 1% 左右；含锌量均低于 0.18%. 如图 6（b）所示，硫脱除率先增加，在液固比达到 6∶1 后，呈下降趋势；锌脱除率保持在 90% 左右； 铁溶出率随液固比增加而降低 ，在液固比达到 7∶1 后趋于稳定. 随着液固比的增大，矿浆黏度下降，传质、传 热的效率提高，有利于液固两相接触反应. 并且增 大液固比，纯硫酸水溶液的酸度不会发生改变，但 含酸量会增加，有利于赤铁矿渣中碱式硫酸铁和 铁矾发生分解. 当液固比超过 6∶1 时，扩大纯硫 酸水溶液体积对提高铁红产品质量、脱除杂质的 影响达到临界值，再增大液固比对铁红产品质量 影响不大. 2.6    综合实验 综合上述实验条件，选定处理赤铁矿渣高温 水热法制备铁红的最佳条件：酸度 pH 值为 1，温 度 220 ℃，时间 3 h，液固比 6∶1，转速 400 r·min−1 . 检测最佳条件下生产的铁红产品与赤铁矿渣物 相，如表 4 所示，铁红产品与赤铁矿渣中锌、铁、 硫质量分数对比如表 5 所示. 经过处理后铁红产 品总铁质量分数由 58.66%，上升至 66.83%，其中赤 褐铁类矿物含铁占总铁量由 94.05%，上升到 97.79%， 提高 3.74%，表明部分亚稳定的含铁相发生分解， 在一定的高温水热条件下转化为氧化铁；硫质量 分数由 2.96% 下降至 0.82%，伴随亚稳定相的分 解，硫以硫酸根形式的进入到溶液中，减少渣相含 硫量，实现铁、硫分离；锌质量分数由 1.03% 下降 至 0.18%，以锌离子形式存在于酸性溶液中. 表 4 检测最佳条件处理的铁红产品与赤铁矿渣中各铁物相含铁质量分数占比 Table 4 Proportion of iron content in the iron phase between the iron red product and the hematite residue under the best condition Sample types Iron in magnetic iron minerals/% Iron in iron carbonate minerals/% Iron in silicate minerals/% Iron in sulfate minerals/% Iron in red brown iron minerals/% Hematite slag 1.23 0.58 1.74 2.39 94.05 Iron red products <0.75 0.10 0.75 0.58 97.79 对比最佳条件产出的铁红产品与赤铁矿渣 X 射 线衍射图谱，如图 7 所示. 主要物质均为氧化铁， 经高温水热反应处理的铁红产品，氧化铁的信号 峰值升高，杂峰减少. 对赤铁矿渣和最佳条件产出的铁红产品进行 扫描电镜（SEM）/能量散射 X 射线检测（EDAX）分 析，如图 8（a），（b）为赤铁矿渣扫描电镜/能量散射 X 射线检测分析，图 9（a），（b）为铁红产品扫描电 镜/能量散射 X 射线检测分析，图中，X 表示原子数 分数，W 表示质量分数. 对比图 8（a）与图 9（a）可 知，在扫描电子显微镜下，放大 1000 倍的赤铁矿 渣与铁红产品粒度形貌没有发生明显变化，产品 高温水热法处理赤铁矿渣前后，氧化铁红粒度大 小和形貌不随酸度、温度等条件发生改变，性质稳 定. 对比图 8（b）与图 9（b）可知，与赤铁矿渣氧化 铁红表面相比，经高温水热法处理后得到的铁红 产品表面含硫量明显减少，结果表明赤铁矿渣经 高温水热法处理后，可使氧化铁颗粒表面包裹的 碱式硫酸铁、铁矾等含硫杂质脱除，使铁红产品质 量提高. 2.7    铁红产品参数 参照国家 2008 年 12 月 1 日实施的氧化铁红 标准 GB/T 1863—2008[27] ，对铁红产品的颜色，氧 化铁含量，水溶物质量和水溶性氯化物、硫酸盐含 表 5    铁红产品与赤铁矿渣中铁，锌，硫质量分数对比 Table 5    Comparison of zinc, iron, and sulfur mass fractions in iron oxide red products and hematite slag % Sample types Fe Zn S Hematite slagIron 58.66 1.03 2.96 Iron oxide red products 66.83 0.18 0.82 • • • • • • • • • • • Hematite slag • The iron oxide red be produced under comprehensive experimental cinditions Intensity • • • • • • • • • • 20 40 60 80 PDF#89-0597 2θ/(°) Fe2O3 Fe2O3 图 7    赤铁矿渣与综合实验条件产出铁红产品 X 射线衍射图 Fig.7     X-ray  diffraction  pattern  of  slag  compared  with  that  of  raw material 杨    源等： 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 · 1331 ·

·1332 工程科学学报.第42卷，第10期 3000 2500 ElementX/%W Fe 31.1560.30 2000 2.72 3.02 Fe S 066.1436.68 1500 1000 Fe 500 S Fe 0 4 50 um 6 RCAM DI KMUST YNTI klm-6-C Energy/keV 图8赤铁矿渣扫描电镜与能谱图 Fig.8 SEM/EDAX image and diagram of hematite slag 2500 20000 Element X7% W7% Fe Fe 38.59 68.23 1.31 1.33 1500 60.1030.44 1000 Fe 500 0m 0 5 10 15 RCAM O (MUST&YN klm-24-Cr Energy/keV 图9铁红产品扫描电镜与能谐图 Fig.9 SEM/EDAX image and diagram of iron oxide red products 量，筛余物，来源，105℃挥发物质量共6项指标进 为：酸度pH值为1，温度220℃，时间3h,液固比 行检测.观察铁红产品表观颜色为红色.委托云南 6:1,搅拌速度400rmin.经检测，赤铁矿渣经水 有色金属研究院检测氧化铁质量分数为65.35%， 热处理后铁质量分数由58.34%上升至66.83%，其 氧化铁质量分数50%<65.35%<70%符合C类标 中氧化铁质量分数由55.17%上升至65.35%，硫质 准.铁红产品氯化物质量分数为2.5×10，硫酸盐 量分数由2.96%下降至0.82%，锌质量分数由1.03% 质量分数为2.34%，水溶物质量分数1%<1.24%≤5%， 下降至0.18%. 符合Ⅲ型标准筛余物(325目)0.01%<0.086%≤0.1%， (2)赤铁矿渣经高温水热法处理后，赤铁矿渣 符合2型标准.铁红产品来源于湿法炼锌赤铁矿 中杂质铁物相如磁性铁类矿物含铁量下降30%， 沉铁渣经水热法处理后的产物，属于a类合成颜 碳酸铁类矿物含铁量下降79%，硅酸盐类矿物含 料，无填料，105℃挥发物质量分数1%<1.12%≤ 铁量下降51%，分解出的部分三价铁离子在高温 1.5%,符合V2型标准.综合上述评判标准，铁红产 水热条件下可转化为氧化铁.铁红产品经X射线 品满足氧化铁红GB/T1863-C-IⅢ-2-V2-a标准. 衍射检测，信号峰值提高，杂峰减少，主要物相为 氧化铁.用扫描电子显微镜观察铁红产品中氧化 3结论 铁颗粒呈椭球形，颗粒表面吸附物质明显脱除 (1)赤铁矿渣制备铁红产品的最优实验参数 (3)赤铁矿渣经综合实验条件下的高温水热

量，筛余物，来源，105 ℃ 挥发物质量共 6 项指标进 行检测. 观察铁红产品表观颜色为红色. 委托云南 有色金属研究院检测氧化铁质量分数为 65.35%， 氧化铁质量分 数 50%<65.35%<70% 符 合 C 类 标 准. 铁红产品氯化物质量分数为 2.5×10−5，硫酸盐 质量分数为 2.34%，水溶物质量分数 1%<1.24%≤5%， 符合III 型标准. 筛余物（325 目）0.01%<0.086%≤0.1%， 符合 2 型标准. 铁红产品来源于湿法炼锌赤铁矿 沉铁渣经水热法处理后的产物，属于 a 类合成颜 料，无填料. 105 ℃ 挥发物质量分数 1%<1.12%≤ 1.5%，符合 V2 型标准. 综合上述评判标准，铁红产 品满足氧化铁红 GB/T 1863−C−III−2−V2−a 标准. 3    结论 （1）赤铁矿渣制备铁红产品的最优实验参数 为：酸度 pH 值为 1，温度 220 ℃，时间 3 h，液固比 6∶1，搅拌速度 400 r·min−1 . 经检测，赤铁矿渣经水 热处理后铁质量分数由 58.34% 上升至 66.83%，其 中氧化铁质量分数由 55.17% 上升至 65.35%，硫质 量分数由 2.96% 下降至 0.82%，锌质量分数由 1.03% 下降至 0.18%. （2）赤铁矿渣经高温水热法处理后，赤铁矿渣 中杂质铁物相如磁性铁类矿物含铁量下降 30%， 碳酸铁类矿物含铁量下降 79%，硅酸盐类矿物含 铁量下降 51%，分解出的部分三价铁离子在高温 水热条件下可转化为氧化铁. 铁红产品经 X 射线 衍射检测，信号峰值提高，杂峰减少，主要物相为 氧化铁. 用扫描电子显微镜观察铁红产品中氧化 铁颗粒呈椭球形，颗粒表面吸附物质明显脱除. （3）赤铁矿渣经综合实验条件下的高温水热 Fe Fe Fe Fe Element Energy/keV Intensity X/% W/% S S O O 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 klm-6-C 2 4 6 8 31.15 2.72 66.14 60.30 3.02 36.68 50 μm 图 8    赤铁矿渣扫描电镜与能谱图 Fig.8    SEM/EDAX image and diagram of hematite slag Energy/keV Intensity 2500 2000 1500 1000 500 0 0 klm-24-Cr 5 10 15 Fe Fe Fe Element X/% W/% S S O O 38.59 1.31 60.10 68.23 1.33 30.44 50 μm 图 9    铁红产品扫描电镜与能谱图 Fig.9    SEM/EDAX image and diagram of iron oxide red products · 1332 · 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期

杨源等：利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 ·1333 法处理后产出的铁红产品，经检测满足氧化铁红 Eg,2016,6(5):38 GB/T1863-C-II-2-V2-a标准，可作为氧化铁系颜 (邓志敢，魏昶，张帆，等.湿法炼锌赤铁矿法除铁及资源综合利 料进行回收利用 用新技术.有色金属工程，2016.6(5)：38) [10]Hu Z R,Luo J,Deng Z G,et al.Effects of zinc and iron 参考文献 concentration on iron-removing by hematite precipitation. Nonferrous Met Eng,2017,7(6):54 [1]Yang J J,Ding C.Li Y X,et al.Status and analysis of (胡智润，罗佳，邓志敢，等.锌铁离子浓度对赤铁矿法除铁的影 comprehensive utilization of zinc slag by hydrometallurgy.World 响.有色金属工程，2017,7(6)：54) Nonferrous Met,2011(6):44 [11]Zhang Y L.Study on iron precipitation by goethite method with (杨建军，丁朝，李永祥，等.湿法炼锌渣综合利用工艺现状及分 zinc sulfate solution.Technol Econom Guide,2016(18):101 析.世界有色金属.2011(6)：44) (张应龙，硫酸锌溶液针铁矿法沉铁研究.科技经济导刊， [2]Fu Y K.Analysis of different treating technology of zinc leaching 2016(18):101) residue.Sichuan Nonferrous Met,2003(1):35 [12]Ma FF.Discussion on vanadium and iron precipitation process in (付运康.锌浸出渣不同处理工艺浅析.四川有色金属，2003(1)： zinc hydrometallurgy.China Nonferrous Metall,2017,46(2):19 35) (马菲菲.湿法炼锌浸出沉矾沉铁工艺探讨.中国有色冶金 [3]Duan X W,Wang X W,Ye Y H.Discussion on the relationship 2017.46(2):19) between various processes in zinc hydrometallurgy.China [13]Yang F,Deng Z G,Wei C,et al.Iron-removal by hematite from Nonferrous Metall,2016,45(3):10 leaching liquor of high iron sphalerite.Chin J Nonferrous Met. (段小维，王新文，治玉花.锌湿法冶炼各工序之间关系的探讨 2014,24(9:2387 中国有色冶金，2016,45(3)：10) (杨凡，邓志敢，魏昶，等.采用赤铁矿去除高铁闪锌矿浸出液中 [4]Chen S,Kuang LC,Zhang W.et al.The influence of impurities in 的铁中国有色金属学报，2014,24(9)：2387) zinc electrolyte on energy saving of zinc electrolysis is briefly [14]He J,Wu S N,Tang M T,et al.Separation of zinc and iron in discussed ll Low-carbon Development of Non-Ferrous Metal sulfate system with hydrothermal method and preparation of ferric Industry-National Non-ferrous Metal Industry Low-carbon oxide powder for soft magnetic ferrite use /Seminar on Economy and Smelting Emissions Reduction Academic Symposium Development of Heavy Nonferrous Metal Metallurgy Technology Proceedings.Nanjing,2010:152 in Low Carbon Economy-Proceedings of the Sixth Session of (陈顺，匡立春，张伟，等.浅谈锌电解液中杂质对锌电解节能的 the Committee.Kunming,2010:64 影响∥有色金属工业低碳发展一全国有色金属工业低碳经 (何静，吴胜男，唐谟堂，等.硫酸盐体系中水热法分离锌铁及制 济及冶炼废气减排学术研讨会论文集.南京，2010：152) 备软磁铁氧体用氧化铁粉∥低碳经济条件下重有色金属冶金 [5]Zhang X J,Huang H,Dong J,et al.Influence of manganese on the 技术发展研讨会—一暨重治学委会第六届委员会成立大会论 electrochemical behavior of an aluminum cathode used in zinc 文集.昆明.2010：64) electrowinning.ChinJ Eng,2018,40(7):800 [15]Li C X,Wei C,Deng Z G,et al.Hydrothermal hematite (张小军，黄惠，董劲，等.锌电积过程中锰元素对铝阴极的电化 precipitation and conversion behavior of metastable iron phase in 学行为影响.工程科学学报，2018,40(7)：800) FeSOa-H2O system.Chin J Nonferrous Met,2018,28(3):628 [6]Wei C.Wang J K.Theory and Application of Zinc (李存兄，魏昶，邓志敢，等.FSO,-H,O体系中水热赤铁矿沉铁 Hydrometallurgy.Kunming:Yunnan Science and Technology 及亚稳态铁物相转变行为.中国有色金属学报，2018,28(3)： Press,2003 628) (魏昶，王吉坤.湿法炼锌理论与应用.昆明：云南科学技术出版 [16]Yue M,Sun N L,Zou X,et al.The discussion on hydrolysis 社，2003) precipitation of ferric oxide directly from ferric-ion rich zinc [7]Zhang C S.Zhao T.Application of the hematite process for leachate.China Nonferrous Metall,2012,41(4):80 removing iron in the zinc hydrometallurgical production.Hunan (岳明，孙宁磊，邹兴，等.锌浸出液三价铁直接水解赤铁矿法除 Nonferrous Met,2014,30(2):39 铁的探讨.中国有色冶金，2012,41(4)：80) (张成松，赵婷，赤铁矿除铁法在湿法炼锌工艺中的应用.湖南 [17]Yang F.Study on Iron Removal by Leaching Hematite from High 有色金属学报，2014,30(2)：39) Iron Sphalerite[Dissertation].Kunming:Kunming University of [8]Peng B,Lin D H,Liu H,et al.Alkaline leaching zinc from high Science and Technology,2015 iron-bearing zinc calcine after reduction roasting.ChinJ (杨凡.高铁闪锌矿浸出液赤铁矿法除铁的研究学位论文1.昆 Nonferrous Met,2017,27(2):423 明：昆明理工大学，2015) (彭兵，林冬红，刘恢，等.高铁锌培砂还原培烧-碱浸工艺.中国 [18]Yamada T,Kuramochi S,Togashi R.Recent Operations at the 有色金属学报，2017,27(2)：423) lijima Zinc Refinery Proceedings of the Lead-Zinc 2000 [9]Deng Z G,Wei C,Zhang F,et al.Resource utilization and Symposium.Pittsburgh,2000:373 hematite precipitation in zinc hydrometallurgy.Nonferrous Mer [19]Xu H J,Li R G,Yin G M,et al.Treatment of Desulphurization of

法处理后产出的铁红产品，经检测满足氧化铁红 GB/T 1863−C−III−2−V2−a 标准，可作为氧化铁系颜 料进行回收利用. 参    考    文    献 Yang  J  J,  Ding  C,  Li  Y  X,  et  al.  Status  and  analysis  of comprehensive utilization of zinc slag by hydrometallurgy. World Nonferrous Met, 2011（6）: 44 （杨建军, 丁朝, 李永祥, 等. 湿法炼锌渣综合利用工艺现状及分 析. 世界有色金属, 2011（6）：44） [1] Fu Y K. Analysis of different treating technology of zinc leaching residue. Sichuan Nonferrous Met, 2003（1）: 35 （付运康. 锌浸出渣不同处理工艺浅析. 四川有色金属, 2003（1）： 35） [2] Duan X W, Wang X W, Ye Y H. Discussion on the relationship between  various  processes  in  zinc  hydrometallurgy. China Nonferrous Metall, 2016, 45（3）: 10 （段小维, 王新文, 冶玉花. 锌湿法冶炼各工序之间关系的探讨. 中国有色冶金, 2016, 45（3）：10） [3] Chen S, Kuang L C, Zhang W, et al. The influence of impurities in zinc  electrolyte  on  energy  saving  of  zinc  electrolysis  is  briefly discussed  // Low-carbon Development of Non-Ferrous Metal Industry—— National Non-ferrous Metal Industry Low-carbon Economy and Smelting Emissions Reduction Academic Symposium Proceedings. Nanjing, 2010: 152 （陈顺, 匡立春, 张伟, 等. 浅谈锌电解液中杂质对锌电解节能的 影响 // 有色金属工业低碳发展——全国有色金属工业低碳经 济及冶炼废气减排学术研讨会论文集. 南京, 2010: 152） [4] Zhang X J, Huang H, Dong J, et al. Influence of manganese on the electrochemical  behavior  of  an  aluminum  cathode  used  in  zinc electrowinning. Chin J Eng, 2018, 40（7）: 800 （张小军, 黄惠, 董劲, 等. 锌电积过程中锰元素对铝阴极的电化 学行为影响. 工程科学学报, 2018, 40（7）：800） [5] Wei  C,  Wang  J  K. Theory and Application of Zinc Hydrometallurgy.  Kunming:  Yunnan  Science  and  Technology Press, 2003 （魏昶, 王吉坤. 湿法炼锌理论与应用. 昆明: 云南科学技术出版 社, 2003） [6] Zhang  C  S,  Zhao  T.  Application  of  the  hematite  process  for removing  iron  in  the  zinc  hydrometallurgical  production. Hunan Nonferrous Met, 2014, 30（2）: 39 （张成松, 赵婷. 赤铁矿除铁法在湿法炼锌工艺中的应用. 湖南 有色金属学报, 2014, 30（2）：39） [7] Peng B, Lin D H, Liu H, et al. Alkaline leaching zinc from high iron-bearing  zinc  calcine  after  reduction  roasting. Chin J Nonferrous Met, 2017, 27（2）: 423 （彭兵, 林冬红, 刘恢, 等. 高铁锌焙砂还原焙烧-碱浸工艺. 中国 有色金属学报, 2017, 27（2）：423） [8] Deng  Z  G,  Wei  C,  Zhang  F,  et  al.  Resource  utilization  and hematite  precipitation  in  zinc  hydrometallurgy. Nonferrous Met [9] Eng, 2016, 6（5）: 38 （邓志敢, 魏昶, 张帆, 等. 湿法炼锌赤铁矿法除铁及资源综合利 用新技术. 有色金属工程, 2016, 6（5）：38） Hu  Z  R,  Luo  J,  Deng  Z  G,  et  al.  Effects  of  zinc  and  iron concentration  on  iron-removing  by  hematite  precipitation. Nonferrous Met Eng, 2017, 7（6）: 54 （胡智润, 罗佳, 邓志敢, 等. 锌铁离子浓度对赤铁矿法除铁的影 响. 有色金属工程, 2017, 7（6）：54） [10] Zhang  Y  L.  Study  on  iron  precipitation  by  goethite  method  with zinc sulfate solution. Technol Econom Guide, 2016（18）: 101 （张应龙. 硫酸锌溶液针铁矿法沉铁研究. 科技经济导刊, 2016（18）：101） [11] Ma F F. Discussion on vanadium and iron precipitation process in zinc hydrometallurgy. China Nonferrous Metall, 2017, 46（2）: 19 （马菲菲. 湿法炼锌浸出沉矾沉铁工艺探讨. 中国有色冶金, 2017, 46（2）：19） [12] Yang F, Deng Z G, Wei C, et al. Iron-removal by hematite from leaching  liquor  of  high  iron  sphalerite. Chin J Nonferrous Met, 2014, 24（9）: 2387 （杨凡, 邓志敢, 魏昶, 等. 采用赤铁矿去除高铁闪锌矿浸出液中 的铁. 中国有色金属学报, 2014, 24（9）：2387） [13] He  J,  Wu  S  N,  Tang  M  T,  et  al.  Separation  of  zinc  and  iron  in sulfate system with hydrothermal method and preparation of ferric oxide  powder  for  soft  magnetic  ferrite  use  // Seminar on Development of Heavy Nonferrous Metal Metallurgy Technology in Low Carbon Economy——Proceedings of the Sixth Session of the Committee. Kunming, 2010: 64 （何静, 吴胜男, 唐谟堂, 等. 硫酸盐体系中水热法分离锌铁及制 备软磁铁氧体用氧化铁粉 // 低碳经济条件下重有色金属冶金 技术发展研讨会——暨重冶学委会第六届委员会成立大会论 文集. 昆明, 2010: 64） [14] Li  C  X,  Wei  C,  Deng  Z  G,  et  al.  Hydrothermal  hematite precipitation and conversion behavior of metastable iron phase in FeSO4−H2O system. Chin J Nonferrous Met, 2018, 28（3）: 628 （李存兄, 魏昶, 邓志敢, 等. FeSO4−H2O体系中水热赤铁矿沉铁 及亚稳态铁物相转变行为. 中国有色金属学报, 2018, 28（3）： 628） [15] Yue  M,  Sun  N  L,  Zou  X,  et  al.  The  discussion  on  hydrolysis precipitation  of  ferric  oxide  directly  from  ferric-ion  rich  zinc leachate. China Nonferrous Metall, 2012, 41（4）: 80 （岳明, 孙宁磊, 邹兴, 等. 锌浸出液三价铁直接水解赤铁矿法除 铁的探讨. 中国有色冶金, 2012, 41（4）：80） [16] Yang F. Study on Iron Removal by Leaching Hematite from High Iron Sphalerite[Dissertation].  Kunming:  Kunming  University  of Science and Technology, 2015 （杨凡. 高铁闪锌矿浸出液赤铁矿法除铁的研究[学位论文]. 昆 明: 昆明理工大学, 2015） [17] Yamada  T,  Kuramochi  S,  Togashi  R.  Recent  Operations  at  the Iijima  Zinc  Refinery  // Proceedings of the Lead-Zinc 2000 Symposium. Pittsburgh, 2000: 373 [18] [19] Xu H J, Li R G, Yin G M, et al. Treatment of Desulphurization of 杨    源等： 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 · 1333 ·