·1140 工程科学学报，第37卷，第9期 扫描电子显微镜和X射线衍射分析，结果如图2和图 沉淀效率降低；pH值太高会使Zn2+发生不必要的沉 3所示 淀，降低中和剂的感应效率.综合条件，选取实验pH 值为3. FrOOH 将除铁过程产生的沉淀渣过滤、烘干及研磨后进 行元素含量和X射线衍射分析.除铁后沉淀渣中主要 元素含量如表3所述.X射线衍射结果表明，当pH<2 时，该沉淀渣为黄钠铁矾渣（图4(a).当pH值为3 左右，得到的沉淀物为橙黄色，过滤效果明显比低pH 值条件下的渣要容易过滤，经分析确认该沉淀为针铁 矿（图4(b)). 40 表3不同pH值下除铁后沉淀渣中主要元素含量 Table3 Main chemical composition of the iron precipitates with differ- ent pH values % 图2品种样品的X射线衍射图 Fig.2 XRD pattern of the goethite crystal seed pH值Fe Zn Cu Ag" Pb Cd 1.534.290.230.13417.4<0.05<0.001 如图2和图3所示，制备的样品中铁以针铁矿形 3 45.640.0640.024401.7<0.05<0.001 式存在，适合做除铁实验的晶种.晶种的一次颗粒大 小为1um左右，呈现短棒状，表面较平整，表明得到的 注：·单位为g 晶种质量较好.二次颗粒达到10~30μm,有效地提高 2.2.2浸出液单次滴加量的影响 了渣的过滤效果. 在除铁体系pH值已经确定的基础上，为了避免 2.2除铁实验 形成黄钠铁矾和考虑工业上以锌治炼厂的上清液为底 2.2.1pH值的影响 液，以下实验使用ZS0.溶液作为底液.根据文献报 以200mL0.01molL1Na,S0,溶液为底液，晶种 导四，温度的升高可以促进针铁矿法除铁反应的进 添加量为20gL,反应温度为80℃，搅拌速度恒定， 行.但为了在常压就能使工艺进行，故温度也不易过 控制原液单次添加量为5mL.结果表明，除铁体系pH 高，而且温度过高会增加能耗，所以综合考虑，将实验 值对除铁效果有较大的影响.随着pH值的升高，Fe· 温度提高至90℃.以200 mL ZnS0,溶液为底液，晶种 水解沉淀的数量增多，除铁率明显升高，除铁效果明显 添加量为20gL,反应温度为90℃，搅拌速度恒定， 提高，但同时有价金属的损失也在增加.当pH值从 除铁体系pH值控制为3.浸出液在不同单次滴加量 1.5增加到3时，Fe的质量浓度从7.5gL降低至 下进行实验，研究其对实验的影响.对除铁后的滤液 4.03g·L,Zn的质量浓度从2.91g·L降低至 和沉淀渣进行成分分析，结果如图5和表4所示 2.80gL1,通过计算得出相应的铁去除率从52.4% 结果表明，保持溶液中Fe3*的增加量小（通过增 增加到73.3%，Zn的损失率从1.1%增加到2.1%. 加底液体积或降低每次添加待除铁液的添加量)有利 Ag和P%几乎都富集到浸出渣中.pH值太低不利于 于除铁过程，减少Z发生不必要的沉淀而损失，体系 Fe3·的水解，同时也增加了针铁矿微晶的反溶，而导致 比较稳定.单次浸出液滴加量为3mL(保持溶液中铁 100um 104m 图3针铁矿品种的扫描电镜照片 Fig.3 SEM images of the goethite crystal seed with different magnifications工程科学学报，第 37 卷，第 9 期 扫描电子显微镜和 X 射线衍射分析，结果如图 2 和图 3 所示． 图 2 晶种样品的 X 射线衍射图 Fig． 2 XＲD pattern of the goethite crystal seed 图 3 针铁矿晶种的扫描电镜照片 Fig． 3 SEM images of the goethite crystal seed with different magnifications 如图 2 和图 3 所示，制备的样品中铁以针铁矿形 式存在，适合做除铁实验的晶种． 晶种的一次颗粒大 小为 1 μm 左右，呈现短棒状，表面较平整，表明得到的 晶种质量较好． 二次颗粒达到 10 ～ 30 μm，有效地提高 了渣的过滤效果． 2. 2 除铁实验 2. 2. 1 pH 值的影响 以 200 mL 0. 01 mol·L － 1 Na2 SO4溶液为底液，晶种 添加量为 20 g·L － 1 ，反应温度为 80 ℃，搅拌速度恒定， 控制原液单次添加量为 5 mL． 结果表明，除铁体系 pH 值对除铁效果有较大的影响． 随着 pH 值的升高，Fe 3 + 水解沉淀的数量增多，除铁率明显升高，除铁效果明显 提高，但同时有价金属的损失也在增加． 当 pH 值从 1. 5 增加到 3 时，Fe 的质量浓度从 7. 5 g·L － 1 降低至 4. 03 g·L － 1 ，Zn 的 质 量 浓 度 从 2. 91 g·L － 1 降 低 至 2. 80 g·L － 1 ，通过计算得出相应的铁去除率从 52. 4% 增加到 73. 3% ，Zn 的损失率从 1. 1% 增加到 2. 1% ． Ag 和 Pb 几乎都富集到浸出渣中． pH 值太低不利于 Fe 3 + 的水解，同时也增加了针铁矿微晶的反溶，而导致 沉淀效率降低; pH 值太高会使 Zn2 + 发生不必要的沉 淀，降低中和剂的感应效率． 综合条件，选取实验 pH 值为 3． 将除铁过程产生的沉淀渣过滤、烘干及研磨后进 行元素含量和 X 射线衍射分析． 除铁后沉淀渣中主要 元素含量如表 3 所述． X 射线衍射结果表明，当 pH ＜ 2 时，该沉淀渣为黄钠铁矾渣( 图 4( a) ) ． 当 pH 值为 3 左右，得到的沉淀物为橙黄色，过滤效果明显比低 pH 值条件下的渣要容易过滤，经分析确认该沉淀为针铁 矿( 图 4( b) ) ． 表 3 不同 pH 值下除铁后沉淀渣中主要元素含量 Table 3 Main chemical composition of the iron precipitates with differ￾ent pH values % pH 值 Fe Zn Cu Ag* Pb Cd 1. 5 34. 29 0. 23 0. 13 417. 4 ＜ 0. 05 ＜ 0. 001 3 45. 64 0. 064 0. 024 401. 7 ＜ 0. 05 ＜ 0. 001 注: * 单位为 g·t － 1 ． 2. 2. 2 浸出液单次滴加量的影响 在除铁体系 pH 值已经确定的基础上，为了避免 形成黄钠铁矾和考虑工业上以锌冶炼厂的上清液为底 液，以下实验使用 ZnSO4 溶液作为底液． 根据文献报 导［11］，温度的升高可以促进针铁矿法除铁反应的进 行． 但为了在常压就能使工艺进行，故温度也不易过 高，而且温度过高会增加能耗，所以综合考虑，将实验 温度提高至 90 ℃ ． 以 200 mL ZnSO4溶液为底液，晶种 添加量为 20 g·L － 1 ，反应温度为 90 ℃，搅拌速度恒定， 除铁体系 pH 值控制为 3． 浸出液在不同单次滴加量 下进行实验，研究其对实验的影响． 对除铁后的滤液 和沉淀渣进行成分分析，结果如图 5 和表 4 所示． 结果表明，保持溶液中 Fe 3 + 的增加量小( 通过增 加底液体积或降低每次添加待除铁液的添加量) 有利 于除铁过程，减少 Zn 发生不必要的沉淀而损失，体系 比较稳定． 单次浸出液滴加量为3 mL( 保持溶液中铁 ·1140·