湿法炼锌铁钒除铁工艺管路结晶的机理探讨

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1、doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2016.04.001湿法炼锌铁钒除铁工艺管路结晶的机理探讨肖娟1,王文磊2,曾德文1(1.中南大学化学化工学院,长沙410083;2.中南林业科技大学理学院,长沙410004)摘要:通过对湿法炼锌过程所涉及的三元体系M2SO4-ZnSO4-H2O(M=K,Na,NH4)溶解度相图的比较研究,发现在上述三元体系中,在一般的冶炼工艺条件下,复盐(如(NH4)2SO4·ZnSO4·6H2O(s)、Na2SO4·ZnSO4·4H2O(s)、K2SO4·ZnSO4·6H2O(

2、s)远比单盐(如ZnSO4·7H2O(s)、Na2SO4(s)、K2SO4(s))要容易析出得多。这些复盐在溶液中的溶解度均随着温度的降低而降低,是管路结晶的主要诱因。溶解度较小的(NH4)2SO4·ZnSO4·6H2O(s)生成是导致黄铵铁钒除铁过程管路易结晶堵塞的主因。关键词:湿法炼锌;黄钾铁矾;溶解度;结垢;硫酸铵;硫酸钠;硫酸钾中图分类号:TF813文献标志码:A文章编号:1007-7545(2016)04-0000-00MechanismStudyonCrystallizationinPipelineduringI

3、ronRemovalbyJarositeMethodinZincHydrometallurgyXIAOJuan1,WANGWen-lei2,ZENGDe-wen1(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China;2.CollegeofScience,CentralSouthUniversityofForestryandTechnology,Changsha410004,China)Abstract:B

4、asedoncomparativeanalysisonsolubilityphasediagramsofternarysystemsM2SO4-ZnSO4-H2O(M=K,Na,NH4)concernedinzinchydrometallurgicalprocess,itisrevealedthatdoublesalts(NH4)2SO4·ZnSO4·6H2O(s),Na2SO4·ZnSO4·4H2O(s),andK2SO4·ZnSO4·6H2O(s))aremucheasiertoprecipitatefromelectr

5、olytesolutionsthantheirsinglesalts(NH4)2SO4,Na2SO4,K2SO4,andZnSO4·6H2O(s).Dropsofsolubilityofthesesalts(-hydrates)withdecreasingtemperaturecancausescalingonwallofpipelines.Lowersolubilityof(NH4)2SO4·ZnSO4·6H2O(s)makesiteasiertoscalewhenammoniumjarositesubstitutespo

6、tassiumjarositeorsodiumjarositetoremoveironinzinchydrometallurgy.Keywords:zinchydrometallurgy;jarosite;solubility;scaling;ammoniumsulfate;sodiumsulfate;potassiumsulfate黄钾铁钒除铁是目前锌湿法冶炼过程所使用的3大除铁方法之一。其主要优点在于它可以直接处理含铁高的高酸锌焙砂浸出液,所形成的铁钒过滤性能好,过滤成本低。由于钾的价格高,人们尝试着用钠盐或者用更廉价的

7、铵盐代替钾盐进行除铁。当用铵盐替代钾盐进行除铁时,工厂的管路更容易发生结晶堵塞,处理非常困难,因此探究其结晶机理,以便采取相应的措施,降低或消除管路结晶危害。1三元体系M2SO4-ZnSO4-H2O(M=NH4,Na,K)的溶解度相图湿法炼锌铁钒除铁过程所涉及的M2SO4-ZnSO4-H2O(M=NH4,Na,K)三元体系的溶解度等温线(如图1所示)已有广泛的研究[1-8]。在上述所有的三元体系中,在25~100℃的范围内,所涉及的固相如(NH4)2SO4(s)、Na2SO4(s)、K2SO4(s)、ZnSO4·7H2O(s

8、)、K2SO4·ZnSO4·6H2O(s)、Na2SO4·ZnSO4·4H2O(s)、(NH4)2SO4·ZnSO4·6H2O(s)等的溶解度均随着温度的降低而降低。可以推测,温度的降低应是导致管路结晶堵塞的主要原因。收稿日期:2015-11-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(211

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