针铁矿EZ法

在20 世纪70 年代澳大利亚电锌公司(Electrolytic Zine)研究出了一种新的针铁矿法，简称EZ法，并且用于工业生产种。这种方法是将浓Fe³ 的溶液与中和剂一起均匀地加入到加热且强烈搅拌的沉铁槽中，Fe³ 的加入速度等于针铁矿沉铁速度，因此溶液中Fe³ 的浓度低,，所以得到的铁渣组成为Fe₂O_3·0.64H₂O.0.2SO₃，被称为类针铁矿。

针铁矿法沉铁的优点有：1.铁沉淀完全,溶液最后含Fe³ 低于1g/L；2.铁渣为晶体结构，过滤性能好；3.沉铁的同时，可有效地除去砷、锑、锗,并可除去溶液中大部分(60%~80%)氧。

针铁矿法沉铁的缺点有：1.EZ 法中和酸需要较多的中和剂；2铁矿含有一些水溶性阳离子和阴离子(即12%SO₄^2-或6%Cl ^-)，有可能在渣堆存时渗漏而污染环境；3.对沉铁过程PH 的控制要比黄钾铁矾法严格。2100433B

针铁矿是含水氧化铁的主要矿物之一，一般称为α 型一水氧化铁，其组成为α－Fe₂O_3·H₂O或 α－FeOOH。针铁矿法除铁是使溶液中的Fe³ 形成与天然针铁矿在结晶和化学成分上相同的化合物沉淀，反应式为：

Fe³ 2H₂O——FeOOH 3H

在酸度不高、温度不高于140℃ 条件下，根据热力学数据，Fe³ 的水解产物应是针铁矿而不是胶状氢氧化铁，但当溶液中pH较大、同时Fe³ 浓度较高时，水解产物大多是或都是不易过滤的胶状氢氧化铁。因此，为了避免在针铁矿法除铁过程中产生胶体Fe(OH)₃，必须严格控制溶液的pH和Fe³ 浓度。

实际上，针铁矿法除铁主要是两条途径，即部分水解法和还原－氧化法。

部分水解法是将含Fe³ 的溶液缓慢而均匀地加入到具备水解条件的溶液中，加入速度要不大于Fe³ 的水解速度，使铁以针铁矿形成沉淀。

还原－氧化法则是先将Fe³ 还原成Fe² ，然后在水解条件下再将Fe² 缓慢氧化为Fe³ ，为了控制溶液中 Fe³ 的浓度，氧化速度不能大于其水解速度。实际反应为：

Fe² 1/2O₂ 3H₂O——2FeOOH 4H

由于针铁矿沉淀形成的同时伴随着酸度的提高，因而无论是部分水解法还是还原－氧化法，都必须加入碱性物质中和，以控制pH的变化。

针铁矿是在20世纪60年代由比利时老山公司（Vieille Mentagne）研究成功，简称VM法。

Fe³ 的沉淀过程受温度影响。低温下，控制一定的pH可生成Fe（OH）₃沉淀，当温度升高到90摄氏度以上时，控制一定的pH可生成FeOOH（针铁矿），当温度升高到150摄氏度时，可生成Fe₂O₃(赤铁矿）。

在较低酸度(pH=3~5)、低Fe³ 浓度(低于1g/L)和较高温(80~100%C)的条件下，浸出液中的铁可以呈稳定的化合物针铁矿(Fe₂O₃·H₂O或a-FeOOH)析出。如果从含Fe³ 浓度高的浸出液中以针铁矿的形式沉铁,首先要将溶液中的Fe³ 用SO₂或ZnS还原成Fe² ，然后加ZnO调节PH 至3~5，再用空气缓慢氧化，使其以针铁矿的形式析出。:

VM法包括Fe³ 的还原和Fe² 的氧化两个关键作业，沉铁率可达90%。即把含Fe³ 的溶液用过量15%~20%的锌精矿在80~90^C下还原成Fe² 状态，其反应为

2Fe³ 十ZnS=Zn² 十2Fe² 十S⁰

其还原率达90%以上,随后在80~90"C以及相应Fe² 状态下中和PH 为2~3.5，用空气氧化沉铁，主要反应为

2 Fe² 十0.5O₂ 十H₂O 十2ZnO-=2FeOOH 十2Zn²

沉铁总反应为

2FeSO₄ 0.5O₂ 十2ZnO H₂O--2FeOOH 十2ZnSO₄

针铁矿沉铁技术条件为:85~90^C,pH3.5~4.5，分散空气，添加晶种,Fe³ 初始浓度1~2g/L，3~4h。2100433B

针铁矿法在湿法炼锌中的应用

在湿法炼锌工艺中，锌的浸出常采用二段浸出法，即一段中性浸出和一段酸性浸出。锌焙砂中约有10%的锌呈铁酸锌形式存在，中性浸出很难将其溶解，所以中性浸出渣需用热酸再次浸出，将铁酸锌溶解。锌浸出的同时，大量铁也进入到浸出液中。

比利时老山公司于20世纪60年代末研发出热酸浸出液中针铁矿法除铁工艺，随后用于工业生产。该法先用过量15%-20% 的闪锌矿将浸出液中的Fe³ 还原为Fe² ，再用空气将Fe² 缓慢氧化为Fe³ ，使铁以针铁矿沉淀形式除去。为保证针铁矿的形成反应顺利进行，溶液控制条件为Fe³ 质量浓度不大于1g/L，温度80-90℃ ，pH 2-3，用锌焙砂作中和剂调节溶液pH。

针铁矿法在湿法炼铜中的应用

浸出—萃取—电积工艺是湿法炼铜的主要工艺。通常浸出液中铜质量浓度较低，铁是其中的主要杂质。铜溶液中的铜铁分离及铜的富集可用溶剂萃取法实现。萃取铜时，铁的存在对萃取剂的选择性和铜的萃取速率有较大影响。铁在电解液中积累也会降低铜电积时的电流效率。

吴钟德等 采用二次逆流浸出方式处理氧化铜矿，通过分析空气氧化低价铁的反应机制、动力学及针铁矿形成机制，将浸出液pH控制在3.5-4.0范围内， 经过空气氧化形成针铁矿， 浸出液中铁质量浓度从12.57g/L降低到0.45g/L。

针铁矿法在湿法炼钴镍中的应用

在镍钴湿法生产过程中， 必须包括去除杂质工序。

Chang等 研究了采用针铁矿沉淀法从镍红土矿酸性浸出液中除铁。由于镍红土矿在浸出前进行了还原预处理，浸出液中的铁以亚铁离子形式存在，除铁时，以二价铜离子为催 化 剂，空气为氧化剂，先将Fe³ 氧化成Fe³ ，然后在95℃ 、pH<6条件下，Fe³ 以针铁矿形式沉淀去除，浸出液中铁质量浓度从14.09g/L 降至1.0g/L以下。溶液pH用碳酸镁控制。研究还指出，pH对二价铁氧化速率和镍在铁渣中的损失有显著影响， 提高pH可提高二价铁的氧化速率，但会导致镍有更多损失。

针铁矿法在湿法炼锰中的应用

采用湿法冶金工艺处理锰矿时，一般用酸作为浸出剂。在酸浸过程中，赋存于矿石中的铁也随锰一起进入浸出液，进一步制取电解锰和锰化合物时，须进行除铁。

佘宗华等 在用两矿法（褐锰矿加黄铁矿）从硫酸浸出液中净化除铁时，分别研究了铁矾法、碱直接中和水解法和针铁矿法，结果表明，以针铁矿法除铁效果最好，该法产生的渣量少、易过滤， 锰回收率高，锰损耗仅0.71%，除铁率大于99%。

针铁矿法在其他湿法冶金过程中的应用

金属二次资源及冶炼渣的湿法处理过程也常采用针铁矿法分离和去除铁。2100433B