[发明专利]一种高效脱除溶液中铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效脱除溶液中铁的方法，特别是一种自平衡氧化还原催化针铁矿法。

背景技术

从含铁溶液中脱除铁的问题普遍存在于冶金、化工、材料等行业，以达到净化溶液的目的。所谓溶液中脱除铁，即使溶液中的铁(Fe²⁺，Fe³⁺)生成难溶盐或氧化物，然后通过固液分离将铁分离，进而使溶液得到净化的过程。以有色金属提取为例，有色金属矿通常与铁的化合物伴生，在浸出或提取过程中，铁不可避免地进入浸出液或提取液，而为了获得高质量的金属产品和良好的技术经济指标，必须首先将浸出液或提取液中的铁脱除，除尽度越高越好。

目前，从含铁溶液中脱除铁的方法，在工业生产中应用最普遍的是黄钾(或钠，铵)铁矾法。其次还有针铁矿法和氧化铁法。黄钾(或钠，铵)铁矾法成熟应用于工业生产实际，技术成熟。其缺点是成本较高，铁矾渣含铁较低，渣量大，分离出的铁矾渣基本是工业固废，不能综合利用。而传统的针铁矿法，即使溶液中的铁生成自然界铁矿——针铁矿(FeOOH或Fe₂O₃.H₂O)沉淀，进而脱除溶液中的铁，该方法虽然铁渣含铁较高，铁渣可实现综合利用，但生成的条件比较苛刻，生产操作难于控制，虽然理论研究很多，但应用不广。尤其是在硫酸盐体系中，为使铁以针铁矿的状态析出，必须严格控制操作条件，尤其是必须控制溶液中的三价铁(Fe³⁺)浓度不大于1g/L。避免生成胶体的草黄铁矾、氢氧化铁，使脱除铁过程无法继续进行。同时要避免黄钾(或钠，铵)铁矾的生成。反应温度应大于90℃。传统的针铁矿法脱除溶液中的铁，除铁过程较长，效率低，能耗和综合成本均较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种工艺过程简单、稳定可靠，成本低，反应速度快，效率高，除铁后的溶液含铁浓度低，析出的针铁矿粒度易于控制的除铁方法。即自平衡氧化还原催化针铁矿法。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：

一种高效脱除溶液中铁的方法，包括将待除铁溶液加入专门设计的反应槽，控制反应槽温度在45℃至98℃之间，根据待除铁溶液的性质加入满足自平衡催化反应体系条件的氧化剂、还原剂和调节剂，建立自平衡催化反应体系，同时鼓入空气或富氧空气或氧气，在机械搅拌条件下，促使待除铁溶液中的铁迅速生成针铁矿，直至将待除铁溶液中的铁脱除完毕。

进一步的，在所述自平衡催化反应体系内，加入的反应物之间的化学反应同加入的反应物和反应产物之间的化学反应达到动态的反应平衡，进而使反应体系内的化学反应过程不断向着反应产物方向进行，直至反应终点。

优选的，所述氧化剂的实际加入量为将待除铁溶液中的二价铁(Fe²⁺)全部氧化为三价铁(Fe³⁺)所需氧化剂理论计算值的0～2.5倍，所述还原剂的实际加入量为将待除铁溶液中的三价铁(Fe³⁺)全部还原为二价铁(Fe²⁺)所需还原剂理论计算值的0～2.5倍，所述调节剂的加入量为待除铁溶液中含铁总量的0.2～2.5倍。

优选的，所述氧化剂、还原剂和调节剂可以是固体、液体或气体，加入方式可以是一次性加入，也可以是间断式加入或连续加入。

优选的，所述待除铁溶液的PH值在0.5至6.5之间。

优选的，所述氧化剂的选择条件是在反应体系的特定条件下其氧化电位足以将待除铁溶液中的二价铁(Fe²⁺)氧化为三价铁(Fe³⁺)，所述氧化剂的加入可以是一种、二种或二种以上。

优选的，所述还原剂的选择条件是在反应体系的特定条件下其还原电位足以将待除铁溶液中的三价铁(Fe³⁺)还原为二价铁(Fe²⁺)，所述还原剂的加入可以是一种、二种或二种以上。

优选的，所述调节剂的选择条件是在反应体系的特定条件下能够调节反应体系内各化学反应的平衡，使之满足针铁矿的生成条件，所述调节剂的加入可以是一种、二种或二种以上。

优选的，所述氧化剂可以是空气、氧气、氯酸钠或双氧水，所述还原剂可以是铜粉、铁粉、锰粉或氯化亚铜。

优选的，所述调节剂具有与酸或碱的反应活性，可以是金属铜、金属锌、金属锰、金属钴、金属铁、氧化铜、氧化锌、氧化铁、三氧化二铁、碳酸钠、五氧化二磷、二氧化硫中的任意一种，也可以是这些物质中的任意二种或二种以上的混合物。