针铁矿法除铁
更新时间:2023-12-14 14:38:01 阅读量: 教育文库 文档下载
针铁矿沉淀法是在高温中性硫酸锌溶液内通入分散的空气,使其中的Fe2+氧化为Fe3+,同时形成与天然针铁矿在品形和化学成分上相同的化合物沉淀。针铁矿晶体易沉淀和过滤。其反应是: 4FeSO4+O2+6H2O=4FeOOH+4H2SO4
在硫酸铁溶液中沉淀铁时,随Fe2(SO4)3的浓度不同,可以在硫酸铁溶液中形成各种化合物。
在很稀的溶液中:生成α—FeOOH(针铁矿); 在浓溶液中:生成Fe2(SO4)3?5Fe2O3?15H2O;
在更浓溶液中则生成4Fe2(SO4)3?5Fe2O3?27H2O(草黄铁矾)在生产上得到的高温高酸浸出液中一般含有30~40g/L的Fe2+,此浓度唯一能生成的沉淀将是不利于沉淀和过滤的草黄铁矾。所以,要想采用空气氧化法得到α—FeOOH,就必须将溶液中的Fe3+全部还原成Fe2+,而后再向溶液中通入分散的空气,使Fe2+氧化成Fe3+,同时形成针铁矿沉淀。
从硫酸亚铁溶液中用分散空气来氧化Fe2+时,硫酸亚铁氧化成硫酸铁的水解产物,将随溶液的pH值不同而异。当pH值降低时,溶液中的Fe3+升高,这时将生成一种像草黄铁矾一样的碱式硫酸盐;当pH值升高时,溶液中Fe3+降低.这时将生成a—FeOOH,即针三价氧化铁的水合物,故分子式又可以a—Fe2O3?H2O来表示,一般为棕黄色针状结晶。另有一种γ型三价氧化铁的水合物γ—FeOOH,叫做臂状针铁矿,为红色鳞状结晶。针铁矿是三价氧化铁中比较最为固定的一种。a—FeOOH叫偏氢氧化铁,在水溶液中呈酸性,其等电点的pH
值为5.2,而γ—FeOOH也叫正氢氧化铁,在水溶液中呈碱性,其等电点的pH值为7.7。在生产和科研的实践中还发现:当亚铁离子在水溶液中通氧快速氧化时可生成a—FeOOH,而徐缓氧化时则生成γ—FeOOH。由此可见,a—针铁矿的生成沉淀除要求溶液有一定pH值外,如何通入空气以加快氧化速度关系极大。
在标准状态下,三价铁还原成二价铁的还原电位是0.77伏,要使三价铁全部还原成二价铁就必须使用其还原电位低于0.77伏的物质。此类物质是很多的,但要选择合适的。在湿法炼锌厂硫化锌精矿是最普遍易得的,以此作为还原剂,是比较经济的。其还原反应: Fe2(SO4)3+ZnS=2FeSO4+ZnSO4+S
采用空气氧化Fe2+,已在少数工厂使用,并且对溶液中的Fe2+被空气中氧的氧化作用进行研究。研究结果表明:Fe2+被氧化成Fe3+的反应速度,除了与Fe2+本身浓度有关外,还与溶液中氧分子的浓度及溶液的酸度有关。溶液中氧分子的浓度越高,反应速度便越小;溶液的酸度越低,即pH值越大时,Fe2+被氧化的速度便越快。 当溶液温度为80~90℃以上时将空气喷射压入溶液内,并加入焙砂中和溶液中的酸,使pH升高到4.5~5,Fe2+可以很好地被氧化为Fe3+,然后以α-FeOOH析出。
针铁矿沉淀法与黄钾铁矾沉淀法比,具有下列优点:不消耗碱金属或铵试剂;便于富集稀散金属;针铁矿渣经过挥发处理可以作为炼铁原料。它的缺点是;需要高质量的硫化锌精矿作为还原剂,针铁矿渣含锌(约10%左右)比黄钾铁矾渣含锌(约5%左右)要高。
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