文章编号:1671-3559(2003)03-0289-03收稿日期:2003-05-20作者简介:姜润田(1965-),男,山东聊城人,济南大学化学化工学院实验师。硫酸铜除铁工艺的研究姜润田,张振伟,袁美龙,王金刚(济南大学化学化工学院,山东济南250022)摘要:在以黄铜矿为原料生产硫酸铜的工艺中,浸取后的硫酸铜母液中铁的含量约为14～18g/L,这严重影响了硫酸铜的结晶和质量;而经过本工艺处理后铁的含量可降至0.01g/L以下。工艺分为两步进行,第一步,先用氨水调pH=1.5左右,且在反应过程中保持溶液pH值在1.0～1.5之间,温度在90～95℃之间,用活性炭、亚硝酸钠作为催化剂,用空气氧化,反应3h,生成黄铵铁矾,进行初步除铁;过滤分离出黄铵铁矾,第二步在pH=1.8～2.2用H2O2氧化剩余的Fe2+至Fe3+,进一步除铁,并升温至85～90℃之间,反应3h,除铁率达99%以上,溶液中铁小于0.01g/L。关键词:硫酸铜;黄铵铁矾;双氧水;除铁中图分类号:TQ115文献标识码:A目前,工业上利用黄铜矿生产硫酸铜生产流程如图1所示:在浸取过程中由于Fe2O3与CuO溶解于硫酸的速度存在很大的差异,因此可将两者分离。但由于矿石在沸腾炉中灼烧的过程中,有些颗粒较大的或与氧接触机会较少的矿石不能被完全氧化。其中的铁以FeO或其他形式存在于被浸取的固体中,但多以Fe2O3形式存在。硫酸铜母液中Fe2+的主要来源是FeO,虽然矿石中绝大部分的铁已经被除去,但其在硫酸铜母液中的铁含量还是很高,约为16g/L。此种条件下结晶析出的硫酸铜的含量在92%～96%之间,质量差,价格低,制约了企业的经济效益和发展,因此除铁是势在必行。图1硫酸铜生产工艺示意图1实验1.1实验原理硫酸铜浸取液中含铁量很高,酸度(pH=0.6～0.8)也很高,一般的方法不易将其除去,并且硫酸铜第17卷第3期2003年9月济南大学学报(自然科学版)JOURNALOFJINANUNIVERSITY(Sci.&Tech1)Vol.17No.3Sep.2003?1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net浸取液中除含有大量Fe2+外,还有少量的其他金属杂质,如Sn2+、Cd2+、Pb2+等。在很多的无机盐工业生产中都存在除铁问题。除铁工艺众多,有氢氧化铁法、亚硫酸盐法[1]、磷酸盐法、赤铁矿法[2]、针铁矿法[3]和黄钾铁矾法。黄钾铁矾法是上世纪60年代澳大利亚电锌公司里斯登电锌厂经过多年试验研究之后发展起来的一种除铁方法。黄钾铁矾法在常压下进行,对设备无特殊要求,并且铁矾渣易于过滤和洗涤。本实验采用黄铵铁矾法。黄铵铁矾在其晶种的诱导下,可在pH=1.1～1.6条件下析出[4]。采用黄铵铁矾法比较适合于低pH值条件下除铁。该过程需要加入少量的活性碳、亚硝酸钠作为催化剂[5],使二价铁更容易被氧化为三价铁,有助于黄铵铁矾的形成。有关化学方程式如下:3Fe2(SO4)3+6H2O=6Fe(OH)SO4+3H2SO44Fe(OH)SO4+4H2O=2Fe2(OH)4SO4+2H2SO42NH3+2H2O+2Fe(OH)SO4+2Fe2(OH)4SO4=(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓采用黄铁铵法的另一个优点是由于黄铵铁矾的特殊晶形,可以吸附多种金属离子,如Sn2+、Cd2+、Pb2、Zn2+等[6],大大降低了溶液中杂质离子的含量,有助于硫酸铜纯化。采用黄铵铁矾法先将铁的浓度降低至0.5g/L左右,但这仍达不到分析纯标准,我们再采取第二步除铁方案:即用H2O2氧化剩余的Fe2+至Fe3+沉淀过滤除去,经处理后铁的浓度可降至0.01g/L。1.2仪器与药品仪器:1000mL三颈瓶;恒温水浴;空气压缩机;电动搅拌器;721-型分光光度计。