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采用新方法、新技术、新工艺,充分利用工业废渣中的金属,开发功能材料,是工业废渣再利用的发展方向。本文以湿法炼锌厂浸出液除铁所产生的黄钾铁矾渣为原料,制备较高产品附加值的软磁锰锌铁氧体前驱粉料。锰锌铁氧体材料是现代电子工业及信息产业的基础材料,随着通讯技术、计算机技术的发展,铁氧体的需求量将会大量的增加。如果将上述废渣综合回收利用,制备出合格的锰锌铁氧体粉料,将会产生巨大的经济、社会和环境效益。本文研究了黄钾铁矾渣热酸直接浸出和浸出液净化工艺,以及利用共沉淀法制得软磁锰锌铁氧体前驱粉料,主要完成以下几方面的研究工作:1)通过对黄钾铁矾渣中铁锌物相组成进行分析,选择热酸直接浸出提取黄钾铁矾渣中铁锌工艺。研究表明:铁矾渣中的锌有54.13%是以铁酸锌形式存在,而铁酸锌在铁矾渣中质量百分比为17.50%。热力学计算得出,热酸有效浸出ZnO·Fe2O3的硫酸质量浓度需维持在69.09g/L以上。热酸直接浸出最佳工艺条件是:铁矾渣在液固比5:1时用225g/L的硫酸溶液95℃浸出2.5 h,Fe、Zn的浸出率达到96%以上。浸出反应过程中没有发生电子转移,仅靠消耗溶液中的H+,动力学研究表明,浸出反应的活化能为108.99 kJ·mol-1,浸出速率受浸出剂浓度、反应温度和反应时间影响,为化学反应控制步骤。2)热力学研究表明,在复杂MeS04体系下,金属还原剂铁粉可实现浸出液中Fe3+的彻底还原,采用硫化沉淀和氟化沉淀可选择性去除Cu、Cd和Ca、Mg等离子。实验确定浸出液铁粉还原的优化工艺条件为:反应温度80℃,时间2 h,搅拌速度150~200r/min,铁粉加入量为理论量1.15倍。该条件下,浸出液中Fe3+全部被还原,溶液中杂质Cu2+的质量浓度降到了1 mg/L,去除率在99%以上,而杂质Cd2+的去除率仅为17%。除Cu2+、Cd2+工艺是在浸出液还原后期直接加入适量(NH4)2S进行硫化沉淀,其优化条件为:(NH4)2S的加入量为理论量1.4倍,硫化沉淀时间30 min。该条件下,杂质Cd2+的去除率在98%以上。氟化沉淀除钙镁综合实验中,溶液中杂质Mg2+、Ca2+的平均去除率分别为96.73%和76.67%。3)共沉粉制备:浸出液经还原、净化除杂后得到的纯净MeSO4溶液补纯率较低(不考虑锰),各金属离子补纯率在1%左右,平均补纯率仅为0.47%。以NH4HCO3为沉淀剂,进行了共沉淀综合实验,实验结果显示,Zn2+、Mn2+及Fe2+三种主体离子的沉淀率均较高,共沉分主成分实际配比符合锰锌铁氧体的理论配比,相对误差值均控制在±1%范围之内,多槽共沉淀粉混合使用更有利于配比的相互调整。效益分析表明:每处理1吨黄钾铁矾渣,消耗能源及原材料费用估算为6990.8元,得到高品质共沉粉产值为26844元,并附加得到高品位的硫化铜镉渣,经济效益显著。