湿法炼锌副产铁酸锌的制备及其性质和应用性能研究

Zinc ferrite with spinel crystal structure is used widely for its excellent properties such as soft magnetic, absorbing wave, catalysis, photoelectric conversion, high-temperature resistance, anti-corrosion and non-toxic and so on. The traditional production method of zinc ferrite has some disadvantages such as high cost of raw materials, complex process, small yield and high price of production. Zinc ferrite is produced as a zinc hydrometallurgy by-product which exists in acid leaching slag and influences zinc recovery. At present, the process with damaging the crystal structure of zinc ferrite is carried out for recovering zinc from leaching residue. The questions are complex process, high energy and material consumption and environmental pollution, etc. Under not destroying the crystal structure of zinc ferrite, this project intends to study purification of zinc ferrite from zinc leaching slag and to utilize zinc ferrite as a zinc hydrometallurgy by-product. At last, the new zinc ferrite preparation process with low cost, short process and low energy consumption will be obtained, and the application products using zinc ferrite will be produced in laboratory. Research contents are as followings. (1)Study on property and formation mechanism of zinc leaching residue. (2)Research of separable characteristics, separation mechanism and process of zinc ferrite from leaching slag. (3)Property characterization and comparative study of zinc ferrite products. (4)Study on trial-produce of zinc ferrite application product and their performances. This project has important realistic significance, academic value and originality.

铁酸锌具有尖晶石型晶体结构，具有良好的软磁特性、吸波特性、催化性能、光电转换性能、耐高温、耐腐蚀、无毒等性能特点，用途广泛。传统法生产铁酸锌存在原料成本高、生产工艺复杂、产量小、价格高等问题。锌湿法冶炼副产大量铁酸锌，并残留在酸性浸出渣中，影响锌冶炼回收率。现有采用破坏铁酸锌结晶结构而回收浸出渣中锌的方法存在工艺复杂、能源和材料消耗大、环境污染等问题。为高效绿色利用锌湿法冶炼中副反应生成的铁酸锌，本项目拟在不破坏铁酸锌结晶结构的前提下，研究从锌浸出渣中分离提纯铁酸锌，得到低成本短流程节能降耗型铁酸锌产品制备新工艺，并试制该副产铁酸锌的应用产品。具体研究内容包括：（1）锌冶炼浸出渣的物性及形成机理研究；（2）浸出渣中铁酸锌的可分离特性、分离机理及分离提纯工艺研究；（3）铁酸锌产品的物性表征、比较及形成机理研究；（4）铁酸锌应用产品的试制及其性能研究。项目具有重要的现实意义、学术价值和原创性。

铁酸锌具有尖晶石型晶体结构，具有良好的软磁特性、吸波特性、催化性能、光电转换性能、耐高温、耐腐蚀、无毒等性能特点，用途广泛。传统法生产铁酸锌存在原料成本高、生产工艺复杂、产量小、价格高等问题。锌湿法冶炼副产大量铁酸锌，并残留在酸性浸出渣中，影响锌冶炼回收率。现有采用破坏铁酸锌结晶结构而回收浸出渣中锌的方法存在工艺复杂、能源和材料消耗大、环境污染等问题。为高效绿色利用锌湿法冶炼中副反应生成的铁酸锌，本项目在不破坏铁酸锌结晶结构的前提下，研究了试验原料的物性特征，浸出渣中铁酸锌的可分离特性、分离机理及分离提纯工艺，铁酸锌产品的物性表征、比较及其形成机理以及铁酸锌应用产品的试制及其性能。通过研究，弄清了试验原料性质特征及硫酸浸出规律，获得了制取铁酸锌的最佳工艺条件，在该条件下可以将锌焙砂硫酸浸出渣中的铁酸锌提纯到83~86%。研究提出的保温沉降—高温水洗—添加剂焙烧的方法实现了浸出渣中铁酸锌的高效提纯；保温沉降—高温水洗循环一次可将浸出渣中铁酸锌含量提高至94.5%，再加入添加剂焙烧，可将铁酸锌含量提高至98.9%，提纯效果明显。利用铁酸锌溶解计算方法，研究了纯铁酸锌与提纯铁酸锌的溶解规律，弄清了铁酸锌分离提纯机理。同时，利用纯矿物焙烧法制备出铁酸锌产品，搞清了两种铁酸锌产品性状、性质差别；对提纯铁酸锌产品进行磨细处理，可以有效改善产品粉体性状，有利于其后续工业应用。此外，采用锌冶金副产铁酸锌产品作为防腐颜料是可行的，使用该铁酸锌颜料能明显增加涂料涂层的硬度和附着力，且其涂层的耐酸性、耐碱性和耐盐水性也随着颜基比的提高明显增强。总之，项目围绕锌冶金副产铁酸锌在不破坏晶体结构前提下的高效回收利用，开展了系统性创新性研究，得到了低成本短流程节能降耗型铁酸锌产品制备新工艺，并试制出该副产铁酸锌的应用产品，成果原创性较强强，具有较好的学术价值，为进一步实现锌冶金副产物资源化工业利用，奠定了重要的方法和技术基础。