Page 187 - 化工工艺理论及技术
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第六章 我国现阶段湿法冶金工艺技术研究进展
后期由于沉铁过程产出硫酸：
FeSO 4 ·nH 2 O（s）=FeSO 4 （aq）+nH 2 O （7）
2FeSO 4 （aq）+1/2O 2 +H 2 SO 4 =Fe 2 （SO 4 ） 3 （aq）+H 2 O （8）
Fe 2 （SO 4 ） 3 （aq）+3H 2 O=Fe 2 O 3 （s）+3H 2 SO 4 （aq） （9）
硫酸亚铁离子的氧化反应是赤铁矿除铁工艺的关键环节，不同温度、亚铁离
子浓度和酸度条件下均存在着硫酸亚铁结晶（FeSO 4 ·nH 2 O）的问题，CHENG
等研究指出，硫酸亚铁在高温下的溶解度较低，其结晶的重溶解是亚铁离子氧化
水解沉淀的动力学限制环节。
（二）赤铁矿法除铁过程动力学研究
高温下硫酸铁水溶液体系中物种与溶液中的硫酸黏度以及锌、镁离子浓度密
切相关，硫酸盐加入可降低赤铁矿的溶解度。CHENG 指出 200℃时三价铁水解
为赤铁矿的反应为一级动力学反应，依赖反应程度和酸含量以及 Fe（Ⅲ）的浓度。
岳明等的研究证实了将三价铁直接水解沉淀为赤铁矿的方法，但该方法必须保持
较低的三价铁浓度以便减少碱式硫酸铁的生成。
DREISINGER 等对高温氧压下亚铁离子的氧化 - 水解 - 沉淀的动力学进行
了研究，建立了硫酸亚铁的氧化 - 水解速率模型，阐述了硫酸锌、硫酸和硫酸氢
根的存在将降低溶液中游离硫酸根的含量，从而影响二价铁的氧化行为。之后
BALDWIN等对DREISINGER等建立的二价铁氧化—水解速率模型进行了优化，
指出亚铁离子生成赤铁矿的氧化 - 水解过程为动力学二级反应，其限制环节为体
系内可溶解氧的扩散。但上述模型只是考虑了亚铁离子的氧化和三价铁离子的水
解两个环节，未考虑高温水溶液中硫酸盐（硫酸亚铁、硫酸锌等）的溶解度以及
硫酸盐的结晶及重新溶解。
二、赤铁矿法除铁过程行为研究
赤铁矿沉铁过程首先是硫酸亚铁的高温结晶，以及伴随亚铁氧化和三价铁沉
淀，进而发生硫酸亚铁的重溶解。沉铁前液中的钾、钠影响赤铁矿渣含铁量，沉
铁前液中的硫酸根含量影响除铁后液中的铁含量，沉铁前液中的锌含量影响除铁
后液中的亚铁含量。赤铁矿沉铁过程生成大量铁矾，是导致铁渣含铁低的主要原
因。但有利于系统钾、钠的开路与平衡，稳定运行后，钾、钠的影响将消除，同
时可维持体系较低的钾、钠含量。同时赤铁矿除铁过程可有效促进氟的平衡。
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