针铁矿晶体结构

针铁矿是含水氧化铁的主要矿物之一，一般称为α 型一水氧化铁，其组成为α－Fe₂O_3·H₂O或 α－FeOOH。针铁矿法除铁是使溶液中的Fe³ 形成与天然针铁矿在结晶和化学成分上相同的化合物沉淀，反应式为：

Fe³ 2H₂O——FeOOH 3H

在酸度不高、温度不高于140℃ 条件下，根据热力学数据，Fe³ 的水解产物应是针铁矿而不是胶状氢氧化铁，但当溶液中pH较大、同时Fe³ 浓度较高时，水解产物大多是或都是不易过滤的胶状氢氧化铁。因此，为了避免在针铁矿法除铁过程中产生胶体Fe(OH)₃，必须严格控制溶液的pH和Fe³ 浓度。

实际上，针铁矿法除铁主要是两条途径，即部分水解法和还原－氧化法。

部分水解法是将含Fe³ 的溶液缓慢而均匀地加入到具备水解条件的溶液中，加入速度要不大于Fe³ 的水解速度，使铁以针铁矿形成沉淀。

还原－氧化法则是先将Fe³ 还原成Fe² ，然后在水解条件下再将Fe² 缓慢氧化为Fe³ ，为了控制溶液中 Fe³ 的浓度，氧化速度不能大于其水解速度。实际反应为：

Fe² 1/2O₂ 3H₂O——2FeOOH 4H

由于针铁矿沉淀形成的同时伴随着酸度的提高，因而无论是部分水解法还是还原－氧化法，都必须加入碱性物质中和，以控制pH的变化。

在20 世纪70 年代澳大利亚电锌公司(Electrolytic Zine)研究出了一种新的针铁矿法，简称EZ法，并且用于工业生产种。这种方法是将浓Fe³ 的溶液与中和剂一起均匀地加入到加热且强烈搅拌的沉铁槽中，Fe³ 的加入速度等于针铁矿沉铁速度，因此溶液中Fe³ 的浓度低,，所以得到的铁渣组成为Fe₂O_3·0.64H₂O.0.2SO₃，被称为类针铁矿。

针铁矿法沉铁的优点有：1.铁沉淀完全,溶液最后含Fe³ 低于1g/L；2.铁渣为晶体结构，过滤性能好；3.沉铁的同时，可有效地除去砷、锑、锗,并可除去溶液中大部分(60%~80%)氧。

针铁矿法沉铁的缺点有：1.EZ 法中和酸需要较多的中和剂；2铁矿含有一些水溶性阳离子和阴离子(即12%SO₄^2-或6%Cl ^-)，有可能在渣堆存时渗漏而污染环境；3.对沉铁过程PH 的控制要比黄钾铁矾法严格。2100433B

针铁矿是在20世纪60年代由比利时老山公司（Vieille Mentagne）研究成功，简称VM法。

Fe³ 的沉淀过程受温度影响。低温下，控制一定的pH可生成Fe（OH）₃沉淀，当温度升高到90摄氏度以上时，控制一定的pH可生成FeOOH（针铁矿），当温度升高到150摄氏度时，可生成Fe₂O₃(赤铁矿）。

在较低酸度(pH=3~5)、低Fe³ 浓度(低于1g/L)和较高温(80~100%C)的条件下，浸出液中的铁可以呈稳定的化合物针铁矿(Fe₂O₃·H₂O或a-FeOOH)析出。如果从含Fe³ 浓度高的浸出液中以针铁矿的形式沉铁,首先要将溶液中的Fe³ 用SO₂或ZnS还原成Fe² ，然后加ZnO调节PH 至3~5，再用空气缓慢氧化，使其以针铁矿的形式析出。:

VM法包括Fe³ 的还原和Fe² 的氧化两个关键作业，沉铁率可达90%。即把含Fe³ 的溶液用过量15%~20%的锌精矿在80~90^C下还原成Fe² 状态，其反应为

2Fe³ 十ZnS=Zn² 十2Fe² 十S⁰

其还原率达90%以上,随后在80~90"C以及相应Fe² 状态下中和PH 为2~3.5，用空气氧化沉铁，主要反应为

2 Fe² 十0.5O₂ 十H₂O 十2ZnO-=2FeOOH 十2Zn²

沉铁总反应为

2FeSO₄ 0.5O₂ 十2ZnO H₂O--2FeOOH 十2ZnSO₄

针铁矿沉铁技术条件为:85~90^C,pH3.5~4.5，分散空气，添加晶种,Fe³ 初始浓度1~2g/L，3~4h。2100433B