本发明涉及危险废物资源化处理领域，更具体地，涉及一种亚铁催化转化提取铁矾渣中有价重金属的方法。
背景技术：
铁矾渣是一种在锌冶炼过程中形成的净化渣，其主要成分为沉铁过程中形成的黄铁矾，铁矾渣具有含水量高、含铁量低、渣量大、酸性强、硫和重金属离子含量高、稳定性差等特点。其中，锌，镉，铜，银，砷等有价或有害重金属元素会以吸附、包埋或混晶等多种形式与铁矾渣共存。由于黄钾铁矾本身结构的特点，这些重金属在堆存或填埋过程中很容易溶出，对环境造成威胁，根据环境保护部于2016年3月30日公布的《国家危险废物名录》，铁矾渣属于有色金属冶炼废物，危废代码321-005-48，危险特性为毒性。
目前铁矾渣的处理方法通常是在沉铁后进入酸洗环节，洗出溶解态、吸附态等弱结合形态的重金属。然而，由于还有大量重金属以包埋、混晶等方式与铁矾渣共存，难以通过简单酸洗进行提取，致使重金属提取效率不高。虽然目前有研究采用湿法、火法、火法-湿法联合法处理铁矾渣以进一步回收重金属。如cn107324358a一种铁矾渣低温分解及分别回收资源的方法；cn107254585a一种从铁矾渣中回收锌、铟、铁、镓的方法；微波辅助浸出铁矾渣中锌的试验研究[j].湿法冶金,2017,36(3):188-192.，但这些方法需经过多步浸出、萃取、焙烧、热分解等环节，均存在药剂消耗量大、能耗高、处理成本高、二次污染等问题。因此，目前亟需研究一种清洁绿色的方法促进铁矾渣中金属的提取，既减少对环境的污染，又能回收金属资源，具有实际应用的价值。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种亚铁催化转化提取铁矾渣中有价重金属的方法本发明提供的方法，解决了现有技术中铁矾渣中有价金属的提取效率不高的问题，且药剂消耗量小，能耗低，有效降低了处理成本，具有较高的实际应用价值。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种亚铁催化转化提取铁矾渣中有价重金属的方法，包括以下步骤：
1)亚铁催化转化：将待处理铁矾渣与含有fe2+的溶液混合，用ph调节剂调节反应体系的ph至6～8，在无氧条件下进行反应，固液分离后，得到转化后固体铁矾渣；
2)酸提取：将步骤1)所得转化后固体铁矾渣与酸混合进行反应，固液分离，得到上清液和处理后固体铁矾渣。
优选的，所述ph调节剂包括naoh、koh中的一种或组合。
优选的，所述fe2+在步骤1)的反应体系中的浓度为5mm～50mm。
优选的，步骤1)的反应体系中，固液比为1：1～20g/l。
优选的，步骤1)中，所述反应的时间为1～7天。
优选的，步骤2)中，所述酸包括硫酸、硝酸、醋酸、盐酸中的一种或多种，当然并不限于此处所列举的酸，只要可实现将步骤2)的反应体系调节至较低的ph值即可。
优选的，步骤2)的反应体系中，ph值为1～3；固液比为1：1～50g/l。
优选的，步骤2)中，所述反应的时间为1～24小时。
优选的，所述待处理铁矾渣为湿法炼锌浸出、沉铁、酸洗工艺后得到的铁矾渣。
优选的，所述有价重金属包括铜、锌、铅、砷、铟、锰、铝、铋中的一种或多种，可根据实际铁矾渣组成而定。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的方法，通过将铁矾渣置于亚铁溶液中，同时调节ph至6～8，并在无氧条件下进行催化转化，使得以吸附、包埋或混晶等多种形式与铁矾渣共存的多种有价或有害重金属元素发生内部迁移到铁矾渣表面，从而可大幅提高铁矾渣中有价重金属的提取，效果显著；促进了铁矾渣的减量化，有利于铁矾渣后续处理流程中铁资源的回收利用。
(2)以亚铁溶液作为催化剂，不引入新的杂质，避免了二次污染。
(3)催化转化反应在常温中性条件下进行，节省了能耗和药剂量，处理成本低，具有较高的实际应用价值。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例中所使用的铁矾渣为湿法炼锌浸出、沉铁、酸洗工艺后得到的铁矾渣，对铁矾渣进行xrf检测，分析其中元素含量，如下表1所示，由表1可知，铁矾渣中的重金属主要是为zn、pb、cu，因此这三种金属为实施例中提取的目标元素。
表1铁矾渣的元素含量
对比实施例
本实施例研究了未经亚铁催化转化的铁矾渣在酸提取过程重金属的释放，具体酸提取条件：将醋酸直接加入至酸洗后的铁矾渣中，控制反应体系的ph为3，固液比为1g：25l，反应时间为24小时；反应完成后，进行固液分离，测得上清液中各重金属的释放量如下表2所示。
表2未经亚铁催化转化的铁矾渣中重金属的释放浓度
实施例1
本实施例对比了亚铁催化转化铁矾渣过程中不同亚铁浓度对酸提取过程重金属释放的影响
将酸洗后的铁矾渣分别与不同浓度的fe2+溶液混合，再通过加入mops缓冲液和naoh调节控制反应体系的ph为7，固液比为20g/l，fe2+的浓度分别为10mm、30mm；排出反应体系的氧气并进行密封，进行7天转化反应，反应后进行固液分离；余下的固体用醋酸调节ph至3进行重金属的提取，控制固液比为25g/l，反应时间为24小时。反应完全后进行固液分离，得到上清液和处理后固体铁矾渣；上清液中重金属的浓度如表3所示，与表2对比可知，采用10mmfe2+进行催化转化后，铅和铜的提取率可分别提高16倍和6倍，而采用30mmfe2+进行催化后，铅和铜的提取率可分别提高8倍4倍，效果十分显著。结果表明亚铁的加入十分有利于铁矾渣中重金属的提取，且在10mm亚铁条件下效果更佳。而在10mm和30mm亚铁进行下转化反应后，铁矾渣中zn在酸提取过程中的释放量相近。这可能是由于zn在铁矾渣中以较稳定的铁酸锌的形式存在，难以提取出来。
表3不同亚铁浓度催化转化后铁矾渣中重金属释放浓度
实施例2
本实施例为亚铁催化转化铁矾渣过程中不同转化时间对酸提取过程重金属释放的影响。
将酸洗后的铁矾渣中加入至fe2+溶液中，并加入mops缓冲液和naoh调节控制反应体系的ph至7，固液比为20g/l，fe2+的浓度为10mm；即使得fe2+溶液、mops缓冲液、naoh溶液和酸洗后的铁矾渣形成的反应体系中ph为7，固液比为20g/l，fe2+的浓度为10mm；然后排出反应体系的氧气并进行密封，分别进行转化反应不同时间(1天、3天)，再进行固液分离，余下的固体用醋酸调节ph为3进行重金属的提取，使固液比为25g/l，反应时间为24小时。表4为亚铁催化转化反应1天，3天后在酸提取过程中重金属的释放。与表2对比可知，转化1天后，铅和铜的提取率可提高8倍和4倍，转化3天后，铅和铜的提取率可提高10倍和5倍，效果十分显著，表明亚铁的加入十分有利于铁矾渣中重金属的提取，且在转化3天的条件下效果更佳。
表4不同转化时间后铁矾渣中重金属释放浓度
需要说明的是，以上具体实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，如亚铁催化转化中的反应时间、体系的ph值、固液比、fe2+的浓度；酸提取步骤中的反应时间、体系的ph值、固液比以及调ph的试剂等都不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，本发明可以按发明内容的任一方式实施，只要能保障亚铁催化转化和酸提取过程中充分转化和充分混合即可。
综上，本发明提供的方法，可大幅提高铁矾渣中有价重金属的提取，效果显著；促进了铁矾渣的减量化，有利于铁矾渣后续处理流程中铁资源的回收利用；以亚铁溶液作为催化剂，不引入新的杂质，避免了二次污染；且反应在常温中性条件下进行，节省了能耗和药剂量，处理成本低，具有较高的实际应用价值。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。