磁流体晶核诱导结晶净化技术及其应用进展
报告人：孙伟教授
单位：中南大学
资源加工与生物工程学院
Contents
1、磁流体晶核诱导结晶净化技术开发的背景
2、什么是磁流体晶核诱导净化技术—理论基础
3、磁流体晶核诱导除铁技术在金川镍浸出液中的应用
4、磁流体晶核诱导除铁技术在驰宏锌锗锌浸出液中的应用
5、磁流体晶核诱导提铬技术在银亿电镀废液中的应用
6、磁流体晶核诱导净化技术在工业水处理中的应用
一 磁流体晶核诱导净化工艺开发的背景
黄铁矾
针铁矿
Iron removal
其它
赤铁矿
能耗、成本高
渣量大、环境污染很严重
条件苛刻、过滤
性能差
成本高
高效
环保
二什么是磁流体晶核诱导净化技术—理论基础?
——The mechanism of the technology
磁流体晶核诱导除铁工艺技术原型
净化液
调浆
渣层磁性晶种
颗粒团聚
磁性晶核表面晶体结构
晶核半径
表面活性
△G
△Gs
△Gv
△G
r
r e
r c
磁性晶核表面性质
磁性晶核对沉淀结晶过程的影响
1
10
100
1000
1
234567
8910V o l u m e /%
Particle size /um
Magnetic seed
Para-goethite Iron residue
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.20.00.20.40.60.81.01.21.4
1.61.8
2.0 Magnetic seed Para-goethite Iron residue
V o l u m e /%
Particle size /um
核-壳状结构
Particle size analysis of
magnetic seed-induced crystallization
Fine particles (<1μm)
Reference ：
Haisheng Han , Wei Sun, Yuehua Hu, Honghu Tang. Magnetic separation of iron precipitate from nickel sulphate solution by magnetic seeding Hydrometallurgy 156:182-187.（2015）
Iron precipitation on crystal seed
Magnetic flocculation
core-shell
structure
磁流体晶核诱导除铁过程
三磁流体晶核诱导除铁技术在金川镍浸
出液中的应用
金川镍冶炼厂除铁工艺现状
加压浸出液“赤铁矿法”电解阳极液“中和水解-黄钠铁矾”
加压浸出渣含镍
10-20%，浸出率较
低；
在提高浸出率的同时，大量铁进入浸
出液，铁渣过滤性
差；
铁以赤铁矿形式进入浸出渣；
浸出渣需要循环处理，冶炼成本高，
同时限制了产能。
工艺流程长、效
率低、能耗高
（两段除铁、碱
耗酸耗大、设备
复杂）；
一段中和水解过
滤性差，过滤压
力大，铁渣吸附
夹带严重；
黄钠铁矾渣大量
堆积、环境污染
严重。
新工艺
大颗粒结晶磁团聚
途
径
磁流体除铁试验设备
磁流体晶核诱导除铁效果
Samples / elements Ni Cu Fe Co S
Leaching solution
(g/L)144.540.0628.54 1.20 Qualified liquor (g/L)123.560.0450.008 1.20 Iron residues /%0.760.06552.890.033 1.68Iron residues after roasting under 600℃ /%
0.83
0.071
63.32
0.035
0.23The settling of goethite precipitates
in 30 min
The magnetic flocculation and
fast settling in 2 min
网捕微细颗粒
压缩沉降层
铁渣可以作为钢铁冶炼厂生产原料
除铁过程中镍的损失机制
2.0 2.5
3.0 3.5
4.0 4.5
60
657075808590
95100R e c o v e r y o f N i /%
pH
010
2030
405060
7080
90
100
C r y s t a l l i n i t y /%
2
4
6
8
S p e c i f i c s u r f a c e a r e a /(m 2/g )
核-壳大颗粒
镍的损失率与pH 及比表面积关系
胶体
晶体
胶态区
结晶区
过渡区
镍损失最少
Reference ：Yue T, Han H, Sun W, et al. Low-pH mediated goethite precipitation and nickel loss in nickel hydrometallurgy[J]. Hydrometallurgy, 2016
四磁流体晶核诱导除铁技术在驰宏锌锗锌
浸出液中的应用
驰宏锌锗磁流体除铁工业化生产调试驰宏会冶一段中和除铁和二段中和除铁工段
驰宏锌锗磁流体除铁工业化生产调试
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
6月29日
6月20日
6月2日
5月27日
5月22日
5月17日
5月12日
5月7日
中中中中中中中中 %
5月2日
除铁渣中锌品位——锌损失降低
•浸出液铁1.0-3.0g/L降至0.1mg/L以下，铁渣过滤性能好•添加磁种，可在低pH完成除铁，渣锌品位降低1%-1.5%；
调试前
调试后
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
7月10日
7月5日
7月1日
6月25日
6月20日
6月1日
5月20日
5月10日
5月1日
4月20日
4月10日
二中二二中二 m g /L
中和除铁后液锗含量 ——锗去除率提高
调试前
调试后
五磁流体晶核诱导提铬技术在银亿含铬
废液中的应用
含铬废液中铬资源提取
含铬废液
高浓度铬离子
净化困难、效率低铬资源浪费
污染严重、环保
要求高
制约镍、铜、钴提取
磁
流
体
铬离子进入铁渣形成富含高品位铬
的铁矿，作为铬铁矿产品开路
样品Fe Cr Ni 提铬前液/(g/L)9.987.31 5.59提铬后液/(g/L)0.640.69 4.61沉淀渣/%
43.22
19.64
0.23
富铬铁矿
快速沉降分离效果
大颗粒包裹体结构
表面能谱分析
流程短效率高成本低
六磁性晶核诱导结晶净化技术在工业水处
理中的应用
工业废水中重金属离子—磁流体净化time
超声波
磁性晶核
去除物
磁分离与磁性晶核的循环循环回用
Metal Content mg/L
Cu200 Fe200 Ni200 Pb200 Zn200Metal
Content
mg/L Cu<0.01 Fe<0.01 Ni<0.01 Pb<0.01 Zn<0.01
重金属废水净化液
Metal Content mg/L
Fe (%)54.02 Cu (%)0.24 Ni (%)0.45 Pb(%)0.37 Zn(%)0.36沉淀渣XRF检测
工业废水中固体悬浮物—磁流体净化项目
总固体悬浮物含量(mg/L)处理前
10600处理后25.5
煤泥水及磁性晶核处理后的煤泥水及沉降渣
磁絮凝处理
芦岭煤泥水高效净化。