随着优质锌矿产资源日益枯竭,在我国分布较为广泛的难选冶高铁闪锌矿资源的开发和利用越来越受到人们的重视。热酸浸出-赤铁矿法能显著改善高铁闪锌矿常规湿法冶炼工艺的不足之处,本论文以高铁硫酸锌溶液为研究对象,开展了高铁闪锌矿浸出液赤铁矿法除铁的实验研究,主要研究工作及成果如下:(1)对硫酸亚铁溶液开展了赤铁矿法除铁的实验研究。考察了亚铁离子浓度、温度、时间、硫酸锌浓度对除铁过程的影响规律,并结合多种分析测试手段对赤铁矿渣的物理化学性质进行了表征。结果表明:除铁率随初始铁离子浓度的升高而降低,随温度、时间和硫酸锌浓度的升高而增加。赤铁矿渣中铁含量(>60%)随温度的升高而增加,渣中的硫含量(<1%)随温度的升高而降低。渣率为理论值的80%至95%。为达到较高的除铁率(>90%),并产出低亚铁离子浓度的除铁后液,170℃、185℃和200℃适宜处理物料的亚铁离子浓度分别为25g/L、30 g/L和35 g/L。(2)结合硫酸亚铁除铁实验的相关数据,开展了高铁闪锌矿浸出液赤铁矿法除铁的实验研究。考察了温度、晶种、时间、氧分压、硫酸锌浓度、硫酸镁浓度对除铁反应的影响,得到的优化技术参数为:反应温度190℃、反应时间3 h、氧分压0.3 MPa、晶种用量20g/L、锌离子浓度小于100g/L、镁离子浓度小于10g/L。在此条件下,可以达到95%以上的除铁率,渣中铁含量高于50%、硫含低于5%,除铁后液铁含量低于2.5g/L。(3)硫酸亚铁溶液采用赤铁矿法处理只产出氧化铁,且该物相不随温度、时间、初始硫酸亚铁浓度的变化而变化。但赤铁矿渣的物理化学性质与温度和初始亚铁离子浓度关系密切,升高温度会减小赤铁矿晶体的颗粒大小并增加其比表面积,但可以得到颗粒分散较好、界面清晰、形貌稳定的晶体。增加初始硫酸亚铁的浓度会减小晶体的颗粒大小并增加其比表面积。(4)高铁闪锌矿浸出液在赤铁矿法除铁过程中较容易生成诸如铁矾和针铁矿等的亚稳态相。升高反应温度、延长反应时间可以有效地转化钠铁矾和部分的钾铁矾;增加初始硫酸盐浓度可以实现针铁矿向赤铁矿的转化,降低渣中的硫含量;增加晶种用量可以有效地提高赤铁矿晶体的结晶质量。赤铁矿渣的粒度随硫酸盐浓度的升高而降低,比表面积随硫酸盐浓度的升高而增加。(5)在优化的技术参数条件下,采用赤铁矿法处理高铁闪锌矿浸出液可产出有害元素较少、渣量较小、环境友好的铁渣。除铁前后杂质离子的分布和走向规律如下:Zn的入渣率0.5%~1%,In的入渣率在37%左右,Mg的入渣率小于0.1%,F的入渣率66%,Cl的入渣率小于1%,Mn的入渣率小于0.2%,Ni的入渣率约50%,K、Ca的入渣率大于95%,Na的入渣率约50%,Zn以ZnSO4的形式存在,Mg以夹带的方式存在于渣中,渣相中的S主要来自于铁矾渣、未溶解的硫酸盐和吸附于赤铁矿表面的S。