湿法炼锌过程面临的有害铁渣减排及伴生铁资源高效利用已引起行业内高度重视。与黄钾铁矾渣和针铁矿渣相比,赤铁矿渣由于铁含量高,存在极大潜力作为副产品销售给炼钢、水泥制造以及涂料行业,从而实现铁资源化利用。硫含量是影响赤铁矿品质并实现其资源化利用的重要因素之一。本论文以高铁硫酸盐溶液为研究对象,开展了赤铁矿法除铁过程中铁矾的生成与转化研究,主要研究工作及成果如下:(1)在FeS04-Na2S04-H20体系中考察了温度、时间、Na2S04浓度、晶种用量、始酸浓度等因素对赤铁矿法除铁,亚稳态铁物相转变及S吸附转化行为的影响规律。实验结果表明:升高温度、延长反应时间、降低始酸浓度、控制Na2S04浓度不仅有利于提高除铁率,而且能有效抑制铁矾的生成并促使其向赤铁矿转化,减少硫酸根的化学吸附。晶种的加入可有效降低溶液中Fe3+的过饱和度,抑制铁矾的生成,获得表面光滑致密且性质稳定的赤铁矿。在反应温度为180 ℃,反应时间3 h,氧分压0.4 MPa,晶种15 g/L,Na2S04浓度0.15 mol/L的条件下,除铁率达95%以上,渣含铁65.8%,硫、钠含量为1.42%、0.067%,获得了高品质赤铁矿。(2)在FeS04-Na2S04-ZnS04-H20体系中考察了反应温度、硫酸锌浓度、反应时间、亚铁离子浓度对赤铁矿法除铁及亚稳态铁物相转变行为的影响规律。实验结果表明:高温条件下,硫酸锌浓度过高会导致赤铁矿晶体的结晶度变差,影响其稳定性的同时会使渣中Fe含量降低,Zn、S含量升高。硫酸盐浓度过高还会影响溶液中氧气溶解量和离子迁移速度,使除铁后液中存在着大量未被氧化的Fe2+,导致除铁率降低。初始亚铁浓度还会对沉铁渣的形貌有显著的影响。初始亚铁浓度过高,会导致赤铁矿晶形变差,颗粒较为分散且呈无定形状。(3)在反应温度190 ℃,时间3h,氧分压0.4MPa,晶种用量15g/L,硫酸亚铁浓度30 g/L,硫酸锌浓度100 g/L,硫酸钠浓度0.15 mol/L的条件下,FeS04-Na2S04-ZnS04-H20体系中除铁率达95.5%,渣中铁含量高于60%、硫含低于1.5%,锌含量低于0.6%,沉铁渣中只有赤铁矿存在。