DE1045665B - Verfahren zur Gewinnung von Zink und gegebenenfalls auch von Kupfer - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Zink und gegebenenfalls auch von Kupfer

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DE1045665B
DE1045665B DES38158A DES0038158A DE1045665B DE 1045665 B DE1045665 B DE 1045665B DE S38158 A DES38158 A DE S38158A DE S0038158 A DES0038158 A DE S0038158A DE 1045665 B DE1045665 B DE 1045665B
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DES38158A
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Frank Arthur Forward
Vladimir Nicolaus Mackiw
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Viridian Inc Canada
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Sherritt Gordon Mines Ltd
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B19/00Obtaining zinc or zinc oxide
    • C22B19/20Obtaining zinc otherwise than by distilling
    • C22B19/24Obtaining zinc otherwise than by distilling with leaching with alkaline solutions, e.g. ammonia
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Zink und gegebenenfalls auch von Kupfer Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zink aus sulfidischen Zinkerzen, welche als Nebenmetall wenigstens eines der Nichteisenmetalle Kupfer, Nickel, Kobalt und/oder Silber enthalten.
  • In der Technik sind die pyrometallurgischen Verfahren zur Gewinnung von Zink aus zinkhaltigen sulfidischen Erzen und Konzentraten am gebräuchlichsten. Diese Verfahren haben den Nachteil einer verhältnismäßig hohen Kapitalinvestierung, hoher Arbeitskosten und beträchtlicher Metallverluste. Eine andere bekannte Methode verbindet die oxydierende Röstung der mineralischen Sulfide mit der anschließenden Laugung der entstandenen Oxyde mittels verdünnter Schwefelsäure unter Umsetzung derselben in gelöstes Zinksulfat, welches hierauf der Elektrolyse zwecks Abscheidung von reinem Zinkmetall unterworfen wird. Diese Kombination von pyrometallurgischen und hydrometallurgischen Maßnahmen besitzt auch die Nachteile der oxydierenden Röstung. Außerdem wird ein beträchtlicher Prozentsatz Zink in dem ungelöst gebliebenen Rückstand der Laugenstufe zurückgehalten und muß dann zwecks Wiedergewinnung des Zinks einer weiteren pyrometallurgischen Behandlung unterworfen werden.
  • In der deutschen Patentschrift 825 747 ist bereits ein Verfahren zum Auslaugen von sulfidischem nickelhaltigem Gut beschrieben und unter Schutz gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das feinverteilte Gut in wäßriger Ammoniaklösung, die im wesentlichen frei von Ammoniumkarbonat ist, in Gegenwart von Sauerstoff suspendiert, vorteilhaft unter Rühren, ausgelaugt und die erhaltene nickelhaltige Lösung von dem Laugungsrückstand getrennt wird. Die Laugung erfolgt vorteilhaft unter Vermahlen des Erzes in Gegenwart von Sauerstoff bei Überdruck des letzteren. Das Nickel wird als Nickelammoniumsulfat gefällt, abgetrennt und aus der verbleibenden Lösung etwa in ihr vorhandenes Kupfer durch Erhitzen der Lösung auf etwa 75 bis 90° C als Sulfid niedergeschlagen, abgetrennt und schließlich aus der verbleibenden Lösung, wie dort näher beschrieben, gegebenenfalls auch das Kobalt durch Fällung, z. B. mittels Natriumsulfid, als Sulfid gewonnen.
  • Es wurde nun gefunden, daß man auch das Zink und gegebenenfalls das Kupfer, und ferner gegebenenfalls auch Nickel, Kobalt, Kadmium u. dgl. Metalle bzw. deren Verbindungen aus diese Metalle enthaltenden sulfidischen Erzen auf wäßrigem Wege gewinnen kann, indem man in- der obenerwähnten, bei Nickelerzen zur Gewinnung von Nickel bekannten Weise die vorzugsweise frisch pulverisierten Erze in feinverteiltem Zustand in eine stark wäßrige Ammoniaklösung einträgt, sie unter kräftigem Bewegen des Gemisches bei einer Temperatur von über 38° C, vorteilhaft bei 78° C, und einem Druck von über 0,9 atü in Gegenwart von Ammonsulfat und unter Zuführung von sauerstoffhaltigen oxydierenden Gasen bis zur Lösung des Zinks und der im Zinkerz enthaltenen Nichteisenmetalle auslaugt, den ungelöst gebliebenen Rückstand abtrennt, sodann alle in Lösung gegangenen Metalle außer Zink aus der Lösung ausfällt und abtrennt, hierauf das Zink aus der von den anderen Metallen im wesentlichen befreiten Lösung ausfällt und die Zinkfällung aus letzterer abtrennt. Metalle wie Zink, Kupfer, Nickel, Kobalt und Kadmium werden auf diese Weise mühelos, rasch und wirtschaftlich aus dem Ausgangsmaterial extrahiert. Oxydierbares Eisen wird schnell in hydratisiertes Eisenoxyd übergeführt, bleibt in der Laugelösung ungelöst und wird mit dem ungelösten Laugungsrüekstand beispielsweise durch Filtration abgetrennt. Sofern auch Blei in dem Ausgangsmaterial enthalten ist, bleibt dieses in der Laugelösung gleichfalls im wesentlichen ungelöst.
  • Die gesättigteLaugelösung, welche die obengenannten Metalle gelöst enthält, wird dann zwecks Abtrennung und Wiedergewinnung derselben weiterbehandelt. Das dabei benutzte Verfahren hängt von den in der Lösung gelösten Metallen und der Form, in welcher sie wiedergewonnen werden sollen, ab.
  • Die folgenden Beispiele erläutern, ausgehend von metallische Verunreinigungen enthaltenden Zink-Sulfid-Konzentraten, die Laugungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beispiele 1. Ein Zink-Sulfid-Konzentrat mit einem Gehalt von 49,1% Zink, 11,55% Eisen, 30,7% Gesamtschwefel und 0.52 % Kupfer wird in einer Achatmühle während 15 Minuten gemahlen,--mit Aiinioniumsulfat gemischt (ungefähr 1 Gewichtsteil Konze;itrat auf 1 Gewichtsteil Ammoniumsulfat) und bei ungefähr 30° C in einer starken, wäßrigen Aminoniaklösung (ungefähr 1 Teil 28'°/oiger Ammoniak auf ungefähr 1,5 Teile Wasser) dispergiert, so daß sich eine wäßrige, stark ammoniakalische Lösung mit einer Breidichte von ungefähr 80:% bildet.
  • Das Gemisch wird dann auf eine Temperatur von ungefähr 78° C während ungefähr 12 Stunden erhitzt und während der Laugung durch Einleiten eines sauerstoffhaltigen oxydierenden Gases, wie z. B. Sauerstoff, an Sauerstoff angereicherte Luft oder Luft allein, in der Mischung ein zusätzlicher Sauerstoffpartialdruck von ungefähr 2 Atmosphären zu dein Druck, der bereits bei der Laugungstemperatur entsteht, aufrechterhalten. Das Gemisch wird während der Laugung kräftig verrührt, um eine verhältnismäßig gleichmäßige Dispersion der feinen Partikelchen in der Laugeflüssigkeit zu erzielen. Am Ende der 12stündigen Laugung ist 65,8% Zink und ungefähr 60,6% Schwefel aus dem Ausgangsmaterial extrahiert und liegt in der Laugelösung gelöst vor.
  • 2. Ein Zinksulfidkonzentrat wird nach dem Vermahlen in einer Stabmühle unter sonst gleichen Bedingungen, jedoch bei einer Temperatur von ungefähr 107° C und während ungefähr 11 bis 13 Stunden, wie beschrieben, behandelt. Es werden auf diese Weise ungefähr 97 bis 99% Zink und ungefähr 92% Schwefel aus dem Ausgangsmaterial extrahiert.
  • Das Maximum der Extraktion an Metallen wird dann erhalten, wenn das Material in frisch gemahlenem Zustand gelaugt wird. Etwa im Erz vorhandene wertvolle, edle Metalle, z. B. der Platingruppe und Gold, finden sich im ungelösten Rückstand vor. Etwas Silber kann bei der Laugung in Lösung gehen und hieraus in der üblichen Weise z. B. durch Zugabe von N atriumchlorid in geringem Überschuß über die stöchiometrisch erforderliche- Menge als Silberchlorid ausgefällt werden.
  • `,renn etwas Kupfer in der Laugelösung gelöst ist, so ist das Laugen schon vor einer etwaigen Oxydation des Thiosulfats oder der Polvthionate zu Sulfat oder Sulfamat zu beenden.
  • Zach Beendigung der Laugung wird die Laugelösung, erforderlichenfalls nach vorangegangener Eindickung, vom ungelösten Rückstand abgetrennt, z. B. filtriert. Die Laugung wird dann zwecks Entfernung von darin gelösten metallischen Verunreinigungen, welche in dem zinkhaltigen Ausgangsmaterial vorhanden waren, auf eine Temperatur von oder nahe ihrem Kochpunkt während einer zur Herabsetzung der Ammonialckonzentration genügenden Zeitspanne erhitzt, wobei das in Freiheit gesetzte Ammoniak zwecks Wiederverwendung wiedergewonnen wird. In dem Maße, als das Molverhältnis von freiem Ammoniak zu Kupfer und Zink herabgesetzt ist, gehen die Kupferwertstoffe aus der Lösung in Kupfersulfid über und fallen aus. Sie werden aus der Lösung z. B. durch Filtration abgetrennt.
  • Wenn andererseits die Lösung zu wenig oder gar kein Thiosulfat oder Polythionatverbindung enthält, so kann das Kupfer aus der Lösung durch Zugabe solcher Verbindungen gefällt werden. Nach der Filtration kann die Lösung nach der Kochstufe außer Zink auch geringe Prozentsätze an metallischen Unreinigkeiten enthalten. Solche Unreinigkeiten, die in der elektrochemischen Reihe oberhalb von Zink liegen, wie z. B. Kupfer, fällt man aus der Lösung durch Zugabe von Zinkpulver zu letzterer in gegenüber der stöchiometrischen Menge geringem Überschuß. Auch können natürlich geringe Prozentsätze an Unreinigkeiten aus der Lösung vor einer etwa an ihr angewandten Elektrolyse nach bekannten Methoden entfernt werden.
  • Aus der gereinigten Lösung kann man nach bekannten Methoden das Zink ausfällen, so z. B. durch Behandlung der Lösung mit Kohlensäure als Zinkkarbonat, das dann durch Erhitzen auf verhältnismäßig niedere Temperatur in Zinkoxyd übergeführt werden kann, wobei man das hierbei in Freiheit gesetzte C02 vorteilhaft wieder der Zinkkarbonatfällungsstufe zuführt.
  • Man kann auch die gereinigte Laugelösung zwecks Reduzierung des pH-Wertes auf ungefähr 2,6 mit Schwefelsäure ansäuern, wodurch das Zink in Zinkammoniumsulfat übergeführt und als solches aus der Lösung gefällt wird, das man dann aus derselben z. B. durch Filtration abtrennt. Oder man kann auch das Zinkammoniumsulfat durch Erhitzen zu Zinkoyxd zersetzen, welches sich für die Laugung mittels verdünnter Schwefelsäurelösung zwecks Bildung einer für die Elektrolyse geeigneten Zinksulfatlösung sehr gut eignet.
  • Man kann auch die gereinigte Lösung mit Ammoniak- und Schwefeldioxyd in einer Menge behandeln, die hinreicht, um das Zink bei einem pn-Wert von ungefähr 7 in Zinksulfid überzuführen und als solches zu fällen, welches man dann aus der Lösung durch Filtration entfernt und durch Erhitzen auf verhältnismäßig niedrige Temperatur in Zinkoxyd überführt, wobei das in Freiheit gesetzte Schwefeldioxyd wieder der Zinksulfitfällungsstufe zugeführt werden kann.
  • Ist man bei obigen Ausführungsbeispielen der Laugungsphase von einer Menge von 2 kg sulfidischen Zinkerzen mit einemGehalt von 49,1%Zink = 980,2g ausgegangen, so erzielt man durch Extraktion und einer im Vorangegangenen beschriebenen Wiedergewinnung des Zinks durch Fällung als Zinkkarbonat, -sulfit oder -ammoniumsulfat folgende Zn-Ausbeuten: bei Beispiel 1: 644,97 g = 65,8 %, bei Beispiel 2: 952,75 g = 97,9%. Die Laugelösung enthält nach der Fällung und Abtrennung des Zinks Ammoniumsulfat, das z. B. in einer Kristallisiervorrichtung zwecks Wiedergewinnung von Ammoniumsulfat in einer für die chemische Industrie geeigneten Form oder als chemischer Kunstdünger weiterbehandelt werden kann. Oder man läßt die Lösung zwecks Regeneration des Ammoniaks durch einen Regenerator gehen. Auch kann ein Teil der Ammoniumsulfatlösung im Bedarfsfall wieder der Laugungsstufe zugeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet auf einfache, schnelle und wirtschaftliche Weise die Gewinnung von Zink und anderen Metallen, wie z. B. von Kupfer, Nickel und Kobalt, welche in den mineralischen Sulfiderzen und -konzentraten enthalten sein können. Die Laugelösung befindet sich in einem für die Behandlung zwecks Wiedergewinnung der gelösten Metalle besonders geeigneten Zustand.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung von Zink aus sulfidischen Zinkerzen, welche als Nebenmetall wenigstens eines der Nichteisenmetalle Kupfer, Nickel, Kobalt umd/od!er Silber enthalten, gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge nachfolgender Verfahrensmaßnahmen: 1. Laugung der vorzugsweise frisch pulverisierten Erze in bei Nickelerzen zur Gewinnung von Nickel an sich bekannter Weise mittels wässeriger starker Ammoniaklösung bei einer Temperatur von über 38° C, vorteilhaft bei 78° C, und einem Druck von über 0,9 atü in Gegenwart von Ammonsulfat und unter Zuführung von sauerstoffhaltigen oxydierenden Gasen bis zur Lösung des Zinks und der im Zinkerz enthaltenen Nichteisenmetalle, 2. Abtrennung des ungelöst gebliebenen Rückstandes und Ausfällung aller in Lösung gegangenen Metalle außer Zink aus der Lösung und Abtrennung ihrer Fällung und 3. Ausfällung des Zinks aus der Zink enthaltenden, von den anderen Metallen im wesentlichen befreiten Lösung.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Abtrennung des ungelöst gebliebenen festen Rückstandes die Laugelösung so lange erhitzt, bis das Ammoniak frei gemacht ist, und das frei gemachte Ammoniak wieder der Laugestufe zuführt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Anwendung von Zinkerzen, welche Kupfer als Nebenmetall enthalten, die Laugung bis zur Bildung einer Laugelösung durchführt, welche Schwefelverbindungen in Form von Thiosulfat und/oder Polythionaten enthält, die mehr als 2 Schwefelatome in einem Molekül aufweisen, erforderlichenfalls hierbei noch Thiosulfat oder Polythionate zusetzt, die Laugelösung kocht und das zunächst in Lösung gegangene Kupfer hierdurch als Sulfid fällt und abtrennt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zink enthaltende, von den anderen Metallen im wesentlichen befreite Laugelösung mit Kohlendioxyd behandelt, hierdurch das gelöste Zink in Zinkkarbonat überführt, das ausfällt, letzteres aus der Lösung abtrennt und durch Erhitzen in Zinkoxyd überführt, wobei man das durch Erhitzen in Freiheit gesetzte Kohlendioxyd wieder der Zinkkarbonatfällungsstufe zuführt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zink enthaltende, von den anderen Metallen im wesentlichen befreite Laugelösung mit Schwefeldioxyd behandelt, das gelöste Zink als Zinksulfit fällt, letzteres aus der Lösung abtrennt und durch Erhitzen in Zinkoxyd überführt, wobei man das durch Erhitzen in Freiheit gesetzte Schwefeldioxyd der Zinksulfitfällungsstufe wieder zuführt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die zinkhaltige, von den anderen Metallen im wesentlichen befreite Laugelösung mit Schwefelsäure behandelt, den pH-Wert der Lösung hierdurch herabsetzt und das Zink als Zinkammoniumsulfat fällt, das aus der Lösung abgetrennt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 825 747.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2317332A1 (de) * 1972-04-10 1973-10-25 Anaconda Co Verfahren zur gewinnung von zink

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE825747C (de) * 1948-11-06 1951-12-20 Sherritt Gordon Mines Ltd Verfahren zur Gewinnung von Nickel

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