DE2357280C2

DE2357280C2 - Verfahren zur Gewinnung von Zink aus zink- und eisenhaltigen Sulfiden

Info

Publication number: DE2357280C2
Application number: DE2357280A
Authority: DE
Inventors: Walter J. Fort Saskatchewan Alberta Haffenden; Paul Kawulka; Vladimir N. Islington Ontario Mackiw
Original assignee: Sherritt Gordon Mines Ltd
Current assignee: Viridian Inc Canada
Priority date: 1972-11-20
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1984-01-26
Also published as: GB1443025A; FI62344C; AU6217073A; BE806665A; FR2207192B1; DE2357280A1; NL177503B; PH10596A; ATA902773A; AU476692B2; ES420675A1; AT329285B; NL177503C; YU36542B; CA971368A; SE404031B; MW6373A1; JPS5543495B2; FR2207192A1; YU292573A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zink aus zink- und eisenhaltigen Sulfiden mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem bekannten Verfahren der vorstehend ange- -to gebenen Art (DE-AS 12 98 284) wird feinverteiltes Sulfidmaterial in einer wäßrigen Schwefelsäurelösung zu einer Aufschlämmung dispergiert, wobei die jeweiligen Säure- und Sulfidmengen in der Aufschlämmung so eingestellt werden, daß mindestens eine zur Bindung des ^ Zinkgehaltes in den Sulfiden zu Zinksulfat ausreichende Säuremenge vorliegt. Anschließend wird die Aufschlämmung in einem geschlossenen Reaktionsbehälter bei einem Sauerstoffpartialdruck von 0,34 bis 6,9 bar und bei Temperaturen von 125 bis 175⁰C zur Reaktion gebracht ^5(J und die Reaktion unter lebhafter Bewegung fortgeführt. Zuletzt wird die Laugungslösung, die gelöste Zinkanteile enthält, vom ungelösten Rückstand getrennt. Zink aus der Laugungslösung elektrolytisch abgeschieden und der an Zink verarmte Elektrolyt zur Herstellung der Aufscmammung ruckgetüim.

Dieses bekannte Verfahren verfolgt bereits die Absicht, die Oxldatlonslaugung über dem Schwefelschmelzpunkt auszuführen, um dadurch eine Zinklösung in reiner Form Innerhalb kurzer Verweilzelten zu gewinnen. Wird nämlich das Verfahren bei einer unter dem Schwefelschmelzpunkt Hegenden Temperatur, d. h. unter 120"C, ausgeführt (vgl. LJS-PS 2996440), um zu vermeiden, daß In der Aufschlämmung vorhandene Zinksulfld-Teilchen durch flüssigen Schwefel eingeschlossen und der weiteren Oxidation entzogen werden, dann ist für die vollständige Extraktion der Zlnkantelle aus den Sulfiden eine unerwünscht lange Verwellzeit erforderlich. Um andererseits die reaktionshemmende Wirkung des flüssigen Schwefels zu vermeiden, werden die relativen Säure- und Sulfidkonzentrationen so eingestellt, daß die Säuremenge zur slöchiometrischen Bindung mit dem in den Sulfiden enthaltenen, zur Verfügung stehenden Zink unter Bildung einer vorbestimmten Zinksollkonzentration ausreicht und die Sulfide in einer größeren Menge vorliegen al? zur Bildung von Zinksulfat mit der eingestellten Säuremenge erforderlich ist. Die so eingestellte Aufschlämmung wird mit sauerstoffhaltigem Gas unterhalb der Temperatur, bei der ein wesentlicher Anteil des Sulfidschwefels zum Sulfat oxidiert wird, umgesetzt, die gebildete zinkhaltige Lösung vom ungelösten Rückstand abgetrennt und der Elementarschwefel aus dem Rückstand gewonnen.

Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist jedoch, daß die zur Trennung der ungelaugten Sulfide vom Laugungsrückstand und vom ElementarschwL.el ablaufenden Vorgänge unwirtschaftlich werden, wenn aer Preis des Elementarschwefelb - wie dies häufig der Fall ist sehr niedrig ist,, und/oder wenn der Rückstand nicht noch weitere Werte, z. B. in Form von Edelmetallen, in ausreichender Menge enthält, um mindestens teilweise die Kosten der Rückstandsbehandlung auszugleichen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nicht jedes SuI-fid-Ausgangsmateriai in gleicher Weise in diesem Verfahren verarbeitbar ist. Bei manchen Sulfid-Ausgangsmaterialien hat sich nämlich gezeigt, daß selbst unter optimalen Bedingungen die Laugungsreaklion bis zum vollständigen Abschluß nicht so rasch wie gewünscht abläuft, mit dem Ergebnis, daß doch eine längere Verweilzeit erforderlich wird, um eine Lösung mit der erwünschten Zinksollkonzentration und einer geeignet niedrigen Konzentration an Säure und gelöstem Eisen zu erhalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches direktes Drucklaugungsverfahren der beschriebenen Art zu schaffen, das zur Behandlung einer breiten Vielfalt von zinkhali gen Sulfid-Ausgangsmaterialien geeignet ist und trotz Vorhandensein von geschmolzenem Schwefel in der Aufschlämmung eine kurze Verweilzeit gewährieistet.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit das die Reaktion hemmende Umschließen der bulfidteilchen durch geschmolzenen Schwefel durch einen Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels verhindert, das dahingehend wirksam ist, daß der wäßrigen Säurelc^ung im Vorzug gegenüber dem geschmolzenen Schwefel der Zutritt zu den Sulfidteilcher ermöglicht wird. Somit läuft die Laugungsreaktion auch bei der über dem Schwefelschmelzpunkt liegenden Temperatur mit hoher Geschwindigkeit ab, bis eine vollständige Zinkextraktion erzielt ist.

Es ist z*zz bereits bekannt bei der Els^tf^iucp vnn

Es ist z~zz bereits bekannt, b
Zinksulfatlösungen Alkylarylsulfonate einzusetzen, um dadurch Anodenschlamm zu vermeiden und statt dessen Anodenablagerungen als Festkörper zu erhalten (US-PS 28 48 399). Die bei diesem bekannten Elektrolyseverfahren verwendeten Mengen an Alkylarylsuifonatert sind jedoch so gering, daß die von dem erfindungsgemäßen Verfahren erstrebte Freihaltung der Sulfidteilchen von geschmolzenem Schwefel selbst dann nicht erzielbar Ist, wenn Rückelekirolyt aus dem Elektrolyseverfahren In ein Zinkerz-Lai'gungs'verfahren der erfindungsgemäßen Art eingeführt würde.

Obgleich In dem erfindungsgemäßen Verfahren die

Produktlösung etwas freie Säure und eine höhere Eisenkonzentration als bei dem gattungsgemäßen Verfahren aufweist, läßt sich der Säure- und Eisenanleil leicht durch Zugabe von Neutralisierungsmitteln wie Zinksulfid. Zinkoxid, Kalk oder Kalziumkarbon^t auf niedrige Werte senken.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf zink- und eisensulfidhaltiges Material sowohl hoher als auch niedriger Güteklasse anwendbar. In der Regel wird aber als Ausgangsmaterial ein hochwertiges, Zink und Eisen ent haltendes Sulfidkonzentruit eingesetzt werden, das durch selektive Schäumflotation der zinkhaltigen Sulfiderze gewonnen wird. Derartige Konzentrate enthalten häufig andere Nichteisenmetalle zusätzlich zum Zink. Beispielsweise enthält ein typisches Zinksulfidkonzentrat gegebenenfalls etwas Kupfer, Blei, Nickel und/oder Kobalt sowie Kadmium. Es versieht sich deshalb, daß unter dem hier verwendeten Begriff »eisenhaltige zinkführende Sulfide« oder einfach »Sulfide« auch derartige Materialien verstanden werden sollen und daß diese Begriffe auch jegliches sonstig hoch- oder niedrigwertige Material umfassen sollen, uas Eisen entweder als Naturvorkommen oder als zugegebene Komponente sowie wirtschaftlich gewinnbare Mengen an Zink in Sulfidform enthält.

Um der Behandlung durch das erfindungsgemäße Verfahren zugeführt werden zu können, muß das sulfidische Ausgangsmaterial in fein verteilter Partikelform vorliegen. Die Partikelgröße des Sulfids hat einen ausgeprägten Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit und den Grad der Zinkextraktion in dem sauren Oxidationslaugungsschritt. Um die Vorteile fier Erfindung voll auszunützen, wird vorzugsweise ein Ausgangsmaterial verwendet, das zu mindestens 90V noch besser „u mim .-stens 97%, eine Teilchengröße von unter 0,04 mm auf eist. Materialien wie Flotationskonzentration können in manchen Fällen bereits in diesem bevorzugten Teiichengrößenbereich liegen. Derartiges Material, das diese bevorzugte Teilchengröße nicht aufweist, wird zweckmäßigerweise zuerst pulverisiert, beispielsweise durch Naßmahlen.

Die Sulfide werden - nach gegebenenfalls notwendigem Pulverisieren - in einer verdünnten wäßrigen Schwefelsäurelösung aufgeschlämmt. Dies erfolgt vorzugsweise auf kontinuierlicher Basis in einem separaten Aufschlämmvqrgang, in welchem die Sulfide in der Saurelösung bei Umgebungstemperatur und -druck dispergiert werden. Sind die Sulfide eisenfrei oder haben sie nur einen sehr geringen Eisengehalt, dann kann der Eisengehalt zweckmäßigerweise an diesem Punkt durch Zugabe von oxidierbarem Eisen zur Aufschlämmung eingestellt werden. Das oxidierbare Eisen kann in Form fein verteilter Eisenteilchen oder in Form einer Verbindung der Aufschlämmung zugegeben werden, die in der Lösung unter oxidierenden Bedingungen disoziieren kann, so daß Eisen(II)- und EisenUID-Ionen entstehen. Al« hevnr7ueter Eisenzusatz eilt EisendID-Oxid, Pyrrhotit und Marmatit. Im allgemeinen soll die Menge an zugegebenem Eisen oder zugegebener Eisenverbindung ausreichend sein, um den Gesamtgehalt an oxidierbarem Eisen in der Aufschlämmung auf zwischen 5 und l5Cew.-9b des Zinkgehaiis anzuheben. Dies bedeutet, daß vorzugsweise etwa 1 bis 3 g oxidierbares Eisen je 20 g Zink in der Aufschlämmung vorliegen sollten.

Die in dem Aufbeieftungsvorgang für die Aufschlämmung zur Verfügung gestellte Säuremenge Ist bestimmt durch die angestrebte Zinkkonzefilraiion In der letzten Laugungslösung. Es muß eine ausreichende Säuremenge vorhanden sein, um sich in Form von Zinksulfat mit den in den Sulfiden enthaltenen Zinkanteilen zu verbinden, um auf diese Weise die erstrebte »Zielkonzentration« an gelöstem Zink zu erzeugen. Im allgemeinen ist es erstrebenswert, eine Laugungslösung mit einem Gehalt von etwa 140 bis 180 g/I an Zink zu erzeugen, da in den meisten Fallen Zink aus der Lösung durch Elektrolyse gewonnen wird und die Zinkkonzentration in diesem Bereich für die elektrolytische Gewinnung besonders günstig und deshalb zu bevorzugen ist. iti Liegt einmal die erwünschte »Zielkonzentration« fest, so läßt sich die hierfür notwendige Säuremenge zur Erzielung dieser Konzentration einfach aus den stöchiometrischen Erfordernissen des in Form von Zinksulfat zu extrahierenden Zinks errechnen. In den meisten Fällen Γι w.Td die zur Aufbereitung der Aufschlämmung verwendete Lösung rückgeführte Flüssigkeit sein, die aus dem Zink-Elektrolysevorgang stammt. Diese Flüssigkeil enthält normalerweise zusätzlich zu restlichen Zinkanteilen regenerierte Schwefelsäure in einer dem in elementarer Form gewonnenen gelösten Zinkmetall äquivalenten Menge. Dementsprechend ist der Gesamt-Säurebedarf für den Laugungsvorgang, wenn dieser in Verbindung mit elektrolytischer Zin gewinnung ausgeführt wird, auf die Menge beschränkt, die zum Ausgleich der mechanischen Verluste und des Verbrauches an Säure erforderlich ist, der durch säureaktive Verdünnungstoffe in den Sulfiden, z. B. Blei, die unlöslich.: Sulfate bilden, entsteht. Eine Ausnahme bildet hier nur der ursprüngliche Säurebedarf bei der Aufbereitung.

so Das Säure/Zink-Molverhältnis in der Laugungslösung muß so eingestellt werden, daß mindestens I Mol Säure je Mol Zir.¹' vorliegt. Vorzugsweise sollte in der Laugungsaufschlämmung über den stöchiometrisch notwendigen Betrag hinaus, der zur Umwandlung aller Zinkanteile der Aufschlämmung zu Zinksulfat notwendig ist, ein Säureüberschuß vorhanden sein. Ein sehr großer Säureüberschuß ist jedoch nicht notwendig, da durch einen solchen die Reaktionsgeschwindigkeit nicht stark erhöht wird und dadurch nur die Menge an gelöstem Eisen und freier Säure in der Laugungsendlösuns unerwünscht hoch wird. Im allgemeinen sollte somit das Schwefelsäure/Zink-Molverhältnis im Bereich von etwa 1,0-1 bis etwa 1,2 : 1, vorzugsweise aber 1,1 : 1 eingestellt werden. Die Schlämmdichte der Laugungsaufschlämmung. ·*' d. h. die relativen Mengen an Sulfiden und Lösung im Laugungsvorgang, bestimmt sich in jedem Einzelfall mit Rücksicht auf den Zinkgehalt der Sulfide und die erwßnschte Zinkkonzentration in der Laugungsendlösung. Im allgemeinen ist es erstrebenswert, mit einer '» Schlämmdichte Im Bereich von etwa 15 bis 50¹V zu arbeiter. Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt ab, wenn die Schlämmdichte über den Wert hinaus erhöht wird, bei den. eine optimale Dispersion der Festkörperteilchen und des Sauerstoffes in der Lösung aufrechterhalten werden 5"> kann. Andererseits versteht sich, daß der Gesamtwirkungsgrad des Verfahrens sinkt, wenn die Schlämmdichte zu niedrig ist.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, in der in dem nachfolgenden Oxidationsvorgang zu M behandelnden Aufschlämmung eine oberflächenaktive Verbindung zur Verfügung zu stellen, die sich mit der wäßrigen sauren Sulfatlösung verträgt und die unter den Reaktiorisbedlngungen des Oxidationsvorganges dahingehend wirkt, daß die in der Aufschlämmung vorhandenen Zinksulfldtellchen durch die wäßrige saure Sulfatlösung bevorzugt gegenüber geschmolzenem Schwefel benetzbar werden. Um »mit der wäßrigen sauren Sulfatlösung verträglich» zu sein, muß die zusätzliche oberflächenaktive

Verbindung die Eigenschaft haben, daß sie nicht unerwünschte Verunreinigungen in die Aufschlämmung mit einschleppt. Dies bedeutet, daß sie keine Stoffe enthalten darf, die in der Laugungsendlösung verbleiben und damit ausgetragen werden, so daß sie den darauffolgenden Eiektrolysevorgang stören könnten. Außerdem muß die Verbindung in der sauren Sulfatlösung lösbar sein und darf nicht in irgendweiche Reaktionen eintreten, die den wesentlichen chemischen Charakter der Aufschlämmungsbestandteile ändern. Dies bedeutet, daß sie z. B. nicht die Säure neutralisieren oder mit dem Zink unlösliche Verbindungen eingehen darf.

Es ist eine Anzahl oberflächenak:!ver Mittel bekannt, die für den erfindungsgemäßen Zweck .-«--hbar sind. Dazu gehören organische V«t5nd^l;nger vie Lignine, darunter Berglignine und Lignosulfonat-, insbesondere Natrium- und Kalzium-Lignosijlfonate, Tanninverbindungen, insbesondere Baumr. · „nextrakte, wie Quebracho-, Hemlock- und B Hr.vjizextrakte und Alkylaryl-Sulfonate, insbesondere .'•"»•■iumalkylbenzol-SuIfonate. Die Menge an zugegebenem oberflächenaktiven Mittel hängt von der Art des Mittels und von den jeweiligen im Einzelfall vorherrschenden Bedingungen ab Als generelle Regel ist es erwünscht, aus Wirtschaftlichkeitserwägungen die minimale Menge an oberflächenaktiven Verbindungen zuzugeben, die noch dahingehend wirksam sind, um die Zinkextraktion im jeweiligen Einzelfall zu inaximieren. In den meisten Fällen wird die Zugabe von 0,1 g/l bis 1,0 g/l, vorzugsweise von 0 1 bis 0,3 g/l.

Überdruck über etwa 0,34 bar ab. Es läßt sich iedoch eine Verbesserung der Zinkextmktions^eschwindigkeit mit steigendem Sauerstoffüberdruck feststellen. Deshalb wird die Anwendung eines Sauerstoffüberdruckes über etwa 1,38 bar und vorzugsweise zwischen 1.72 und 3.45 bar vorgezogen. Die obere Grenze des Sauerstoffdruckes wird durch die jeweilig verwendete Anlage auferlegt. Da es im allgemeinen erstrebenswert ist, den Einsat/ kostspielige. Hochdruckanlagen /u vermeiden, liegt in der Regel die

ίο obere Grenze des Sauersloffüberdruckes bei etwa 6.9 bar oder 34.5 bar bei Verwendung von Luft.

Die Laugungsreaktion wird fortgeführt, bis praktisch alles Zink aus den Sulfiden extrahiert ist. Dte tatsächliche Laugungsdauer hängt in jedem Einzelfall von der speziellen An der behandelten Sulfide sowie von den Verfahrens- und Anlageneinzelheiten ab. Im allgemeinen läßt sich jedoch eine Extraktion von 95 bis 98'^Zink aus den Sulfiden bereits nach einer Zeil von l'/_; his 3 Stunden erreichen

Wenn die Laugung abgeschlossen ist. wird die Fndlaugungsaufschlämmung aus den¹ I augungsbehälter in einen Entspannungstank geleitet utiu dann in einem weiteren Behälter auf Atmosphärendruck entspannt. Die Laugungslösung in der aus dem Laugungsbchälter entnommenen Aufschlämmung enthält normalerweise angenähert 125 bis 180 g/l Zink. 1.5 bis 5.0 g/l Eisen und 15 bis 30 g/l Schwefelsäure. Die Laugungslösung. die die erwünschte Zinkkonzentration enthält, wird von dem ungelösten Rückstand durch herkömmliche Flüssis-Fcst-

einer oder mehrerer der Zusatzkomponenten für den 30 körper-Trennvorgänge separiert und einer Lösungsreinierfindungsgemäßen Zweck ausreichend sein, obwohl gung mit anschließender Zinkgewinnung zugeführt. Das auch geringere oder größere Mengen in Einzelfällen ein- Zink wird aus der gereinigten Lösung auf herkömmliche

Weise durch Elektrolyse gewonnen. Die verbrauchte Flüssigkeit aus dem Elektrolysevorgang, die 1 Mol regenerierte Schwefelsäure je MoI gewonnenes Elementarzink enthält, wird als Aufbereitungssäure für den Laugungs-Vorgang erneut in den Kreislauf eingeführt.

Die genauen Reinigungsvorgänge ander ι sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung 1: Vorlaufes gungsreat tion weitgehend bis zum Ende fortgeführt wer- 40 und den Reinheitsanforderungen im Zinkuewinnungsden kann. Vorgang. In jedem Fall wird die Laugungsendlösung eine

Die Laugungsreaküon wird bei einer Temperatur über Bhdl f

gesetzt werden können. Obwohl die genaue Wirkungsweise der zusätzlichen Komponenten in der Oxidations-Laugungsreaktion noch nicht völlig klar und verstanden ist, wird angenommen, daß die Zusatzstoffe das Umhül-Ien unreagierter Zinksulfide durch geschmolzenen Elementarschwefel verhindern oder zumindest ganz erheblich behindern, so daß hierdurch die Zink-Lau-

dem Schwefelschmelzpunkt, d. h. über etwa 120⁰C. jedoch unterhalb der Temperatur ausgeführt, bei der irgendwelche ins Gewicht fallende mengen des Schwefels in der Aufschlämmung zur Sulfatform oxidiert werden würden. Vorzugsweise liegt die Verfa:irenstemperatur bei etwa 125 bis 175° C. Bei Temperaturen oberhalb etwa I50^cC setzt die Schwefelsäurebildung aufgrund der Oxidation des Elementarschwefels ein. Dabei ist aber darauf hinzuweisen, daß eine ge Asse SäurebÜdung in manchen Fällen erwünscht sein kann, um die mechanisch bedingten Säurevtrluste auszugleichen und den Säureverbrauch zu decken, der bei der Aufbereitung infolge der zu Verdünnungszwecken eingesetzten Metalle, z. B. Blei, und

*"·' ^»115011 nn, nat'.iuii! utiu magnesium, duiiillt.

Die Laugungsreaktion ist exotherm und erzeugt genügend Wärme, um die Aufschlämmung innerhalb des bevorzugten Temperaturbereiches zu halten, wenn die Reaktion erst einmal eingesetzt hat. ohne daß Wärme von außen her zugeführt werden müßte. Der Gesamtdruck, bei dem die Laugungsreaktion abläuft, ist der sich selbständig bei der Temperatur der Oxidationsreaktion entwickelnde Druck plus dem Überdruck des oxidierenden Gases. Vorzugsweise wird als oxidierendes Gas Luft eingesetzt: es kann aber auch reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet werden. Die Reaktion läuft zufriedenstellend bei einem Sauerstoff

Behandlung erfordern, um die überschüssige S?ure zu neutralisieren und das Eisen auszufällen. Vorzugsweise erfolgt dies dadurch, daß man die Lösung mit Zink-Abbrand und Sauerstoff In Kontakt bringt, um den freien Säuregehalt auf etwa 1 bis 5 g/l zu reduzieren und das Eisen auszufällen. Andere säureneutralisierende Reagenzien, z. B. Zinkoxid. Kalk odsr Kalkstein, können ebenfalls verwendet werden, wenn die Umstände dies ermögliehen.

Eine weitere Mogüchkeit zur Neutralisierung der restlichen freien Schwefelsäure, bevor die Laugungslösung in der. Rcinigungskreislauf eingeführt wird, besteht darin, daß man Zink-Abbranci oder sonstige Neutralisierungsmittel in den F augungsbehälter einstrahlt, um den pH-Wen der Aur^iiis.niniung auf etwa 3 anzuheben una dadurch das Eisen auszufällen, bevor die Laugungslösung entnommen wird. Eine weitere Alternative besteht darin, die freu Schwefelsäure dann zu neutralisierer.

nachdem die Laugungsaufschlämmung aus dem Druckläügungsbehälter entnommen worden ist. Bei diesem Verfahren wird die Aufschlämmung auf einen pH-Wert von etwa 5¹ neutralisiert, vorzugsweise du.ch Zugabe von Abbrand in einen mit Rührwerk versehenen Neutrallsiertank.

Der Laugungsendrückstand, der von der zinkhaltigen Lösung abgeschieden wird, enthält Elementarschwefel, Gangart, z. B. In Form von Kieselsäure, und unlösliche

Substanzen, die in der Liiugungsrcuklion oxidiert worden sind L U. ElsenÜW-Hydroxld und basisches EteeniND-Sulfut. Dieser Rückstand kann entweder In einen Spelchcrlelch geleitet oder - wenn dies wirtschaftlich vertretbar ist - zum Zwecke einer getrennten Gewinnung restlicher Zinkanteile sowie des Elemcnlarschwefels und sonstiger Anteile Irt Form von Edelmetallen welterbehandell' werden. Eine bevorzugte Verfahrenswelse besteht darin, den Rückstand erneut in Wasser aufzuschlümmen. nachdem er gewaschen worden lsi, um wellgehend alle fösllchen Zinkanteile daraus zu entfernen, und Ihn dann einer Schäumflotation zu unterziehen. Dies führt zu einem Abfallprodukt, das sich aus hydriertem Eisen(lll)-Üxid und Gsngartmaterialien zusammensetzt, sowie zu einem Hotatlonskonzentrat. das die Hauptmenge des Elementarschwefels sowie jeglicher ungelaugter Sulfide, wie ZnS. CuFeSj und FeS enthüll Dieses Konzentrat wird dann weilerbehandelt, um den E.lementjrschwefel zu separieren, was beispielsweise durch Extraktion mit Ammoniumsulfid-Lösung oder durch Verflüchtigung erfolgt. Die nach der Fxtraktion des Elementarschwefels verbleibenden Metallsulfide können erneut in den Laugungsvorgang eingeführt oder dem Röstvorgang einer herkömmlichen Zinkgewinnungsanlage zugeleitet werden. Diese ietztere Verfahrensweise wird vorgezogen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren In vernünftiger Nähe oder sogar in Verbindung mit einer herkömmlichen Zinkerzeugung praktiziert wird, bei der Zinksulfidkonzenlrate unter oxidierenden Bedingungen geröstet werden, bevor sie in verdünnter Säurelösung zur Laugung kommen.

Bemerkenswert ist. daß es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist. einen Laugungsendrückstand zu erzielen, der nur 3t. oder weniger des ursprünglich In dem dem Laugungsvorgang zugeführlen Zinksulfidkonzentrat enthaltenen Zinks enthalt.' Dies besagt, daß man eine Gesamt-Zlnkextraktlun von 97'Vi oder darüber erreicht. In diesem Falle lsi es nicht ', mehr notwendig, den Laugungsrücksland weller zu behandeln, um ein wirtschaftliches Verfahren durchzuführen. Dieser Rückstand enthalt im wesentlichen den ganzen Schwefel, der ursprünglich In dem Zlnksulfldkonzenl'ul-Vorlauf alSelernentarer Schwefel oder geblinden

ι« In Form Von FeSj enthalten war, und kann deshalb in einem Abfallteich gespeichert werden, ohne daß hierdurch eine Umweltverschmutzung verursacht würde. Jegliches mit dem Rückstand einhergehendes Wasser kann der Laugungsanlage wieder zugeführt werden, um als Wasch wasser od. dgl. benutzt zu werden Der In dem Speicherteich akkumulierte Laugungsrücksland kann unbegrenzt gespeichert oder zu gegebener Zelt wieder aufgenommen werden, wenn es sich als wirtschaftlich attraktiv erweist, den darin enthaltenen Elementarschwefel und/oder sonstige Werte zu gewinnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden näher erläutert und veranschaulicht:

Es wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um die Auswirkung unterschiedlicher Zusatzkomponenten

;-5 festzustellen und um außerdem den Effekt des Feinmahlens des Konzentrats aufzuzeigen. Zu Vergleichszwecken wurden 2 Versuche ohne Verwendung von Zusatzkomponenten, wie *iie Erfindung dies vorsieht, durchgeführt. Es wurde ein chargenweiscä, .*v;«fi!c.i mit einer keraml-

jo sehen Kugelmühle von Laborgröße durchgeführt. Für jede Charge wurde I kg Konzentrat in 300 nfll Wasser aufgeschlämmt und eine entsprechende Zeit gemahlen. Das Mahlkonzentrat wurde gefiltert und getrocknet. Die Siebanalyse ergab folgendes Mahlresultat:

Test Nr.	Mahldauer	Zusalzmittel	Lösungszusammensetzung	Fe₇	H₂SO₄	Zink-Extraktion
	(Minuten)	(g/i)	(g/l)	6,60	62,5	(%)
			Zn	9,50	7,48
1	O	0	98.5			54,4
2	O	0,1 Kalziumiigno-	13U			90,0
		sulfonat +		1,84	12,8
		02 Quebracho
3	50	0,1 Kabiumligno-	141,7			97,5
		sulfonat +		8,38	46,5
		02 Quebracho		1,91	18,0
4	100	0	106,7			63,3
5	100	0,1 Kalziumligno-	139,7			97,8
		sulfonat +		2,57	18,4
		02 Quebracho
ρ	100	0,1 Kalziumligno-	140,9	2,11	11,9	95,4
		sulfonat		1,48	15,0
7	100	0,2 Quebracho	140,7			97,S
8	100	02 Ammonium-	134,4	2,19	14,5	96,9
		lignosulfonat
9	100	02 Alkylaryl-	128,2		96,0
		Natriumsulfonat

Bei Jedem Versuch wurden 982 g gemahlenes ZnS-Konzentrat und 5,01 synthetische rückgeführte FuH-säure, die die Zusatzkomponente enthielt, in einen bleiausgekleideten Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 941 eingegeben und unter gleichzeitigem Umrühren sowie bei einem geringen Sauerstoff-Partialdruck auf 150° C erwärmt. Die synthetische rückgeführte FüHsäure analysierte zu 50 g/I Zink, 150 g/I Schwefel-

säure und 73,6 g/l Gesamtschwcfcl (S₁). Das ZnS-Konzcntriit ergab bei der Analyse 48,5".. Zink, 13,5".. Eisen und 33,7",, S₁.

Der Sauerstoff-Partialdruck wurde auf 2.07 bar elngeslelll und diese Bedingungen wurden 60 min lang aufrechterhalten. Nach deren Ablauf wurde der Autoklav sehr rasch auf Umgebungstemperatur abgekühlt und die Reaktionsprodukte wurden entnommen. Sie wurden dur'i ein Mascherisleb mit einer Maschenweite von 0,147 ιππτ gewaschen, um jegliche Schwcfel-Sulfld-I'ellets zu separieren. Die Aufschlämmung mit Untergröße wurde gefiltert und die entsprechenden festkörper mit Untergröße durch erneutes Aufschlämmen mit Wasser und nochmaliges Filtern gewaschen. Die Festkörperteilchen mit Über- und Untergröße wurden voneinander getrennt getrocknet, gewogen und der Analyse unterzogen. Die gefilterten Lösungen, die alles Waschwasser enthielten, wurden zusammengeführt und das Gesamtvolumen gemessen. Auch von dieser Lösung wurden Analyseproben gemacht.

Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergeben:

Mahldauer	über	unter	unter
(Minuten)	0,074 mm	0,074 mm	0,044 mm
	Teilchen	über	Teilchen
	größe	0,044 mm	größe
	(%)	Teilchen	(%)
		größe
	24,4	18,6	57,0
50	0,4	8,0	91,6
100	0,0	1,2	98,8

Die Ergebnisse in der vorstehenden Tabelle zeigen deutlich den durchschlagenden Effekt der Zusatzmittel In dem erfindungsgemüßen Verfahren. BcI gröberem Konzentrat steigerte sich die Zlnkextraklion von 54,4".. auf 90.0"» durch die Zugabe von 0,1 g/l Kalzlumlignosulfomil und 0,2 g/l Quebracho (Test No. 2). Für das fclnge- -, mahlenc Material ergab allein die Zugabe von 0.2 g/I Quebracho eine Steigerung derZinkcxlfakllon von 63,3".. auf 97,8"., (Test No. 7). Ähnliche Ergebnisse wurden mit den weiteren Zusatzmitteln erzielt, die in der Tabelle angegeben sind.

ίο Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt eine Anzahl bedeutender Vorteile über die Verfahren nach dem Stand der Technik. Es wird nicht nur die angestrebte Zinksulfatlösung direkt durch Laugung ohne gleichzeitig einhergehende Erzeugung von Schwefeldioxid oder sonstigen

i-, umweltschädlichen Stoffen erzeugt, sondern die Lösung IUIiI sich auch äußerst rasch in einem einstufigen Laugungsvorgang bei Einsatz einer relativ billigen Niederdruckanlage ohne Auftreten von Korrosionsproblemen herstellen. Dabei erzielt man Zinkausbeuten, die gleich

jo oder über denjenigen liegen, die durch bisher bekannte saure Laugungsprozesse erzielt werden konnten, wobei aber die Laugungsdauer und die Anforderungen an die jeweilig verwendete Anlage erheblich geringer sind. Das Verfahren kann mit besonderem Vorteil In Verbindung

:-. mit einer herkömmlichen Zinkgewinnungsanlage eingesetzt werden, zu dem Zwecke, die Kapazität der Anlage auszuweiten oder mindestens zum Teil die rauchintensiven Röstvorgänge zu ersetzen. Die Lösung aus dem direkten Laugungsprozeß kann unmittelbar einem Reini-

JO gungskreislauf der herkömmlichen Anlage zum Zwecke der Neutralisation und und asr Eisenausfällung mittels Abbrand aus dem Röstvorgang zugeführt werden. Schwefel, der in dem dem direkten Dnicklaugungsvorgang zugeführten Vorlaufmaterial enthalten ist, wird zur EIe-

Vr mentarform umge wandelt anstelle der Umwandlung zu Schwefelsäure, die eintreten würde, wenn der Vorlauf in einer herkömmlichen Anlage behandelt werden würde. Das ergibt eine größere Flexibilität hinsichtlich der Disposition mit dem Schwefel als in dem Fall, wo aller

«ι Schwefel in Form von Schwefelsäure gewonnen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Zink aus zink- und eisenhaltigen Sulfiden, bei dem das feinverteilte Sulfidmaterial in einer wäßrigen Schwefelsäurelösung zu einer Aufschlämmung dispergiert wird, wobei die jeweiligen Säure- und Suifidmengen in der Aufschlämmung so eingestellt werden, daß mindestens eine zur Bindung des Zinkgehaltes in den Sulfiden zu Zinksulfat ausreichende Säuremenge vorliegt, anschließend die Aufschlämmung in einem geschlossenen Reaktionsbehälter bei einem Sauerstoffpartialdruck von 0,34 bis 6,9 bar und Temperaturen von 125 bis 175° C zur Reaktion gebracht und die Reaktion unter lebhafter Bewegung fortgeführt wird, danach die gelöste Zinkanteile enthaltende Laugungslösung vom ungelösten Rückstand getrennt wird, aus der Laugungslösung Zink elektrolytisch abgeschie/len wird und der an Zink verarmte Elektrolyt zur Herstellung der Aufschlämmung rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschlämmung mindestens eine oberflächenaktive Verbindung aus der Gruppe Lignin, Lignosulfonat, Tannin und Alkylarylsulfonat in einer Menge von 0,1 bis 1.0 g/l zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als oberflächenaktive Verbindung Quebracho-Extrakt, Kalziu-nlignosulfonat, Natriumlignosulfonat, Ammoniumlignosulfonat oder Arylalkylnatriumsulfonat verwendet wird.