DE2406394A1 - Hydrometallurgisches verfahren zur gewinnung von zink, kupfer und kadmium aus deren ferriten - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE DlPl .-ing. GROtNING uML.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-CHEM. DR. SCHÖN DIPL.-PHYS. HERTEL PATENTANWÄLTE '

16. April 1974/gl

Outokumpu Oy
Unsere AJcte: 0 3-12

OUTOZIBIPU OY, Outokumpu / Finnland

Hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus deren Ferriten

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus in Oxidform vorliegenden Eisenverbindungen dieser Metalle. Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung im Zusammen- " hang mit der hydrometallurgischen Gewinnung von Zink.

Beim elektroly.tischen Zinkgewinnungsprozess wird als Eauptausgangsmaterial Eöstgut, ein aus sulfidischem Zinkkonzentrat durch Rösten hergestelltes oxydisches Produkt, verarbeitet, in dem das Zink zum Grossteil als Oxid (80 bis 90 ^), zu einem beträchtlichen Teil als Ferrit ( 5 bis 15 $), zu einem 'gewissen Teil auch als Sulfat (2 bis 5 i°) sowie in geringfügigen Mengen als ungeröstetes STiIfid, Silikat und Aluminat enthalten ist. Das Röstgut, dessen Zinkgehalt im allgemeinen zwischen 50 und 65 $ beträgt, enthält 3 bis 12 $> Eisen, etwa 1 fo Blei und Siliciumoxid sowie einige Zehntelprozent Kupfer, Kadmium, Mangan, Magnesium, Barium und Aluminium. Daneben finden sich im Röstgut auch geringe Mengen an Silber (10 bis 100 ppm) und Gold (<1 ppm).

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Das Eisen des Röstgutes liegt nahezu aussehliesslich in Ferrit-· form vor, und zwar hauptsächlich als Zinkferrit ZnFepO,. Den Perriten kommt im Hinblick auf die weitere Verarbeitung des Röstgutes entscheindende Bedeutung zu.

Beinahe "bis auf den heutigen l'ag erfolgte ein selektives Auflösen des Röstgutes in verdünnter Schwefelsäure in der Form, dass" die Oxide aufgelöst v/erden, während die Ferrite zum Grossteil ungelöst "bleiben. Diese Verfahrensweise wurde deshalb gewählt, weil es schwierig war, die beim Auflösen der Ferrite anfallenden grossen Eisenmengen in einer gut filtrierbareu Form auszufallen. Der bei dieser Auflösung anfallende Lösuugsrüekstand setzt sich somit zum überwiegenden Eeil aus Ferriten zusammen, enthält aber auch unlösliche Sulfate und andere unlösliche Verbindungen, wie zürn Beispiel Silikate.

Zur weiteren Behandlung dieses ferritischen Lösungsriickstandes und zur Gewinnung der darin enthaltenen wertvollen Stoffe wurde unter anderem ein unter der Bezeichnung Jarosit-Prozess bekanntes hydx'ometallurgisches Verfahren entwickelt. Eine nähere Beschreibung dieses Verfahrens wird in der ITO-PS 108 047 und in dem Artikel von G-. Steintveit "Die Eisenfällung als Jarosit und ihre Anwendung in der Nassmetallurgie des Zinks", Erzmetall, 23(1970), 532-539, gegeben.

Beim Jarosit-Prozess wird der ferritische Losungsrückstand bei genügend hoher temperatur (90 bis 95°G) in Zinkelektrolysen-Rücklauge aufgelöst, wobei es zu einer Auflösung des G-rossteils der Ferrite kommt. Der bei diesem Auflösungsprozess verbleibende feste Rückstand, der noch ungelöste Ferrite, die schwerlöslichen Sulfate (PbSO,, GaSO., BaSO,), den Grossteil des Siliciums (in Form von SiOp) sowie das G-old und Silber enthält, kann von der Lauge getrennt und Prozessen zugeführt v/erden, die der Abscheidung und G-ewinnung der darin enthaltenen wertvollen

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— P —

Stoffe (Pb, Ag, Au) dienen. Palls die Pb-, Ag- und Au-Konsentrationen gering sind, erübrigt sich eine solche Trennung, und die lauge kann einschliesslich Feststoffen - wie heute meist üblich - unmittelbar der Eisenfällirag zugeführt werden.

Im Zusammenhang mit der Auflösung der Ferrite bildet sich eine lösung, deren Eisen- und Schwefelgehalte meist innerhalb der Grenzen, von 20 bis 35 g/l bzw. 40 bis 80 g/l liegen, und die direkt oder nach einer Vorneutralisation der Eisenausfällung zugeführt wird. Dieser Eisenfällungsstufe hat man, um die überschüssige und die bei der Fällungsreaktion freiwerdende Schwefelsäure zu neutralisieren, Zinkröstgut zugesetzt. Im allgemeinen strebte man danach, den pH-Wert in der Pällungs-stufe des Jarosit-Prozesses auf 1,2 bis 1,4 zu halten. Da dieser Stufe zusätzlich Natrium- und Ammoniuirisalze zugesetzt werden, kommt es zu einer Fällung des Eisens in Porm von Natrium- oder Ammoniumjarosit (A/Pe^(SA ) AOll) r/\ A = Na, ML). Hierbei nutzte man die Eigenschaft des Perri-Ions, unter Anwesenheit von ITIL -, Na - und K⁺~Ionen unter atmosphärischen Verhältnissen in sauren lösungen schwerlösliche basische Sulfate zu bilden' (J.G. Fairehild, Amor.Min. J8 (1933) 543-547; G.P. Brophy, E.S. Scott, Pl.A. Snellgrove, Amsr. Min.47 (1962) 112-126; N.W. Sziszhin, Zap. Ws .Min. Obs ze ζ. .79 (1950) 94-102; N.W. Sziszhin, H.A. Krogius, P.A. Iwowics, Zap.Ws.Min.Obszcez. 87 (1958) 682-686; Z. Harada, M. Goto, Kobutsugaku Zasshi χ (1954) 344-355, Ref. Chem. Abstr. 51 (1957) 143 h).

Die ferritische JSomponente des zum neutralisieren verwendeten Röstgutes löst sich in der Fällungsstufe nicht auf, sondern geht in den Eisenschlamm über. Aus diesem Grunde hat man dem Jarosit-Prozess noch eine Stufe angegliedert, in der der Jarositschlamm sauer gewaschen wird (NO-PS 123 248). Dem eingedickten Jarositschlamm wird in passender Weise Schwefelsäure oder Elektrolysen-Rücksäure zugesetzt; die Auflösungsverhält-

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nisse v/erden so gewählt, dass sie denen der Ferrit-Auflösungsstufe entsprechen. Dabei kommt es zur Auflösung des Grossteils der im Schlamm enthaltenen Ferrite, während der Jarosit ungelöst bleibt.

Der Jarosit-Prozess kann somit neben der neutralen Auflösung vier Zusatzstufen umfassen: Auflösung der Ferrite, ITeutralisierung der überschüssigen Säure, Fällung des Eisens als Jarosit und saures Waschen des ausgefällten Jarositschlamins. Jede dieser Stufen erfordert ein eigenes Regelungs- und Überwaehungssystepi sowie eine beträchtliche Anzahl Reaktoren und Eindicker (Fig.1).

Weiter besteht auch die Möglichkeit, das Eisen im Autoklaven ohne neutralisation entweder bei höherer Temperatur (130 bis 22O⁰C) als ein Gemisch aus Hämatit und Hydroniunyarosit oder unter Anwesenheit Von NBN⁺--, Na⁺- und K⁺-Ionen bei etwas niedrigerer Temperatur (14-0 bis 180⁰C) als Ammonium-, Natrium- oder Ealiurajarosit auszufällen (US-PS 3 493 365, CA-PS 787 853).

In beiden vorangehend umrissenen Verfahren erfolgen Auflösen der Ferrite und Fällung des Eisens in getrennten Stufen. Bei ersterem Verfahren - in seiner allgemeinsten Form -gehören zur Fällungsstufe eine Vorbehandlungs- (Vorneuti^alisation) und eine Nachbehandlungsstufe (saures Waschen). Bei letzterein Verfahren erfolgt die Eisenfällung im Autoklaven, was sich in Verfahrens- und anlagentechnischer Hinsicht wesentlich schwieriger gestaltet als das Arbeiten unter atmopshärischen Verhältnissen.

Die vorliegende Erfindung bietet nun die Möglichkeit - auch unter atmosphärenischen Verhältnissen - in einer einzigen Stufe zum gleichen Ergebnis zu gelangen wie bei den vorangehend umrissenen Verfahren in allen auf die Neutral -Auflösung folgenden Stufen zusammen (zum Beispiel im atmosphärischen Prozess, Fig. 1,

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Stufen 2 bis 5), d.h. nahezu ferritfreien Eisenschwamm (Eisenniederschlag) zu erzielen.

Die Erfindung führt zu einem einfachen, zuverlässigen Prozess, der ausserdem gegenüber den früheren Verfahren mit v/es entlich weniger aufwendigen Anlagen auskommt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehend beschrieben. In den Zeichnungen zeigen Pig. 1 das Pliessbild des an sich bekannten Jarosit-ProzGsses, Pig. 2 als Beispiel die Löslichkeit eines Ammoniumjarosites bei 95⁰C in Abhängigkeit von der HpSO,--Konzentration, und Pig. 3 und 4 die Pliessbilder von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.

Vor der eigentlichen Beschreibung des erfindungsgemässen Verfahrens sind jedoch einige Betrachtungen über die Lösungsgeschwindigkeit der Perrite zum einen und die Pällungsgeschwindigkeit des Jarosites und der anderen basischen Eisensalze zum anderen beeinflussende Paktoren anzustellen.

Die Lösungsgeschwindigkeit der Perrite erfüllt folgende Gleichung:

oder in integrierter Porin geschrieben:

f O\ 1 f Λ -v\ ' I -^ ΤΓ4-

\ C. J I — V₁ I —-A. J — JCi-U

wobei:

(3) K=IkS₀ .

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Die Änderung der spezifischen Oberfläche während des Auflösungs Vorganges erfolgt nach der Formel:

S_n
^S

^Sx ⁼ Ζ 7Ϊ7Τ"

In den Gleichungen (1-4) bedeuten:

χ = G-ra-d (.Fortgeschrittenheit) der Auflösung S= ursprüngliche spezifische Obe3:flache (m /g) der Ferrite S_x= spezifische Oberfläche für die Vierte des Lösungsgrades

x(m²/g)
t = Lösungsseit (Min.)

K = von der spezifischen Oberfläche abhängige Lösungskons tan te (Min. -1)

k = von der spezifischen Oberfläche unabhängige Lösungsgeschwindigkeits-Konstante (g Min"¹.m~²)

Die ¥erte der Reaktionsgeschv/indigkeits-Konstanten k bewegen

—3 —1 —2 sich in der G-rös sen Ordnung von 3-6· 10 g.min «m .

Die Lösungsgeschwindigkeit von Zinkferriten ist in erster Linie eine Funktion der spezifischen Oberfläche, der temperatur und der Schwefelsäurekonzentration. Stark beeinflusst wird die Lösungsgesehwindigkeit von Änderungen der spezifischen Oberfläche. Allerdings lässt sich diese im allgemeinen nicht durch Regulierung der Röstverhältnisse verändern, sondern kann als aus dem G-efüge des Konzentrats herrührende ~ charakteristische Grosse des jei^eiligen Röstgutes angesehen werden. Auch die Temperatur hat beträchtlichen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Unumgänglich ist, beim Lösen im Temperaturbereich von 7O-1OO°C/ besser noch im Bereich vom 90-10O⁰C zu operieren. Bezüglich des Einflusses der Schwefelsäxire-Konzentration kann festgestellt werden, daß die Lösungsgesehwindigkeit wenigstens im Bereich 10-100g/1 in einem nahezu linearen Abhängigkeitsverhältnis zur Schwefelsäure-Konzen-

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— I —

tration steht. Bewegt sich die Temperatur im Bereich 95 Ms 100⁰C, so hat die Reaktionsgeschwindigkeits-Konstaute k auch schon hei HpSO,-Konzentrationen von weniger als 30 g/l einen für das nachfolgend zu "beschreibende Verfahren genügend grossen Wert.

Die Eisen-Pällungsgeschwindigkeit wiederum v/ird von der Pe-Konzentration, dem HpSO^-Gehalt, den NIL·" -, Ua⁺- und K⁺-Ionenkonzentrationen und der Tempera tor "bestimmt.

Die Eisenfällung im ammonium- und alkalifreien System PepO~ HpO wird unter anderem in folgendem Artikel behandelt: J. Rastas, S. Pugleberg, T.Ii.Huggare; Treatment of Iron Residues in the Electrolytic Zinc Process; The Metallurgical Society 102nd All-DC Annual Meeting in Chicago, Illinois.

Enthält die lösung (Lauge?) Alkali- oder KEL, ⁺-Ionen, so verschiebt sich das Gleichgewicht in Mischjarosite (A IUO₁ ^./'Ee₇--(SO,)p(OH)g/) begünstigende Richtung, wie in letztgenanntem Artikel dargelegt worden ist. In der Literatur findet man zwar Teile der Stabilitätsbereiche des allgemeineren Systems A₂O-Pe₂O₅-SO₇-HpO (A = ML, Na oder K) behandelt, aber detaillierte und übersichtliche Stabilitäts-Schaubilder liegen unseres Wissens nicht vor.

In Fig. 2 ist zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens die Löslichkeitslinie eines Mischjarosites im System HpSO. Fe₂(SO^)₃ - (HH₄)₂S0₄ - H₂O - (MH₄^(.H₃O)_1-3. - /Fe₃ (S0₄)₂(0H)₆/(e) ■ dargestellt. Die Kurve entspricht folgender Situation: Reines unter verfahrenstechnischen Verhältnissen ausgefälltes - liH.-H^O-Jarosit wurde in verdünnter Schwefelsäure aufgelöst. Dem System wurde genügend Zeit gelassen, sich auf ein Gleichgewicht einzuspielen. Liegt der der Zusammensetzung der Lauge entsprechende Punkt oberhalb (Pig.2) der Kurve, so bedeutet das, dass das in der Lauge befindliche dreiwertige Eisen als Mischjarosit ausfällt.

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Die Pällungsgeschwindigkeit hängt dabei unter anderem davon ab,

"5+

wieviel Pe -Konzentration sich oberhalb des der Kurve entsprechenden G-leichgewichtswertes befindet.

Aus Fig. 2 und aus dem, was vorangehend über das Lösen von Perriten gesagt worden ist, ist ersichtlich, dass, liegt der der Zusammensetzung der Lösungsstufe entsprechende Punkt oberhalb der G-leichgevrichtslinie (Peststoff-Stabilitätsbereich), die Möglichkeit gegeben ist, gleichzeitig und unter atmosphärischen Verhältnissen Perrite aufzulösen und Eisen auszufällen. Die vorliegende Erfindung, deren Hauptmerkmale aus Patentanspruch 1 hervorgehen, gründet .sichprinzipiell darauf, dass die in ferrithaltigen Peststoff enthaltenen wertvollen Metalle in einer einzigen Reaktionsstufe als Sulfate in die Lösungsstufe überführt und das in den Perriten enthaltene Eisen in festes basisches Salz überführt werden. In dieser Stufe findet folgende Reaktion statt:

(5) 3BIeO-Pe₂O₃(S) + (7-X)H₂SO₄(aq)+ xA₂S0₄(aq)+(2-2x)H₂0 2A_xH₅0₁__xrPe₅(S0₄)₂(0H)₆](s)+ 3MeSO₄(aq) (Me = Zn, Cu, Cd; A = Na, K, IiH₄)

Im Prinzip kann man diese Reaktion als Kombination aus der die Perritauflösung charakterisierenden Reaktion

(6) 3MeO-Pe₂O₃(S) + 12H₂SO₄(aq) ^± 3MeSO₄(aq)+3Fe₂(SO₄)₃(aq)+1 und der die Eisenfällung wiedergebenden Reaktion

(7) 3Pe₂(S0₄)₃(aq) ₊xA₂S0₄(ag) + (H-2x)H₂0 ~

2A_xH₃0₁__x[Pe₃(S0₄)₂(0H)₆](s) + (5+x)H₃SO₄(aq)

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auffassen, wobei jedoch ins Auge fällt, dass man "bei der Umformungsreaktion (5) mit einer geringeren Schwefelsäur einenge und damit mit kleineren Laugenströmen - auskommt als hei getrennter Durchführung der Reaktionen (6) und (7).

Speist man in die Umformungsstufe so viel Ferrosulfatlauge
ein, dass die bei der Reaktion (7) freiwerdende Schwefelsäuremenge äquivalent zu der für die Reaktion (6) benötigten Sehwefeisäureinenge ist, so erhält man als Summenreaktion (8) =
£ (6) ₊ (7)

^ (äq)+(9-3x)H₂O

^=±2A_xH₃0₁__x[Pe₃(S0₄)₂(0H)₆](B) + (^p)MeSO₄ (aq)

(Me = zn, Cu, Cd; A = Ha, E, HH₄)

Im Prinzip besteht die Möglichkeit, an allen Punkten, die oberhalb der G-leichgewichtslinie (Pig. 2) liegen, gleichzeitig sowohl Perrite aufzulösen als auch Eisen auszufällen. Da nun
aber die Lösungsgeschwindigkeit der Perrite mit sinkendem
Säuregehalt der Lösung (Lauge) abnimmt und andererseits der
Anteil an ungefälltem Eisen in der Lauge mit zunehmendem Säuregehalt der Lauge steigt, sind in der Praxis die Operationsverhältnisse so zu wählen, dass im optimalen Säurekonzentrationsbereich gearbeitet wird, wobei dann diirch Minimierung der
durch Umlauf-Eisen und Behandlungszeiten bedingten Kosten eine maximale Ausbeute an Zink und sonstigen wertvollen Metallen
erreicht v/erden kann.

Im Zusammenhang mit dem elektrolytischen Zinkgewinnungsprozess lässt sich das oben beschriebene Verfahren zum Beispiel in
folgender Weise anwenden:

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Nach dem ITeutrallösen v;ird der ferritlialtige Feststoff (Eindicket!, Filtern) abgeschieden und der Umwandlung^stufe zugeführt. Die erforderliche Schwefelsäure - gemäss Reaktion 5 wird in Form von Elektrolysen-Rücksäure und/oder konzentrierter Schwefelsäure zugesetzt (die Menge der konzentrierten Schwefelsäure wird durch die SulfatMlanz des Prozesses bestimmt; Jarosite Process boosts Zinc, World Mining, Sept. (1972) 34-38). Die günstigsten-Verhältnisse liegen dann vor, wenn die !Temperatur einen Wert nahe dem laugensiedepunkt hat und der Alkali- und/ oder Amiaoniumgehalt möglichst hoch liegt.

Durch Regulierung der Säurekonssntration wird zum einen der Ferritlösungsgrad, zum anderen der in der Lauge verbleibende Ferrieisengehalt optimiert.

Diese Behandlung der Ferrite kann entweder in Form eines kontinuierlichen Prozesses oder in Chargen erfolgen. Sobald sich die wertvollen Metalle in den gewünschten Quantitäten gelöst haben, werden Lauge (Lösung) und Feststoffe voneinander getrennt. Die Lauge wird in die Neutralstufe zurückgeleitet, wrährend der Feststoff einer konventionellen Behandlung untersogen wird (d.h. der Feststoff wird mit Viasser gewaschen und aus dem Prozess herausgenommen). In die Eonversionsstufe gelangt nur eine möglichst knappe Laugenmenge, sofern der Ferritschlamm frei von säureverbrauchendem Zinkoxid ist.

Dieser Zustand lässt sich durch zweistufiges Segens tr om-ETeutrallösen des Röstgutes erreichen. Ein diesbezügliches typisches Fliessbild ist in Fig. 4b gezeigt. Bei dieser Schaltweise wird die Rohlauge (-lösung) des Zinkgewinnungsprozesses von der ersten Neutralstufe geliefert, wobei der pH-Wert normalerweise so hoch, liegt, dass das Ferrieisen vollständig ausgefällt ist (pH 3,5 Ms 5,0). Unter diesen Verhältnissen bleibt immer eine gewisse Menge ZnO ungelöst (sofern auch für die Endneutralisie-

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.Jung Röstgut verwendet wird). Dieser Oxidüberschuss kann in einer zweiten "Neutral"--stufe aufgelöst v/erden, wobei dann der pH-Wert in einem Bereich gehalten wird, in dem sich, zwar die Oxide lösen, die Ferrite aber praktisch gesehen ungelöst bleiben.

Stellt man für die Umwandlungsstufe ein etwas grösseres Reaktorvolumen bereit und nimmt man einen etwas umfangreicheren Eisenumlauf in Kauf, so kann man auf die zweite Neutralstufe verzichten. Eine solche Schaltung ist in J?ig. 4a gezeigt.

Im folgenden soll noch eine Gegenüberstellung des erfindungsgemässen Verfahrens - des Konversionsprozesses - mit dem eingangs beschriebenen-Jarosit-Prozess gegeben worden. Das Schaltbild des letztgenannten Prozesses ist in Fig.1 dargestellt. In l^?ig. 1 und 3?ig. 5 sind die angenäherten berechneten Lösungsströnre für den Jarosit- bzw. den Konversionsprozess angegeben. Berechnungsgründlage: 100 000 t Zn/Jahr, Konzentrat mit 52 $ Zn und 10 $ 3?e. Die Neutralstufe (pH 4,5) ist in allen drei Fällen die gleiche (85 ^ des im Röstgut enthaltenen Zn-Oxids lösen sich), desgleichen die Zugabe von starker Säure. Bei der Berechnung des Reaktorfassungsvermögens wurde davon ausgegangen, dass in beiden Prozessen die gleiche Ausbeute an wertvollen Metallen erzielt wird. Die Berechnungen basieren auf von den Patentanmeldern durchgeführten Versuchen. Wie . aus der Gegenüberstellung ersichtlich ist, kommt man selbst beim Arbeiten mit nur einer Neutralstufe (3a) beim Eonversionsprozess mit einem geringeren Reaktorvolumen als beim Jarosit-Prozess aus.

Die Regelung des Konversionsprozesses gestaltet sich, gegenüber 'der Regelung des in Fig. 1 dargestellten Prozesses bedeutend einfacher, denn 1) die Stufenzahl ist geringer, 2) die Einspeisung des Röstgutes erfolgt nur an einer einzigen Stelle,

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und 3) die Regelung erfolgt mit Hilfe von Laugen (Lösungen). Weiter ist die Konversionsstufe weitgehend selbststeuernd und erfordert nur eine relativ "grobe" Regelung.

Beim Jarosit-Prozess besteht im Prinzip die Möglichkeit, den Pb- und Ag-haltigen, beim Lösen in starker Säure anfallenden Lösungcrückstand abzuscheiden und Prozessen zuzuführen, die der Gewinnung dieser Metalle dienen. In der Praxis wird jedoch im allgemeinen wegen des geringen Ag-Gehaltes des Konsentrates - selten so verfahren, sondern der vorgenannte Rückstand wird zusammen mit dem Eisenschlamm aus dem Prozess genommen. Dies ist auch beim Konversion εprozess der Pail, sofern er auf die in Pig. 3 gezeigte Weise durchgeführt wird. Empfiehlt es sich nun aber, wegen hohen Pb- und Ag-Gehaltes des Konzentrates den oben genannten Lösungsrückstand für sich abzuscheiden, bo ist dies auch beim Konversionsprozess möglich, wobei die betreffende Stufe untej? Ausnutzung der Reaktion (8) zum Beispiel auf in Pig. 4 gezeigte V/eise in den Prozess eingeschaltet werden kann. Aus der Reaktion (8) ist ersichtlich, dass etwa 50 f? des in den Prozess gelangenden Eisens über diese zwischengeschaltete Stufe kommen können, ohne dass sich dies in irgend einer Weise auf die Konversionsstufe auswirkt.

Beispiel 1

Die Konversionsstufe wurde als Chargenprozess durchgeführt. Die Analyse des zinkferrithaltigen Peststoffes ergab folgende Werte:

Zn Pe HH^ Cu Cd Pb

20,8 38,0 0,26 0,47 0,19 3,5 5*

1 kg des vorgenannten Peststoffes wurde in die Konversionsstufe eingefüllt, weiter wurden dieser Stufe 6,6 1 Zinkelektrolysen-

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Rücksäure zugesetzt. In der Umwandlungsstufe herrschte eine Temperatur von ca. 95⁰C, der HpSO^-Cehalt wurde durch Schwefel säure zugaben im Bereich zwischen 22 und 25 g/l gehalten. Nach 24 Stunden wurden Peststoff und Lauge (Lösung) voneinander getrennt. Der gewaschene und getrocknete Festfitoff hatte eine Masse von 1100 g und folgende Zusammensetzung:

Zn '	Pe	5	NH	A	Ou	Cd	Pb
3,6	30,	2,	1 3	0,08	0,02	3,2

Die H₀SO,-, -Fe- und NIL·- Konzentrationen der Lauge (Lösung) ergaben sich entsprechend zu 22,0 g/l, 5,4 g/l und ca. 5 g/l.

Die Zinkausbeute in die Lauge betrug in der Konversionsstufe 81 fo, die Eisenausbeute in den Schlamm (Niederschlag) betrug 88,5 #.

Bei einem Zink- und Eisengehalt von 60,3 i» bzw. 12,4 ^c/° im Röstgut bedeutet dies, dass 97,9 fo des Zinkes vom Röstgut in die Lauge (Lösung) überführt wurden.

Beispiel 2

Der Versuch wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurde nun der HpSO^-Gehalt in der Konversionsstufe im Bereich zwischen 28 und 33 g/l gehalten. Der gewaschene und getrocknete Peststoff hatte eine Masse von 945 g und folgende Zusammensetzung:

Zn _χ Pe NH. Cu Cd Pb

2,9 31,0 2,2 0,06 0,01 3,7

Die HpSO.-, Pe- und NH.-Konzentrationen der Lauge . (Lösung) betrugen entsprechend 33,0 g/l, 11,4 g/l trad ca. 5 g/l.

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Die Zinkausbeute in die Lösung "betrug 87 /ί, die Eisenausbeute in den Schlamm 77 $. Die Gesaratausbcute an Zink aus dem Röstgut in die lauge (Lösung) betrug 98,6 'fi.

Beispiel 3

Die Konversionsstufe erfolgte als kontinuierlicher Prozess. Ils zinkferrithaltiger Feststoff diente das gleiche Material wie in Beispiel 1, das mit einer Geschwindigkeit von 150 g/h in einen dreiteiligen Reihenreaktor eingespeist wurde. Die Zinkelektrolysen-Rücksäure wurde mit einer Geschwindigkeit von 1 l/h eingefüllt. Die Temperatur in der Umwandlungsstufe betrug ca, 93°C, und die Schwefelsäurezufuhr wurde so reguliert, dass der HpSO,-Gehalt am Ende der Stufe ;55 bis 36 g/l betrug. Die Gesaritverweilzeit betrug 24 Stunden. In den einzelnen Seilen (Ka.rajie.rn) des Reihenreaktors hatte die Lauge (Lösung) folgende H₀SO*-bsw. Fe-Konzentration:

H2SO4	g/l	1	30	2	3
Pe5+	g/i	e twa		32-34	35-36
14	15	11

Am Ende der Stufe hatte der gewaschene Feststoff einen Zinkgehalt von 2,0 50 und einen Eisengehalt von 29,9 $.

Die Zinkausbeute in die Lauge betrug in der Konversionsstufe 91,0 ^, die Gesamtausbeute aus dem Röstgut in die Lauge belief sich auf 99,0 $. In der Konversionsstufe gingen 78 fo des Eisens in den Schlamm über.

Beispiel 4

Der Versuch wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, jedoch wurde der H₂SO.-Gehalt in der Konversionsstufe auf 65

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bis 70 g/l gehalten und die Trenmmg des Feststoffes von der lauge erfolgte bereits nach 8 Stunden. Der gewaschene und getrocknete Feststoff hatte eine Masse von 980 g und die folgende Zusammensetzung:

Zn Pe E Cu Cd Pb 1,3 30,8 6,5 0,05 0,01 3,6 #

Die H₂SO,-, Pe- und K-Eonzentrationen der Lauge betrugen am Ende des Versuches- entsprechend 69 g/l, 10,8 g/l und 2,4 g/l.

Die Ausbeute an Zink in die Lauge betrug 93,9 i>, die Ausbeute an Eisen in den Schlamm 81 fo. Insgesamt gingen 99,3 i» des im Röstgut enthaltenen Zinks in die Lauge (Lösung) über.

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Claims (3)

- 16 Patentansprüche

1. Hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus deren Ferrite« in der Form, dass die Ferrite unter atmosphärischen Verhältnissen unter Anwesenheit von Kalium-, Natrium- oder Amnoniuinionen in einer schwefelsäurehaltigen Lauge (Lösung) "behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung in einer einzigen Stufe unter Verhältnissen durchgeführt wird, unter denen die in den Ferriten enthaltenen Nichteisenmetalle Zink, Kupfer und Kadmium als Sulfate in die Lauge (Lösung) und das Eisen in der gleichen Stufe in festes basisches Sisensalz übergehen, welche Verhältnisse durch Regulierung der Sehwefelsäure- oder Ferritsulfatzugabe äquivalent zur in diese Stufe eingefüllten Ferritmenge, durch Regulierung der Temperatur auf SO bis 1O5°C, vorzugsweise jedoch auf 95 bis 105⁰O, und durch Regulierung des Schwefelsäuregohaltes auf einen Wert, der einen genügend schnellen Ablauf der Reaktion gewährleistet, erreicht v/erden, wonach durch gründliches Waschen mit Wasser der Feststoff von der Lauge getrennt wird und die Lauge sowie das Waschwasser in die Feutrallösungsstufe zurückgeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwefelsäuregehalt der Lauge 15 bis 80 g/l beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem blei-, silberund goldreiches Zinkröstgut unter solchen Verhältnissen separat in schwefelsäure-, ferri- und zinksulfathal^iger Lauge gelöst wird, dass das Zinkoxid und die Ferrite des Röstgutes nahezu in ihrer Gesamtheit in Lösung übergehen und der blei-, silberund goldhaltige Feststoff von der Lauge abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die ferrisulfathaltige Lauge einem den Ansprüchen 1 und 2 entsprechenden Behandlungszyklus zugeführt wird.

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