DE2406394B2 - Hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus deren Ferriten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus in Oxidform vorliegenden Eisenverbindungen dieser Metalle. Die Erfindung eignet «ich besonders zur Anwendung im Zusammenhang mit der hydrometallurgischen Gewinnung von Zink.

Beim elektrolytischen Zinkgewinnungsprozeß wird als Hauptausgangsmaterial Röstgut, 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%) sowie in geringfügigen Mengen als ungeröstetes Sulfid, Silikat und Aluminat enthalten ist. Das Röstgut, dessen Zinkgehalt im allgemeinen /wischen 50 und 65% beträgt, enthält bis 12% Eisen, etwa 1 % Blei und Siliziumoxid 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).

Das Eisen des Röstgutes liegt nahezu ausschließlich in Ferritform vor, und zwar hauptsächlich als Zinkferrit ZnFe₂O₄. Den Ferriten kommt im Hinblick auf die weitere Verarbeitung des Röstgutes entscheidende Bedeutung zu.

Beinahe bis auf den heutigen Tag erfolgte ein selektives Auflösen des Rösf.gutes in verdünnter 394

Schwefelsäure in der Form, daß die Oxide aufgelöst werden, 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 filtrierbaren Form auszufällen Der bei dieser Auflösung anfallende Lösungsrückstand setzt sich somit zum überwiegenden Teil aus Ferriten zusammen, enthält aber auch unlösliche Sulfate und andere unlösliche Verbindungen, wie z. B. Silikate.

Zur weiteren Behandlung dieses ferritischen Lösungsrückstandes und zur Gewinnung der darin enthaltenen wertvollen Stoffe wurde unter anderem ein unter der Bezeichnung Jarosit-Prozeß bekanntes hydrometallurgisches Verfahren entwickelt. Eine nähere Beschreibung dieses Verfahrens wird in der norwegischen Patentschrift 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 bis 539, gegeben.

Beim Jarosii-Prozeß wird der ferritische Lösungsrückstand bei genügend hoher Temperatur (90 bis 95 C) in Zinkelektrolysen-Rücklauge aufgelöst, wobei es zu einer Auflösung des Großteils der Ferrite kommt. Der bei diesem Auflösungsprozeß verbleibende feste Rückstand, der noch ungelöste Ferrite, die schwerlöslichen Sulfate (PbSO₄, CaSO₄, BaSO₄), den Großteil des Siliziums (in Form von SiO₂) sowie das Gold und Süber enthält, kann von der Lauge getrennt und Prozessen zugeführt werden, die der Abscheidung und Gewinnung der darin enthaltenen wertvollen Stoffe (Pb, Ag. Au) dienen. Falls die Pb-, Ag- und Au-Konzentrationen gering sind, erübrigt sich eine solche Trennung, und die Lauge kann einschließlich Feststoffen — wie heute meist üblich — unmittelbar der Eisenfällung 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 frei werdende Schwefelsäure zu neutralisieren. Zinkröstgut zugesetzt. Im allgemeinen strebte man danach, den pH-Wert in der Fällungsstufe des Jarosit-Prozesses auf 1,2 bis 1,4 zu halten. Da dieser Stufe zusätzlich Natrium- und Ammoniumsalze zugesetzt werden, kommt es zu einer Fällung des Eisens in Form von Natrium- oder Ammoniumjarosit (A[Fe₃(S O₄^i OH)₅]; A = Na, NH₄). Hierbei nutzte man die Eigenschaft des Ferri-lons, in Gegenwart von NH₄ ⁺-, Na⁺- und K*-Ionen unter atmosphärischen Verhältnissen in sauren Lösungen schwerlösliche basische Sulfate zu bilden (J. G. Fairchild, Amer. Min. 18 [1933] 543 bis 547; G. P. Br ο ph y. E. S. Scot t, R. A Snellgrove, Amer. Min. 47 [1962], 112 bis 126 N. W. S ζ i s ζ h i η, Zap. Ws. Min. Obszcz. 79 [1950] 94 bis 102; N. W. S/ iszh in, H. A. K rogi us P. A. L w ο w i c s. Zap. Ws. Min. Obszcz. 87 [1958] 682 bis 686; Z. Harada.M. Goto, Kobutsugaki Zasshi 1 [1954], 344 bis 355, Ref. Chem. Abstr. 51 [1957], 143 h).

Die ferritische Komponente des zum Neutralisieret verwendeten Röstgutes löst sich in der Fällungsstuf< nicht auf, sondern geht in den Eisenschlamm über. Aui diesem Grunde hat man dem Jarosit-Prozeß nocl eine Stufe angegliedert, in der der Jarositschlamn

sauer gewaschen wird (norwegische Patentschrift 123 248). Dem eingedickten Jarositschlamra wird in passender Weise Schwefelsäure oder Elektrolysen-Rücksäure zugesetzt; die Auflösungsverhältnisse werden 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, Neutralisierung der überschüssigen Säure, Fällung des Eisens als Jarosit und saures Waschen des ausgefällten Jarositschlamms. Jede dieser Stufen erfordert ein eigenes Regelungs- und Cberwachungssystem sowie eine beträchtliche Anzahl Reaktoren und Eindicker (Fi g. 1).

Weiter besteht auch die Möglichkeit, das Eisen im Autoklav ohne Neutralisation entweder bei höherer Temperatur (180 bis 220⁰C) als ein Gemisch aus Hämatit und Hydroniumjarosit oder unter Anwesenheit von NH₄ ⁺-, Na⁺- und K⁺-kwu.n bei etwas niedrigerer Temperatur (140 bis 180⁰C) als Ammonium-, Natrium- und Kaliumjarosit auszufällen (USA.-Patentschrift 3493 365; kanadische Patentschrift 7 87 853).

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- (Vorneutralisation) und eine Nachbehandlungsstufe (saures Waschen). Bei letzterem Verfahren erfolgt die Eisenfällung im Autoklav, was sich in Verfahrens- und anlagentechnischer Hinsicht wesentlich schwieriger gestaltet als das Arbeiten unter atmosphärischen Verhältnissen.

Die vorliegende Erfindung bietet nun die Möglichkeit — auch unter atmosphärischen 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 (z, B. im atmosphärischen Prozeß, Fig. I, Stufen 2 bis 5), & h. nahezu ferritfreien Eisenschlamm (Eisenniederschlag) zu erzielen.

Die Erfindung führt zu einem einfachen, zuverlässigen Prozeß, der außerdem gegenüber den früheren Verfahren mit wesentlich weniger aufwendigen Anlagen auskommt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehend beschrieben. In den Zeichnungen zeigen F i g. 1 das Flieöbild des an sich bekannten Jarosit-Prozesses, F i g. 2 als Beispiel die Löslichkeit eines Ammoniumjarosites bei 95 C in Abhängigkeit von der H₂SO₄-Konzentration und F i g. 3 und 4 die Fließbilder von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.

Vor der eigentlichen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jedoch einige Betrachtungen über die Lösungsgeschwindigkeit der Ferrite zum einen und die Fällungsgeschwindigkeit des Jarosites und der anderen basischen Eisensalze zum anderen beeinflussende Faktoren anzustellen.

Die Lösungsgeschwindigkeit der Ferrite erfüllt folgende Gleichung:

X)

,2/3

oder in integrierter Form geschrieben

1 - (1 - χ)¹⁰ = Kt,
wobei

K = -±-kS₀.

Die Änderung der spezifischen Oberfläche während des Auflösungsvorganges erfolgt nach der Formel

S_x =

In den Gleichungen (1—4) bedeuten:

χ = Grad (Fortgeschrittenheit) der Auflösung,
S₀ = ursprüngliche spezifische Oberfläche (m²/g)

der Ferrite,
S_x = spezifische Oberfläche für die Werte des

Lösungsgrades x(m²/g),
t = Lösungszeit (min),
K = von der spezifischen Oberfläche abhängige

Lösungskonstante (min ~'),
ic = von der spezifischen Oberfläche unabhängige Lösungsgeschwindigkeits-Konstante

(g · min¹ ■ m"^a).

Die Werte der Reaktionsgeschwindigkeits-Konstanten k bewegen sich in der Größenordnung von

3—f> ■ 10"³ g · min"¹ ■ m"².

Die Lösungsgeschwindigkeit von Zinkferriten ist in erster Linie eine Funktion der spezifischen Oberfläche, der Temperatur und der Schwefelsäure-Konzentration. Stark beeinflußt wird die Lösungsgeschwindigkeit von Änderungen der spezifischen Oberfläche. Allerdings läßt sich diese im allgemeinen nicht durch Regulierung der Röstverhältnisse verändern, sondern kann als ■— aus dem Gefuge des Konzentrats herrührende charakteristische Größe des jeweiligen Röstgutes angesehen werden. Auch die Temperatur hat beträchtlichen Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Unumgänglich ist, beim Lösen im Temperaturbereich von 70 bis 100⁰C, besser noch im Bereich von 90 bis 100° C zu operieren. Bezüglich des Einflusses der Schwefelsäure-Konzentration kann festgestellt werden, daß die Lösungsgeschwindigkeit wenigstens

• im Bereich 10 bis 100 g/l in einem nahezu linearen Abhängigkeitsverhältnis zur Schwefelsäure-Konzentration steht. Bewegt sich die Temperatur im Bereich

95 bis 100°C, so hat die Reaktionsgeschwindigkeits-Konstante k auch schon bei H₂SO₄-Konzentrationen von weniger als 30 g/l einen für das nachfolgend zu beschreibende Verfahren genügend großen Wert.
Die Eisen-Fällungsgeschwindigkeit wiederum wird

von der Fe^{3 +}-Konzentration, dem H₂SO₄-Gehalt, den NH₄-. Na⁺- und K ⁺ -Ionenkonzentrationen und der Temperatur bestimmt.

Die Eisenfällung im ammonium- und alkalifreien System Fe₂O₃ — SO₃ — H₂O wird unter anderem

in folgendem Artikel behandelt: J. Rast as, S. Fugleberg, T-L. Huggare; Treatment of Iron Residues in the Electrolytic Zinc Process; The Metallurgical Society 102nd AlME Annual Meeting in Chicago, Illinois.

Enthält die Lösung Alkali- oder NH^-Ionen, so verschiebt sich das Gleichgewicht in Mischjarosite (Α,Η.,0,.,[Fe₃(SOJ₂(OHU) begünstigende Richtung, wie in letztgenanntem Artikel dargelegt worden

ist. In der Literatur findet man zwar Teile der Stabilitätsbereiche des allgemeineren Systems

A₂O —■ Fe₂O₃ — SO₃

H₂O

(A = NH₄, Na oder K) behandelt, aber detaillierte und übersichtliche Stabilitäts-Schaubilder liegen unseres Wissens nicht vor.

In F i g. 2 ist zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Löslichkeitslinie eines Misch- ro jarosites im System

H₂SO₄ — Fe₂(SOJ₃ — (NHJ₂SO₄

-1

H₂O-(NH₄)JH₃O)₁. _x[Fe₃(SO₄)₂(OHy(s)

dargestellt. Die Kurve entspricht folgender Situation: Reiner — unter verfahrenstechnischen Verhältnissen ausgefällter — NH₄ — H₃O-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 (Fig. 2) der Kurve, so bedeutet das, daß das in der Lauge befindliche dreiwertige Eisen als Mischjarosit ausfällt; die Fällungsgeschwindigkeit hängt dabei unter anderem davon ab, wieviel Fe³⁺-Konzentration sich oberhalb des der Kurve entsprechenden Gleichgewichtswertes befindet.

Aus F i g. 2 und aus dem, was vorangehend über das Lösen von Ferriten gesagt worden ist, ist ersichtlich, daß, liegt der der Zusammensetzung der Lösungsstufe entsprechende Punkt oberhalb der Gleichgewichtslinie (Feststoff-Stabilitätsbereich), die Möglichkeit gegeben ist, gleichzeitig und unter atmosphärischen Verhältnissen Ferrite aufzulösen und Eisen auszu-Rillen. Die vorliegende Erfindung, deren Hauptmerkmale aus Patentanspruch 1 hervorgehen, gründet sich prinzipiell darauf, daß die im ferrithaltigen Feststoff enthaltenen wertvollen Metalle in einer einzigen Reaktionsstufe als Sulfate in die Lösungsstufe überführt und das in den Ferriten enthaltene Eisen in festes basisches Salz überführt werden. In dieser Stufe findet folgende Reaktion statt:

3MeO · Fe₂O₃(S) + (7 - x)H₂SO₄(aq) + xA₂SO₄(aq) + (2 - 2x)H₂O
-^2A_xH₃O,. ,[Fe₃(SOJ₂(OH)₆](S) + 3MeSO₄(aq)

(Me = Zn, Cu, Cd; A = Na, K; NH₄)

(5)

Im Prinzip kann man diese Reaktion als Kombination aus der die Ferrit-Auflösung charakterisierenden Reaktion

3MeO · Fe₂O₃(S) + 12H₂SO₄(aq)^=3MeSO₄(aq) + 3Fe₂(SOJ₃(aq) + 12H₂O (6)

und der die Eisenfällung wiedergebenden Reaktion

3Fe₂(SOJ₃(aq) + xA₂SO₄(ag) + (14 - 2x)H₂O=^= 2A₁H₃O₁.,[Fe₃(SO₄J₂(OH)₆](S) + (5 + x)H₂SO₄(aq)

auffassen, wobei jedoch ins Auge fällt, daß man bei der Umformungsreaktion (5) mit einer geringeren Schwefelsäuremenge — und damit mit kleineren Laugenströmen — auskommt als bei getrennter Durchführung der Reaktionen (6) und (7).

Speist man in die Umformungsstufe so viel Ferrosulfatlauge ein, daß die bei der Reaktion (7) frei werdende Schwefelsäuremenge äquivalent zu der für die Reaktion (6) benötigten Schwefelsäuremenge ist, so erhält man

als Summenreaktion (8) = (—j^—) ' ^) + ^).

MeO · Fe₂O₃(S) + (¹^-) Fe₂(SO₄)₃(aq) + xA₂SO₄(aq) + (9 - 3x)H₂O
^= 2A₁H₃O^_x[Fe₃(SO₄J₂(OHy(S) + (~^) MeSO₄(aq)
(Me = Zn, Cu, Cd; A = Na, K. NH₄)

Im Prinzip besteht die Möglichkeit, an allen Punkten, die oberhalb der Gleichgewichtslinie (Fig. 2) liegen, gleichzeitig sowohl Ferrite aufzulösen ah auch Eisen auszufällen. Da nun aber die LösangSgeschwindigkeit der Ferrite mit sinkendem Säuregehalt der Lösung (Lauge)aboimmtead andererseits der Anteil an nngefätltem Ssen ta der Lange BBt zenehmeadem Säuregelalt der Lauge steigt, sind in der Praxis die Operatioosverbäknisse so zn wählen, daß im optimalen SäurekonzentrationsoeTdch gearbeitet wird, wobei durch Mnamiening der durch Umlauf-Eisen Beaaedlnagszeüea ite Kosten eine maxi- 6s

b an Zink und sonstigen wertvollen Metalles errekat werden kann.
Im Zusammenhang mit dem elektrolytischen Zinkgewinnungsprozeß läßt sich das oben beschriebene Verfahren z. B. in folgender Weise anwenden:

Nach dem Neutrallösen wird der ferrithaitige Feststoff (Eindicken, Filtern) abgeschieden aod der Umwandlungsstufe angefahrt Die errerche Sdrwefelsäure — gemäß Reaktion S — wird öl Form von Elektrolyscn-RScksäHre sntl/oder kozentrter Schwefelsäure zugesetzt (die Menge der konzefitrierten Schwefelsäure wind durch die SaSat-Bflaaz des Proasses bestimmt; Jarosite Process boosts Ziec, World Mining, Sept [1972], 34 bis 38). Die gäostigsten VerMköisse Segen dann vor, wenn die Temperatur eisen Wert öafeedeiaLaagea-Siedepaakt hat und der Alkali- UHd/oder möglichst hoch Hegt.

Durch Regulierung der Säurekonzentration wird zum einen der Ferrit-Lösungsgrad, 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 und Feststoffe voneinander getrennt. Die Lauge wird in die Neutralstufe zurückgeleitet, während der Feststoff einer konventionellen Behandlung unterzogen wird (d. h. der Feststoff wird mit Wasser gewaschen und aus dem Prozeß herausgenommen). In die Konversionsstufe gelangt nur eine möglichst knappe Laugenmenge, sofern der Ferrit-Schlamm frei von säureverbrauchendem Zinkoxid ist.

Dieser Zustand läßt sich durch zweistufiges Gegenstrom-Neutrallösen des Röstgutes erreichen. Ein diesbezügliches typisches Fließbild ist in F i g. 3 b 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 bis 5,0). Unter diesen Verhältnissen bleibt immer eine gewisse Menge ZnO ungelöst (sofern auch für die Endneutralisierung Röstgut verwendet wird). Dieser Oxidüberschuß kann in einer zweiten »NeutraI«-Stufe aufgelöst werden, 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 solch«; Schaltung ist in F i g. 3 a gezeigt.

Im folgenden soll noch eine Gegenüberstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens — des Konversionsprozesses mit dem eingangs beschriebenen Jarosit-Prozeß gegeben werden. Das Schaltbild des letztgenannten Prozesses ist in Fig. 1 dargestellt. In F i g. 1 und F i g. 3 sind die angenäherten berechneten Lösungsströme für den Jarosit- bzw. den Konversionsprozeß angegeben: Berechnungsgrundlage: 100000 t Zn/Jahr, Konzentrat mit 52% Zn und 10% Fe. 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 Reaktor-Fassungsvermögens 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 (3 a) beim Konversionsprozeß mit einem geringeren Reaktorvolumen als beim Jarosit-Prozeß aus.

Die Regelung des Konversionsprozesses gestaltet sich gegenüber der Regelung des in F i g. i dargestellten Prozesses bedeutend einfacher, denn (1) die Stufenzahl ist geriner, (2) die Einspeisung des Röstgutes erfolgt nur an einer einzigen Stelle und (3) die Regelung erfolgt mit Hilfe von Laugen (Lösungen). Weiter is* die Konversionsstufe weitgehend selbst- »t-;.rr ; and erfordert nur eine relativ »grobe« Regeiung.

Beim Jarosit-Prozeß besteht im Prinzip die Mög-Mcfakek, den Fb- and Ag-haltigen, beim Lösen in starker Säure anfallenden Lösuagsrückstand abzuscheiden und Prozessen zuzuführen, die der Gewinnung dieser Metalle dienen. In der Praxis wird jedoch — im allgemeinen wegen des geringen Ag-Gehaltes des Konzentrates — selten so verfahren, sondern der vorgenannte Rückstand wird zusammen mit dem Eisenschlamm aus dem Prozeß genommen. Dies ist auch beim Konversionsprozeß der Fall, sofern er auf die in F i g. 3 gezeigte Weise durchgeführt wird. Empfiehlt es sich nun aber, wegen hohen Pb- und Ag-Gehaltes des

ίο Konzentrates den obengenannten Lösungsrückstand für sich abzuscheiden, so ist dies auch beim Konversionsprozeß möglich, wobei die betreffende Stufe unter Ausnutzung der Reaktion (8) z. B. auf in F i g. 4 gezeigte Weise in den Prozeß eingeschaltet werden kann.

Aus der Reaktion (8) ist ersichtlich, daß etwa 50% 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 Chargen-Prozeß durchgeführt. Die Analyse des zinkferrithaltigen Feststoffes ergab folgende Werte:

Zn 20,8%

Fe 38,0%

NH₄ 0,26%

Cu 0,47%

Cd 0,19%

Pb 3,5%

1 kg des vorgenannten Feststoffes wurde in die Konversionsstufe gegeben, weiter wurden dieser Stufe 6,61 Zinkelektrolysen-Rücksäure zugesetzt. In der Umwandlungsstufe herrschte eine Temperatur von etwa 95°C, der H₂SO₄-Gehalt wurde durch Schwefelsäurezugaben im Bereich zwischen 22 und 25 g/l gehalten Nach 24 Stunden wurden Feststoff und Lauge (Lösung) voneinander getrennt. Der gewaschene und getrocknete Feststoff hatte ein Gewicht von 1100 g und folgende Zusammensetzung:

Zn 3,6%

Fe 30,5%

NH₄ 2,3%

Cu 0,08%

Cd 0,02%

Pb 3,2%

Die H₂SO₄-, Fe- und NH₄-Konzentrationen der Lauge (Lösung) ergaben sich entsprechend zu 22,0, SS 5,4 und etwa 5 g/l.

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

Bei einem Zink- und Eisengehalt von 60,3 bzw. 12.4% im Röstgut bedeutet dies, daß 97,9% des Zinks vom Röstgut in die Lauge (Lösung) übergeführt wurden.

Beispiel 2

Der Versuch wurde wie im Beispiel I durchgeführt, jedoch wurde nun der H₂SO₄-GeBaIt in der Koaversionsstufe im Bereich zwischen 28 und.

Der gewaschene und getrocknete Feststoff hatte ein Gewicht von 945 g und folgende Zusammensetzung:

Zn 2,9%

Fe 31,0%

NH₄ 2,2%

Cu 0,06%

Cd 0,01%

Pb 3,7%

Die H₂SO₄-, Fe- und NH₄-Konzentrationen der Lauge (Lösung) betrugen entsprechend 33,0, 11,4 und etwa 5 g/l.

Die Zinkausbeute in die Lösung betrug 87%, die Eisenausbeute in den Schlamm 77%. Die Gesamtausbeute an Zink aus dem Röstgut in die Lauge (Lösung) betrug 98,6%.

Beispiel 3

Die Konversionsstufe erfolgte als kontinuierlicher Prozeß. Als zinkferrithaltiger Feststoff diente das gleiche Material wie im 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 eingespeist. Die Temperatur in der Umwandlungsstufe betrug etwa 95° C, und die Schwefelsäurezufuhr wurde so reguliert, daß der H₂SO₄-Gehalt am Ende der Stufe 35 bis 36 g/l betrug. Die Gesamtverweilzeit betrug 24 Stunden. In den einzelnen Teilen (Kammern) des Reihenreaktors hatte die Lauge (Lösung) folgende H₂SO₄- bzw. Fe-Konzentration:

H₂SO₄, g/l

Fe³⁺, g/l

etwa 30
14

32—34
15

35—36
11

Am Ende der Stufe hatte der gewaschene Feststoff einen Zinkgehalt von 2,0% 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% des Eisens in den Schlamm über.

Beispiel 4

Der Versuch wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, jedoch wurde der H₂SO₄-Gehalt in der Konversionsstufe auf 65 bis 70 g/l gehalten, und die Trennung 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 1,3%

Fe 30,8%

K 6,5%

Cu 0,05%

Cd 0,01%

Pb 3,6%

Die H₂SO₄-, Fe- und K-Konzentrationen der Lauge betrugen am Ende des Versuches entsprechend 69, 10,8 und 2,4 g/l.

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

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   24

   ί. Hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus deren Ferriten durch Behandlung mit einer schwefelsäurehaltigen Lösung in Gegenwart von Kalium-, Natrium- oder Ammoniumionen bei einer Temperatur von 85 bis 105 C, dadurch gekennzeichne t, daß die Behandlung in einer einzigen Stufe durch Regulierung der Schwefelsäure- oder FerrisuUatzugabe äquivalent zur in diese Stufe aufgegebenen verdichteten oder filtrierten Ferritmenge und durch Weiterregulierung des Schwefelsäuregehaltes auf einen Wert, der einen genügend schnellen Ablauf der Reaktion gewährleistet, durchgeführt wird, wonach der Feststoff von der Lauge getrennt und gründlich mit Wasser gewaschen wird, und die Lauge sowie das Waschwasser in die fteutrallösungsstufe zurückgeleitet werden, in die auch ein Teil der Säure und die ganze Röstgutmenge eingespeist werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Schwefelsäuregehalt der Lauge von 15 bis 80 g/l gearbeitet wird
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem blei-, silber- und goldreiches Zinkröstgut getrennt in schwefelsäure-, fern- und zinksulfathaltiger Lauge gelöst wird, daß das Zinkoxyd und die Ferrite des Röstgutes nahezu in ihrer Gesamtheit in Lösung übergehen und der blei-, silber- und goldhaltige Feststoff von der Lauge abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die ferrisulfathaltige Lauge einem dem Anspruch 1 oder 2 entsprechenden Behandlungszyklus zugeführt wird