DE2607956C2 - Process for the extraction of high-purity zinc compounds from technical, in particular As-containing, materials by ammoniacal solvent extraction - Google Patents
Process for the extraction of high-purity zinc compounds from technical, in particular As-containing, materials by ammoniacal solvent extractionInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung hochreiner Zinklösungen aus unreinen, insbesondere As-haltigen Materialien durch ammoniakalische Solventextraktion mit anschließender Gewinnung hochreiner Zinkverbindungen.The present invention describes a method for obtaining high-purity zinc solutions from impure, in particular As-containing materials by ammoniacal solvent extraction with subsequent recovery high purity zinc compounds.
Ks ist seit langem bekannt, daß Metalle, die kationische Aminkomplexe bilden, sehr leicht in ammoniak-/ammonsalzhaltigen Lösungen aufgelöst werden können, sofern sie in oxidischer oder karbonati scher Form vorliegen. Aniinkoinplexbilüende Metalle sind z. B. Zink, Kupfer, Cadmium, Silber u. a. Im FalleKs has long been known that metals which form cationic amine complexes are very easily converted into Solutions containing ammonia / ammonium salts can be dissolved, provided they are in oxidic or carbonate form shear form. Aniinkoinplex-forming metals are z. B. zinc, copper, cadmium, silver and others. In the event of
z. B. des Zinkoxids verläuft die Auflösung nach der Formelz. B. of zinc oxide dissolves according to the formula
ZnO Hh-2)NH( + 2NH; =[Zn(NHJ)Jil +H1OZnO Hh-2) NH ( + 2NH; = [Zn (NH J ) J il + H 1 O
(n = 2—4). Die Zahl der Ammon'iakliganden hängt von der Konzentration des Ammoniaks, der Temperatur und der Art des Anions ab.( n = 2-4). The number of ammonia ligands depends on the concentration of the ammonia, the temperature and the type of anion.
Die Auflösung der genannten Metalle verläuft sehr rasch und mit sehr guter Ausbeute. Auf diese Weise kann beispielsweise der Zinkinhalt verunreinigter, oxidischer Zinkerze, abgerösteter Zinksulfiderze, aber auch von Stoffen, die bei den verschiedensten hüttenmännischen Prozessen als Zwischenprodukte oder Abfallstoffe anfallen, in Lösung gebracht werden. Anteile an metallischem Zink bieten dem Auflöseprozeß keine Schwierigkeiten, da in ammoniakalischer Lösung Sauerstoff begierig aufgenommen und damit metallisches Zink in ionogene Form übergeführt wird. Der für das Zink aufgeführte Auflösechemismus gilt in gleicher Weise auch für andere, aminbildende Begleitmetalle.The metals mentioned dissolve very quickly and with a very good yield. In this way For example, the zinc content of contaminated, oxidic zinc ores, roasted zinc sulfide ores, but also of substances that are used as intermediate products in a wide variety of metallurgical processes or waste materials are produced, brought into solution. Parts of metallic zinc provide the dissolving process no difficulties, since in ammoniacal solution oxygen eagerly absorbed and thus metallic Zinc is converted into ionogenic form. The dissolution chemistry listed for zinc applies equally This also applies to other amine-forming accompanying metals.
Die Filtration der so erhaltenen ammoniakalischen Lösungen ist technologisch sehr bequem, da filtrationshemmende Kieselsäure im Gegensatz zur sauren Auflösung nicht in kolloidale, gelartige Form, sondern in makromolekulare Polymere überführt wird. Die ammoniakalische, metallaminhaltige Lösung kann so von unlöslicher Gangart (Kieselsäure, Alumosilikaten) und allen nicht aminbildenden Kationen (z. B. Eisen, Blei, Mangan) vollständig befreit werden.The filtration of the ammoniacal solutions obtained in this way is technologically very convenient because it is filtration-inhibiting In contrast to acidic dissolution, silica is not in colloidal, gel-like form, but in macromolecular polymers is transferred. The ammoniacal, metallamine-containing solution can so from insoluble gangue (silica, aluminosilicates) and all non-amine-forming cations (e.g. iron, lead, Manganese) are completely freed.
Die in den aufzulösenden Vorstoffen enthaltenen Anionen gehen normalerweise in die ammoniakalische Lösung über, soweit sie nicht an unlösliche Kationen gebunden sind (z. B. in Form von Bleisulfat). Die ammoniakalische Lösung wird also normalerweise neben dem entsprechend Gleichung (1) vorliegenden Anion, ζ. B. Karbonat, noch wechselnde Mengen an Sulfat-, Chlorid-, Phosphat- und anderen Anionen enthalten. Ebenso geht das das Zink praktisch stets begleitende Arsen als Arsenat-lon (AsO4 3-) quantitativ in die ammoniakalische Lösung über. Seine Entfernung bietet das Hauptproblem bei der Darstellung von reinen Zinkverbindungen aus verunreinigten Materialien auf ammoniakalischem Wege.The anions contained in the precursors to be dissolved normally pass into the ammoniacal solution as long as they are not bound to insoluble cations (e.g. in the form of lead sulfate). The ammoniacal solution is therefore normally in addition to the anion present in accordance with equation (1), ζ. B. carbonate, still contain varying amounts of sulfate, chloride, phosphate and other anions. Likewise, the arsenic, which almost always accompanies zinc, is transferred quantitatively into the ammoniacal solution as arsenate ion (AsO 4 3 -). Its removal presents the main problem in the ammoniacal preparation of pure zinc compounds from contaminated materials.
Es ist weiterhin lange bekannt, daß die entsprechend Gleichung (1) gebildeten Zinkaminkomplexe nicht sehr fest sind, sondern einer recht weitgehenden sekundären Dissoziation unterliegen, die z. B. im Falle des Zinktetraminkomplexes(/7 = 4) nach der FormelIt has also long been known that the zinc amine complexes formed according to equation (1) are not very are solid, but are subject to quite extensive secondary dissociation, which z. B. in the case of Zinc tetramine complex (/ 7 = 4) according to the formula
[Zn(NHO4P ' .-[Zn(NHj)2]2 f I- 2NH3 (2)[Zn (NHO 4 P '.- [Zn (NHj) 2 ] 2 f I- 2NH 3 (2)
verläuft. Dadurch ist es möglich, durch Verringerung der Ammoniakkonzentration, z. B. durch Verkochen, denruns. This makes it possible, by reducing the ammonia concentration, e.g. B. by overcooking the
_S5 Komplex vollständig zu zerstören und das Zink als Hydroxid oder, bei Gegenwart von COj, als Karbonat niederzuschlagen. Diese ausfallende Zinkverbindung ist nach dem oben Gesagten von Gangart sowie allen nicht aminbildenden Kationen praktisch vollständig frei._S5 complex to completely destroy and the zinc as Hydroxide or, in the presence of COj, precipitate as carbonate. This zinc compound is precipitating according to the above from Gangart and all non-amine-forming cations practically completely free.
do Hiervon wird z.B. in der US-Patentschrift 16 08 844 Gebrauch gemacht. Eine Trennung des Zinks von anderen aminbildenden Kationen sowie von löslichen Anionen ist dabei nicht beabsichtigt oder möglich.do Of this, e.g. in US Pat. No. 16 08 844 Made use of. A separation of the zinc from other amine-forming cations as well as from soluble ones Anions is neither intended nor possible.
in der BF 7 46 633 ist ;n weiterer Ausführung dieserin BF 7 46 633 ; n further execution of this
(,5 Arbeitsweise ein Verfahren beschrieben, bei dem unter leicht erhöhten Drücken und Temperaturen unter Sauerstoffzugabe auch die Laugung sulfidischer Einsät/ stoffe möglich ist. Außerdem ist in der gleichen(, 5 Working method describes a method in which under slightly increased pressures and temperatures with the addition of oxygen also the leaching of sulphidic seeds / substances is possible. Also is in the same
ntschrift ausgeführt, daß beim Zugeben von CO2 ntschrift stated that when adding CO 2
Laugelösung das ausfallende Zink in ZinkkarbonatLye solution the precipitating zinc in zinc carbonate
2Üu führt wird. Letzteres wird abgetrennt, zu Zinkoxid 2Ü u will lead. The latter is separated into zinc oxide
? i,infcrt und das CO2 in den Prozeß zurückgeführt.? i, infcrt and the CO 2 fed back into the process.
I dieses Verfahren bietet keine Möglichkeit zur s iSerming störender Kationen (z.B. Nicke!) oder I this method offers no possibility of s iSerming interfering cations (e.g. nod!) Or
lösrich d egn AUSnp"tentschriften 26 95 843 und 28 05 918 den Verfahren vorgeschlagen, bei denen aus Lösrich d e g n A US n p "tentschriften 26 95 843 and 28 05 918 proposed the method in which from
lexen d h sowohl zink- wie kupferenthaltenden, κ ammoniakalisch gelaugten Erzen ein weitgehend Γ'ferfreier zjnkniederschlag bzw. eine weitgehend kfreie Kupferaminlösung gewonnen werden können. Herbei wird von der verschiedenen Bindungsfestigkeit Her be:den Aminkomplexe Gebrauch gemacht, aber auf ι λ Rolle weiterer Kationen bzw. von Anionen nichtlexen ie both zinc and copper containing, κ ammoniacally leached ores a largely Γ'fer-free zj n knee precipitate or a largely k-free copper amine solution can be obtained. In doing so, use is made of the different bond strength Her be : the amine complexes, but not on the role of other cations or anions
^"vefschfedene Variationen der bereits beschriebenen Verfahren liegen auf der Hand. So beschreibt z. B. US ,ql2 305 ein Verfahren zur Auflösung von Kupfer- 2 7 nk Schrott unter oxidierenden Bedingungen in ammoniakalischen Lösungen. Die Lösung wird nach Abtrennung der Verunreinigungen verkocht und der ausgefallene Niederschlag zur Trennung der beiden Metalle mit Natronlauge behandelt.There are obvious variations of the processes already described. For example, US Pat. No. 2,305 describes a process for dissolving copper scrap under oxidizing conditions in ammoniacal solutions. The solution is boiled after the impurities have been separated off and the deposited precipitate is treated with sodium hydroxide solution to separate the two metals.
Der in neuerer Zeit viel diskutierte, sogenannte ARBITER-Prozeß (s. M. C. K u h η, N. A r b i t e r und H. Kling Comparative Chemistry and Process Development in Copper Hydrometallurgy, 2nd ann. Meeting, ^«,metallurgy Group of ClM, Oct. 1972) behandelt im wesentlichen Mechanismus und Vollständigkeit der Auflösung sulfidischer Erzkon, anträte im Hinblick auf Le verschiedenen Komponenten, geht aber auf die Trennung der kationischen und anionischen Komponenten nicht ein.The so-called ARBITER process (see M. C. K u h η, N. A r b i t e r and H. Kling Comparative Chemistry and Process Development in Copper Hydrometallurgy, 2nd ann. Meeting, ^ "Metallurgy Group of ClM, Oct. 1972) treated essentially the mechanism and completeness of the dissolution of sulphidic ore cones with regard to Le different components, but goes on that Separation of the cationic and anionic components does not occur.
In der OS 25 15 601 wird ein Verfahren beschrieben, in dem vorzugsweise mehrwertige NE-Metalle aus einer wäßrigen ammonsalzhaltigen Lösung, die die Metalle als gelöste Metallamine enthält, mit Hilfe eines kanonischen lonenaustauscherharzes extrahiert und anschließend mit einer ΝΗ,/NrM-Salzlösung kontak-,iert werden. Deren Konzentration wird so gewählt, daß das Volumen der Eluierungslösung einen im wesentlichen vollständigen Entzug des freien Ammoniaks sowie sich infolge der genannten Extraktionsm.ttel, deren funktionell Gruppe die Oximgruppe ist, notwen°!&"-weise im wesentlichen auf die Metalle Kupfer, Nickel und Kobalt beschränkt. Zusammenfassend ist also als Stand der Technik festzustellen, daß bisher keine Möglichkeit aufgezeigt wurde, beliebig verunreinigte Zinkvorstoffe in einem einzigen Arbeitsgang, z. B. durcn Solventextraktion, in ein hochreines Endprodukt zu überführen. Mit »beliebig verunreinigt« ist damit die gleichzeitige Anwesenheit von aminbildenden (Kupier, Nickel u a) sowie nichtaminbildenden (Eisen, mangan, Kationen, löslichen Anionen (Cl , SO4 2"). insbesondere Arsenal sowie nichtlösliche Gangart gemeint. Die genannten Verunreinigungen sind aber gerade typisch für die ο a. Erze und Zwischenprodukte, aus denen eine Gewinnung von reinen Zinkverbindungen auf kurzem, kostengünstigen Weg erwünscht ist.In OS 25 15 601 a process is described in which preferably polyvalent non-ferrous metals are extracted from an aqueous ammonium salt-containing solution, which contains the metals as dissolved metal amines, with the help of a canonical ion exchange resin and then contact with a ΝΗ, / NrM salt solution. be ated. Their concentration is chosen so that the volume of the eluting solution essentially completely removes the free ammonia and, as a result of the extraction agents mentioned, the functional group of which is the oxime group, is essentially based on the metals copper and nickel In summary, the state of the art is that to date no possibility has been shown of converting any contaminated zinc precursors into a highly pure end product in a single operation, e.g. by solvent extraction simultaneous presence of amine-forming (copper, nickel, etc.) and non-amine-forming (iron, manganese, cations, soluble anions (Cl, SO 4 2 "). In particular arsenal and insoluble gangue and intermediates from which pure zinc compounds can be obtained in a short, cost-effective manner n way is desired.
Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemaßc Verfahren zur Gewinnung hochreiner Zinksalzlosungen , aus unreinen, insbesondere As-haltigen Lösungen zeigt einen solchen Weg auf (siehe auch beigefügtes Verfahrensschema) und vermeidet gleichzeitig die in den im Stand der Technik diskutierten Verfahren enthaltenen Einschränkungen bzw Nachteile. Hie: bei s werden zunächst in bekannter Weise ^1Jg-Einsatzstoffe 1, z.B. Flugaschen, Zinkkratzen. Kugel· mühlenstäube, oxidische bzw. abgerostete sulf.sche Zinkerze z. B. Galmei, einer Auflosung 2 in einer ammoniakalischen, ammonsalzhaltigen, wäßrigen Loü sung, gegebenenfalls unter Einblasen von Sauerstoff unterworfen und nach vollständiger Auflosung de aminbildenden Metalle von der unlöslichen Gangar sowie den nichtaminbildenden Metallen abgetrennt. Da, erfindungsgemäße Verfahren ist nun dadurch, gekennis zeichnet daß man die in der unreinen, ammoniakali 5 «hen zinkhaltigen Lösung gegebenenfalls vorhandenen dem Zink gegenüber elektropositiven Metalle, z. b. Kupfer CadmSni Silber, Nicke, usw., durch Zementation 3 mit Zinkstaub als Metallzementat mederschJag und durch Filtration entfernt, die so erhaltene ammoniakalische, ammonkarbonathalt.ge Losung () zwecks Zink-Extraktion 4 mit e.nem flüssigen organischen Kationenaustauscher in Kontakt bring, der e nt von Null wesentlich verschiedene Kapazität^fu-ZinkThe inventive method described below for obtaining highly pure zinc salt solutions from impure, in particular As-containing solutions shows such a way (see also attached process diagram) and at the same time avoids the limitations or disadvantages contained in the processes discussed in the prior art. Hie: at s, ^ 1 Jg starting materials 1, eg fly ash, zinc scraping, are initially used in a known manner. Ball mill dust, oxidic or rusted sulphonic zinc ores, e.g. B. Galmei, a solution 2 in an ammoniacal, ammonium salt-containing, aqueous Loü solution, optionally subjected to blowing oxygen and separated after complete dissolution of the amine-forming metals from the insoluble gangar and the non-amine-forming metals. Since, process of the invention is now characterized, gekennis characterized that the hen in the impure, ammoniakali 5 "zinc-containing solution, if any of the zinc compared to electropositive metals, such as copper CadmSni silver, nickel, etc., by cementation 3 with zinc dust as Metallzementat mederschJag and removed by filtration, the ammoniacal, ammonium carbonate-containing solution () thus obtained, for the purpose of zinc extraction, is brought into contact with a liquid organic cation exchanger which has a capacity of zinc which differs significantly from zero
sowie von inuii wociuhu. .. ■ as well as inuii wociuhu. .. ■
der am Harz fixierten Metalle bewirkt. Dieses 45 dagegen keinerleit Kapazität für jede Art von Anionen Verfahren besitzt einmal den prinzipiellen Nachteil aller hat, die in geeigneten Aggregaten abgetrennte, Auslauscherprozesse an Harzen, daß nämlich die hohen zinkbeladene organische Phase, gegebenenfalls nach 1 c.i,.,i,;„ri„, nn,| Flnieren Durchlaufen einer Waschstufe, mit einer zweiten,of the metals fixed to the resin. This 45, however, no capacity for any type of anions process has the basic disadvantage of all those who are separated in suitable aggregates, the exchange processes on resins, namely that the high zinc-laden organic phase, possibly after 1 ci,., I ,; " ri " , nn , | Flning going through a washing stage, with a second,
zinkärmeren bzw. zinkfreien, ammoniakalischen/ammonkarbonathaltigen Lösung (II) zur Elution 5 des Zinks in Kontakt bringt, die Phasen trennt, die an Zink abgemagerte organische Phase zur erneuten Kontaktierung mit frischer Lösung (1) zurückführt und die hochreine, ammoniakalische, wäßrige Zinklösung (II) in bekannter Weise aufarbeitet.Low-zinc or zinc-free, ammoniacal / ammonium carbonate-containing Bringing solution (II) into contact for the elution 5 of the zinc, which separates the phases of the zinc Lean organic phase for renewed contact with fresh solution (1) returns and the high-purity, ammoniacal, aqueous zinc solution (II) in known way worked up.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig, aber nicht zwingend notwendig, die zum Eideren verwendete Lösung (II) im ihrer Ammoniakbzw. Ammoniak- Ammonkarbonat - Konzentration höher einzustellen als die zum Auflösen verwendete Lösung (I). Hierdurch werden in deir Lösung (II) höhere Zinkkonzentrationen erreicht, und die anschließende Zinkgewinnungsstufe 6 kann entsprechend kleiner dimensioniert werden. Gewinnt man ;. H. die reineAccording to the method according to the invention, it is useful, but not absolutely necessary, to use the solution (II) used for the oath in its ammonia or. Ammonia / ammonium carbonate - set the concentration higher than the solution used for dissolving (I). As a result, higher zinc concentrations are achieved in the solution (II), and the subsequent zinc extraction stage 6 can be dimensioned correspondingly smaller. If you win;. H. the pure
AUSiaU5UH_-i piuti-o^ u.. . , AUSiaU5UH_-i piuti-o ^ u ... ,
lonenkonzentrationen beim Extrahieren und Eluieren einen sogenannten »lonenschock« des Harzes bewirken, der sich in abwechselnden Quellungs- und : Kontraktionserscheinungen des Harzes, d. h. letztlich in einem Zerfallen der Harzteilchen und einer damit verbundenen verminderten Lebensdauer äußert. Außerdem garantiert dieses Verfahren infolge der hohen Restvolumina im Zwischenbett keine gute Trennung Kationen/Anionen, wenn man nicht hohe Waschwasservolumina in Kauf nehmen will, die bekanntlich wieder ernste Abwasserprobleme aufwerfen.Ion concentrations during extraction and elution cause a so-called »ion shock« of the resin, which results in alternating swelling and contraction phenomena of the resin, d. H. ultimately in a disintegration of the resin particles and an associated reduced service life. aside from that This process does not guarantee a good separation due to the high residual volumes in the intermediate bed Cations / anions, if you do not want to accept high volumes of wash water, these again, as is well known pose serious sewage problems.
Schließlich ist in der DT-OS 24 34 949 ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus einer ammoniakalischen, wäßrigen, unreinen Alisgangsphase und ihre Überführung in eine flüssige organische Phase mit anschließender Uccxtraktion beschrieben. Die Reexfraktion erfolgt mit einer ebenfalls ammoniakalischen wäßrigen Lösung höherer Ammoniakkonzentration. Abgesehen von dieser einschränkenden Bedingung höherer Ammoniakkonzentration besitzt das in dieser ΠΤ-OS beschriebene Verfahren den Nachteil, daß es Zinkverbindung, indem man in bekannter Weise Ammoniak und Kohlendioxid verkocht, so wird bei höherer Zinkkonzentration entsprechend Energie eingespart. Auch bei dem Alternativvorfahren der Gewin-Finally, there is a method in DT-OS 24 34 949 for the extraction of metals from an ammoniacal, aqueous, impure Alisgangphase and their Conversion into a liquid organic phase with subsequent extraction described. The re-extraction takes place with a likewise ammoniacal aqueous solution of higher ammonia concentration. Apart from this limiting condition, the higher ammonia concentration has in this one ΠΤ-OS described method has the disadvantage that there is zinc compound by working in a known manner Ammonia and carbon dioxide boiled away, so energy is saved correspondingly with a higher zinc concentration. Even with the alternative ancestor of the
nung von reinem Zinkkarbonat durch Einpressen von Kohlendioxid in die ammoniakalische Lösung (II) bietet eine möglichst hohe Zinkkonzentration Vorteile. Bei beiden Verfahren werden selbstverständlich Ammoniak bzw. — beim !Calcinieren des Karbonats — Kohlendi- s oxid durch Kondensation 7 zurückgewonnen und als Lösung von geeigneter und einstellbarer Konzentration in den Prozeß zurückgeführt.tion of pure zinc carbonate by injecting carbon dioxide into the ammoniacal solution (II) the highest possible zinc concentration advantages. Both processes naturally produce ammonia or - when calcining the carbonate - carbon dioxide recovered by condensation 7 and used as Solution of suitable and adjustable concentration fed back into the process.
Es ist weiterhin zweckmäßig, zur Beschleunigung des Auflösevorganges sowie der Kinetik der Phasenübergänge beim Extrahieren und Eluieren den gesamten Prozeß bei erhöhter Temperatur durchzuführen. Eine obere Grenze ist hierbei durch den Flammpunkt der organischen Phase gegeben, der normalerweise durch das zur Verdünnung bzw. Auflösung des eigentlichen is Wirkstoffes eingesetzte organische Lösungsmittel bestimmtwird. It is also useful to accelerate the dissolution process and the kinetics of the phase transitions carry out the entire process at elevated temperature when extracting and eluting. One The upper limit is given by the flash point of the organic phase, which is normally through that is used to dilute or dissolve the actual is Active ingredient used organic solvents is determined.
Die in den Einsatzmaterialien vorhandenen Anionen reichern sich in der im Kreislauf geführten Lösung (I) allmählich an. Ihre Entfernung 8 kann kampagnenweise in der Art geschehen, daß man von Zeit zu Zeit die Lösung (I) mit einem Überschuß von Kalk versetzt und bis zum Verkochen des Ammoniaks und Kohlendioxids erhitzt. Unlösliche Kalksalze, z. B. Sulfat, Arsenat, Phosphat, fallen hierbei aus. Die zurückbleibende Lösung enthält, sofern Chloridionen vorhanden sind, lediglich Kalziumchlorid, das unbedenklich verworfen werden kann. Sind nicht nur unwesentliche Mengen an Arsen vorhanden, ist es zweckmäßig, dem Kalkrückstand Eisen(III)-salz zuzumischen, um Arsen in die w unlöslichste seiner Verbindungen, Eisen(III)-arsenat, zu überführen, womit für die Deponie des Rückstandes keine Bedenken mehr bestehen. Zweckmäßiger führt man die Regeneration der Lösung (I) kontinuierlich in der Weise durch, daß man einen Teil der Lösung im Bypass unter Zugabe von Kalk führt und so die störenden Anionen kontinuierlich aus dem Prozeß entfernt. Das Volumen des zu regenerierenden Bypass-Stromes hängt dabei von der Konzentration der Anionen im Vorlaufmaterial, der Trennschärfe Kationen/Anioncn des zur Verfugung stehenden Austauschers sowie von der Güte der Phasenlrennung organisch/wäßrig ab. Je weniger wäßrige Phase mechanisch in die organische Phase verschleppt wird (sogen, entrainment), desto sauberer wird das Reaktionsprodukt bzw. desto kleiner kann der Bypass-Strom gehalten werden.The anions present in the input materials accumulate in the circulating solution (I) gradually on. Their removal 8 can be done in campaigns in such a way that from time to time the Solution (I) is mixed with an excess of lime and the ammonia and carbon dioxide boil off heated. Insoluble calcium salts, e.g. B. sulfate, arsenate, phosphate, fall out here. The one left behind If chloride ions are present, the solution only contains calcium chloride, which can be safely discarded can be. If not only insignificant amounts of arsenic are present, it is advisable to add the lime residue Add ferric salt to convert arsenic into the most insoluble of its compounds, ferric arsenate transfer, which means that there are no longer any concerns about the landfill of the residue. More expedient leads one the regeneration of the solution (I) continuously in such a way that one part of the solution in Bypass with the addition of lime removes the disruptive anions continuously from the process removed. The volume of the bypass flow to be regenerated depends on the concentration of the Anions in the feed material, the selectivity of cations / anions of the available exchanger as well as the quality of the organic / aqueous phase separation. The less aqueous phase is mechanically carried over into the organic phase (so-called entrainment), the cleaner the reaction product becomes or the smaller the bypass flow can be kept.
Es muß abschließend noch einmal betont werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren an die Verfügbarkeil eines Kationenaustauschers gebunden ist, der die so folgenden speziellen Eigenschaften aufweist:In conclusion, it must be emphasized once again that the method according to the invention depends on the availability a cation exchanger is bound, which has the following special properties:
a) Strenge Selektivität zwischen aufgenommenen Kationen und abgewiesenen Anionen. Eine derartig strenge Selektivität wird im allgemeinen nur von chelatbildenden Austauschern erreicht.a) Strict selectivity between accepted cations and rejected anions. One of those strict selectivity is generally only achieved by chelating exchangers.
b) Eine durch die Molekülstruktur bzw. die Art der Bindung vorgegebene, von Null wesentlich verschiedene ßeladungskapazität, aber schwache Bindungsfestigkeit für Zink.b) One which is predetermined by the molecular structure or the type of bond and is essentially different from zero Charge capacity, but weak bond strength for zinc.
c) Keine nennenswerte Beladungskapazität für Kationen, deren Normalpotential unedler als das von Zink ist.c) No significant loading capacity for cations whose normal potential is less noble than that of Zinc is.
Ein Chelatbildner mit allen drei oben aufgeführten Eigenschaften ist bisher nicht im Handel. Zwar besitzt z. B. der bereits großtechnisch eingesetzte Austauscher LlX 64® (bzw. 64 N, 70 usw.) eine hervorragende Selektivität für Cu24-Ionen, aber nur eine minimale Zinkbeladungskapazität. Austauscher der für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlichen Spezifikation befinden sich zur Zeit an mehreren Forschungsstellen in der Entwicklung und werden in Kürze auch in großtechnischen Mengen verfügbar sein.A chelating agent with all three properties listed above is not yet commercially available. Although z. For example, the exchanger LlX 64® (or 64 N, 70, etc.), which is already used on a large scale, has excellent selectivity for Cu 24 ions, but only a minimal zinc loading capacity. Exchangers of the specification required for the method according to the invention are currently being developed at several research centers and will shortly also be available in large-scale technical quantities.
Das beschriebene Verfahren bietet gegenüber den im Stand der Technik genannten überzeugende Vorteile. Es wird erstens auf sehr kurzem Wege aus beliebig verunreinigten Erzen bzw. Vorprodukten ein Reinstprodukt von Analysenqualität hergestellt (s. das detaillierte Beispiel). Das Verfahren bedarf zweitens keiner stöchiometrisch proportionalen Hilfs- oder Betriebsstoffe, da alle Chemikalien (organische Phase, Ammoniak, Kohlendioxid) in geschlossenen Kreisläufen geführt werden und somit nur eventuelle Verluste zu ergänzen sind. Drittens ist das Verfahren dank der geschlossenen Kreisläufe umweltfreundlich, da weder Waschwässer noch Abgase auftreten. Endprodukte sind vielmehr nur das Reinst-ZnO neben dem bei der Auflösung zurückbleibenden Inertmaterial der Einsatzstoffe und gegebenenfalls den Rückständen des Anionenstrippens. Das Verfahren kann schließlich weitestgehend automatisiert bzw. prozeßrechnergesteuert werden, da alle Stufen zwangsläufig hintereinandergeschaltet sind und sämtlich in flüssiger Phase verlaufen. Hierdurch kann der Personalaufwand auf die Überwachung der Anlage beschränkt werden.The method described offers convincing advantages over those mentioned in the prior art. It Firstly, it becomes a very pure product from any contaminated ores or intermediate products in a very short space of time of analytical quality (see the detailed example). Second, the procedure does not require any stoichiometrically proportional auxiliary or operating materials, since all chemicals (organic phase, ammonia, Carbon dioxide) are conducted in closed circuits and thus only possible losses are complementary. Thirdly, thanks to the closed-loop system, the process is environmentally friendly, as neither Washing water nor exhaust gases occur. Rather, end products are only the purest ZnO in addition to that of the Dissolution of remaining inert material of the starting materials and optionally the residues of the Anion stripping. Finally, the method can be largely automated or process computer-controlled because all stages are inevitably connected in series and all in the liquid phase get lost. This allows the personnel expenditure to be limited to monitoring the system.
Das folgende, einer Pilot-Anlage entnommene ausführliche Beispiel illustriert das erfindungsgemäßc Verfahren, ohne es hierauf zu beschränken.The following detailed example, taken from a pilot plant, illustrates the c according to the invention Procedure, without being limited to this.
Als Einsatzstoff stand ein Gemisch aus kalziniertem Zinkerz (Galmei), Kugelmühlenstaub und Schachtofenoxiden zur Verfügung. Die Ausgangsanalysc lautete wie folgt:The raw material used was a mixture of calcined zinc ore (calamine), ball mill dust and shaft furnace oxides to disposal. The initial analysis was as follows:
(Anioner53.74
(Anioner
ι n.b.)4.10
ι nb)
Material mit einer Löscl
CO; bei 50' C extrahiertIn a two-stage
Material with a release
CO; extracted at 50 ° C
auge von 68 g/l NH , und 20 g/l
und nach 2 Ii vom ausgelaugtenThat became the counter current system
eye of 68 g / l NH, and 20 g / l
and after 2 Ii from the depleted
Zusammensetzung:Filtered off residue.
Composition:
S1O2S1O2
8,53%8.53%
20.2 u/l20.2 u / l
Die Lösung wurde mit 5 g/l Zinkstaub /emeritiert und hatte dann folgende Zusammensetzung:The solution was emeritus with 5 g / l zinc dust and then had the following composition:
Cu
0,009Cu
0.009
Cd
0,008CD
0.008
PbPb
0,010 g/l0.010 g / l
Die übrigen Werte blieben praktisch unverändert [ = Löselauge (I)]. Die Lösung wurde einer kleinen Pilot-Anlage, bestehend aus insgesamt 10 Mixer-Settler-Aggregaten, zugeführt, von denen vier zum Extrahieren der Löselauge (1), zwei zur Wäsche der organischen Phase und vier zum EJuieren geschaltet waren. Der Mengenfluß betrug ca. 40 l/h, die organische Phase enthielt eine 15%ige Konzentration des eigentlichenThe other values remained practically unchanged [= solvent solution (I)]. The solution became a small one Pilot system, consisting of a total of 10 mixer-settler units, supplied, four of which are used to extract the solvent solution (1), two to wash the organic Phase and four were switched to EJuieren. The flow rate was approx. 40 l / h, the organic phase contained a 15% concentration of the actual
Wirkstoffes, gelöst in einem Aromatengemisch, und nahm ca. 10,5 g/l Zn auf. Eluiert wurde mit einer Lösung (U) mit 136 g/l NH3 und 88 g/l CO2, die nach der 4stufigen Elution 113,2 g/l Zink aufgenommen hatte. Die Lösung wurde verkocht, NH3 + CO2 abgetrieben, kondensiert und zur erneuten Verwendung in den Eluierungskreislauf zurückgegeben. Das ausgefallene basische Zinkkarbonat der ungefähren FormelActive ingredient, dissolved in an aromatic mixture, and took up approx. 10.5 g / l Zn. It was eluted with a solution (U) with 136 g / l NH 3 and 88 g / l CO 2 , which after the 4-stage elution had taken up 113.2 g / l zinc. The solution was boiled, NH3 + CO2 was driven off, condensed and returned to the elution circuit for reuse. The precipitated basic zinc carbonate of the approximate formula
2Zn(OH)2 · ZnCO5 2Zn (OH) 2 • ZnCO 5
wurde abfiltriert, getrocknet und kalziniert. Da; gewonnene hochreine Zinkoxid enthielt folgend« Verunreinigungen (in ppm):was filtered off, dried and calcined. There; obtained high-purity zinc oxide contained the following " Impurities (in ppm):
Cd
0,03CD
0.03
PbPb
1,71.7
Fe
0,7Fe
0.7
Mn 0,17Mn 0.17
Al
1.2Al
1.2
S1O2
32S1O2
32
ClCl
Hierzu 1 Mall ZeichnungenIn addition 1 mall drawings
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