DE2835697A1 - Verfahren zur ausfaellung von eisen in form einer jarosit-verbindung - Google Patents

Verfahren zur ausfaellung von eisen in form einer jarosit-verbindung

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DE2835697A1 DE19782835697 DE2835697A DE2835697A1 DE 2835697 A1 DE2835697 A1 DE 2835697A1 DE 19782835697 DE19782835697 DE 19782835697 DE 2835697 A DE2835697 A DE 2835697A DE 2835697 A1 DE2835697 A1 DE 2835697A1
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Charles R Kirby
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Description

Sherritt Gordon Mines Limited, <£? 18 297 Toronto, Ontario, Canada
Cominco Ltd., Vancouver,
British Columbia, Canada
Verfahren zur Ausfällung von Eisen in Form einer Jarosit-Verbindung
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Ausfällung von Eisen als Jarosit aus Eisensulfat enthaltenden Lösungen.
Die Ausfällung von Eisen aus Sulfatlösungen in Form von Jarosit erzielt man durch Oxydation und Hydrolyse von Eisen-II-sulfat in Anwesenheit von Alkalimetall- oder Ammoniumionen, wobei gleichzeitig freie Säure gebildet wird. Auf diesem Fachgebiet wurden verschiedene Verfahren beschrieben, bei denen Jarosite bei relativ niedrigen Temperaturen wie von 50 bis 105°C und unter atmosphärischem Druck oder autogenem Druck ausgefällt wurden. Diese Verfahren betreffen meistens die Behandlung der Rückstände von Zinkgewinnungsanlagen, die Zinkferrite enthalten, wobei diese Rückstände mit Schwefelsäurelösung behandelt werden, um die Ferrite zu lösen, das Eisen aus der Säure, Zink und Eisen enthaltenden Lösung in Form von Jarosit ausgefällt wird und die freie Säure durch Zugabe einer basischen Verbindung neutralisiert wird, was notwendig ist, um die Reaktion aufrecht zu erhalten. Derartige Verfahren werden beispielsweise m den US-PS'en 3 434 947, 3 691 038, 3 959 437 und 3 985 857 beschrieben. Der Zweck dieser Verfahren besteht darin, daß Zink und andere Metalle, die in dem Rückstand der Zinkanlagen enthalten sind, zu gewinnen und Eisen und überschüssiges Sulfat oder Säure aus dem Verfahren zu entfernen.
Andere Literaturstellen betreffen hydrometallurgische Verfahren, bei denen Eisensulfat enthaltende Lösungen bei erhöhten Tempera-
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-y-
türen und Drücken behandelt werden zur Entfernung, Wiedergewinnung oder sicheren Abführung von Eisen, wobei Schwefelsäure regeneriert wird oder nicht. Beispielsweise beschreibt die US-PS
2 296 423 ein Verfahren zur Behandlung von GuIfatlösungen, die Eisen und Aluminium enthalten durch Oxydation von Eisen-II-sulfat zu Eisen-III-sulfat mit Sauerstoff in Anwesenheit einer vorbestimmten Menge an Alkalimetallsalz in einem Autoklaven bei einer Temperatur über 150°C. Freie Säure wird mindestens teilweise durch Zusatz von löslichen Eisenoxiden verbraucht. In der US-PS 3 436 177 wird ein Verfahren zur Behandlung von sauren Sulfat- Auslaugelösungen beschrieben, die beträchtliche Mengen an gelöstem Aluminium, Eisen und anderen mehrwertigen Metall ionen als Verunreinigungen enthalten, wobei die Konzentration von Alkalimetall- oder Ammoniumsalzen eingestellt wird und die Lösung mit einer kurzen Verweilzeit durch eine verlängerte Reaktionszone von 150 bis 26O C unter autogenem Druck geleitet wird, der bei 1140 bis 1830 kPa gehalten wird, wobei gleichzeitig die Lösung mit einem Oxydationsmittel wie Sauerstoff in Kontakt gebracht wird. Die US-PS 3 798 304 beschreibt ein Verfahren zur hydrometallurgischen Behandlung von Materialien, -lie· Nickel, Kobalt, Kupfer und in Säure lösliche Eisenmineralien f-n' !: ι1 ι en, das darin besteht, die Materialien bei Temperaturen von 70 bis 200 C in Anwesenheit einer ausreichenden Menge eines AusfülJjnithch; f-:r Pe r.aiuir au.:;·.'!"1 :n; }<-.;. ,das ausgewählt ist aus den Mitteln, die dazu geeignet sind, die Ionen von Ammonium, Natrium, Kalium, Lithium und Kombinationen davon einzubringen, um eine wesentliche Ausfällung des gelösten Eisens zu bewirken. In der US-PS
3 964 901 wird ein hydrometallurgisches Verfahren zur Behandlung von Metallsulfiden beschrieben, die Eisen und von Eisen unterschiedliche Metalle enthalten, einschließlich Kupfer, das darin besteht, die Metallsulfide thermisch zu aktivieren, die aktivierten Sulfide einer sauren Auslaugung zur Herstellung einer Eisen-II-sulfat-Lösung zu unterziehen, die aus dem festen SuIfidrückstand,der von Eisen unterschiedlichen Metalle enthält, abgetrennt wird und wobei die Lösung oxydiert und hydrolysiert wird bei Temperaturen über 1400C unter einem Sauerstoffpartialdruck von 350 bis 1400 kPa in Anwesenheit von Ammoniak oder Ammonium- oder Alkalimetall-Verbindungen zur Ausfallung von Jarosit und zur Bildung von Schwefelsäure.
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Es wurden zwar allgemeine Arbeitsbedingungen zur Ausfällung von Eisen aus Sulfatlösungen in Form von Jarcsit beschrieben, jedoch liegen keine Anhaltspunkte für die praktische Ausführung der Ausfällung von Jarosit vor. Bei gewerblich durchgeführten Verfahren ist die Anwendung längerer Reaktionszonen/ wie sie in der US-PS 3 436 177 beschrieben v/erden, nicht praktizierbar, da die kurzen Verweilzeiten zu einem unerwünscht hohen Eisengehalt in der endgültigen Lösung führen, wohingegen längere Verweilzeiten eine unverhältnismäßig lange Reaktionszone erfordern, die zu einer starken Bildung von Ablagerungen und Erosionen führt. Auch die empfohlene Ausfällung des Jarosits in einem oder mehrenen Autoklaven oder mit Kammern versehenen Autoklaven führt zu einem unerwünscht hohen Eisengehalt in der Endlösung, während zusätzlich schlechte Flüssigkeits-Feststoff-Trenncharakteristika und eine schlechte Temperatursteuerung der Ausfällung festzustellen sind. Ziel der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines durchführbaren Verfahrens zur Erzielung der Ausfällung von Jarosit, durch das die vorstehenden Probleme überwunden werden. So wird ein Verfahren zur Ausfällung von Eisen aus Eisen-ll-sulfat enthaltenden Lösungen bereitgestellt r das darin besteht, die Lösungen mit einem Sauerstoff tragenden Gas in Anwesenheit von Ammoniak oder Ammonium- oder Alkalimetall-Verbindungen bei einer Temperatur über dem Siedepunkt der Lösung und unter superatmosphärischem Druck eines Sauerstoff tragenden Gases zur Ausfällung von Jarosit und zur Bildung von Schwefelsäure umzusetzen, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Stufen zur Beschickung von Eisen-II-sulfat enthaltender Lösung in die erste von mehreren Reaktionszonen, Beschicken einer Verbindung aus der Gruppe von Ammoniak, Ammonium-Verbindungen und Alkalimetall-Verbindungen in die Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung in der ersten Reaktionszone, Beschicken eines Sauerstoff enthaltenden Gases ausgewählt aus der Gruppe von Sauerstoff, Luft und mit Sauerstoff angereicherter Luft in die erste Reaktionszone unter Bildung eines Sauerstoffpartialdrucks im Bereich von etwa 50 bis 1400 kPa, wobei sich aus der Lösung, der Verbindung und dem Sauerstoff tragenden Gas ein Reaktionsgemisch bildet. Strömenlassen dieses Gemisch durch die Reaktionszonen bis zur letzten der Vielzahl der Reaktionszonen, Einleiten bzw. Einspritzen von Dampf in die letzte Reaktionszone in einer ausreichenden
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Menge, um in der letzten Reaktionszone eine Temperatur zu bilden, die über der Temperatur in der ersten Reaktionszone liegt und Entfernen des Reaktionsgentischs aus der letzten Reaktionszone.
Jm folgenden wird die Erfindung genauer beschrieben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung mit Sauerstoff und einer Jarosit bildenden Verbindung unter Bildung von Jarosit der allgemeinen Formel (A) Fe (SO.)„(OH)6 umgesetzt, worin Λ OH (Hydronium) , NH* Na ,
4- -r 4- 4·
K , Li , Rb oder Cs darstellt. Die Reaktionen können dargestellt werden durch folgende Gleichungen, worin für A die Bedeutung von NH. gewählt wurde, das als NH.OH zugesetzt wurde:
6 FeSO4 + 1-1/2 O3 + 3 H3SO4 »3 Fe2(SO4J3 + 3 H3O (1)
3 Fe_(SO.)_. + 2 NH.OH + 10 H„0—»2 NH Fe_ (SO ) (OH) , + 5 H„SO. (2) 243 4 2. 434^0 Zh
Hydronium-Jarosit, der dargestellt werden kann durch die Formel H^OFe-(SO4)2(OH)6 wird unter ähnlichen Bedingungen gebildet, wie die vorstehend erwähnten Jarosite und kann diese Jarosite verunreinigen. Wie aus den Reaktionsgleichungen ersichtlich ist, führt die Bildung von Jarosit zu einer deutlichen Bildung von Säure von 1/3 Mol H„SO pro Mol ausgefälltem Eisen. Unter atmonsphärischen Druckbedingungen muß die Säure neutralisiert werden, um das gewünschte Ausmaß der Eisenentfernung zu erzielen. Um die Lösungen mit einem hohen Säuregehalt und einem geringen Eisengehalt zu erzielen, die zur erneuten Verwendung geeignet sind, ist es notwendig, bei superatmosphärischen Drücken und hohen Temperaturen (über 1000C) zu arbeiten. Das Ausmaß der Eisenentfernung stellt eine Funktion dar, der Säurekonzentration, der Temperatur und der Verweilzeit, d.h. die Eisenentfernung ist umgekehrt proportional zur Säurekonzentration und direkt proportional zur Temperatur.
Da das Ausmaß der Entfernung von Eisen auch eine Funktion der Verweilzeit darstellt, ist es nötig, die Ausfällung des Jarosits in
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mehr als einer Reaktionszone durchzuführen. So können die Reaktionszonen zwei oder mehrere Reaktionsgefäße umfassen, wie in Reihe angeordnete Autoklaven oder können sie einen Autoklav umfassen, der verschiedene Abteilungen bzw. Kammern aufweist. Die getrennten Autoklaven oder die Kammern in einem Autoklaven mit mehreren Abteilungen sind in Reihe verbunden, um eine Massenübertragung zu ermöglichen. Der Iu1Zi1 ■ jedes Autoklaven oder jeder Kammer eines Autoklaven wird bewegt. Aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen ist die Anwendung eines Autoklaven mit mehreren Abteilungen bevorzugt, und in der folgenden Beschreibung wird auf die Anwendung eines Autoklaven mit mehreren Kammern Bezug genommen, der mindestens zwei Kammern, vorzugsweise drei oder vier Kammern enthält.
Die Beschickung zu den erfindungsgemäßen Verfahren besteht aus einer sauren Eisen-II-sulfat-Lösung, die eine relativ hohe Konzentration an Eisen-II-sulfat und eine relativ geringe Konzentration an Schwefelsäure aufweist. Derartige Lösungen erhält man gewöhnlich bei Beizvorgängen oder metallurgischen Arbeitsgängen und sie können gegebenenfalls andere gelöste Verbindungen enthalten. Beispielsweise kann die Beschickungslösung 20 bis lOO g/l Eisen als Eisen-II-Sulfat und bis zu 50 g/l vorzugsweise 1 bis 30 g/l freie Schwefelsäure enthalten. Bei geringeren Konzentrationen an freier Säure erfolgt die Entfernung des Eisens vollständiger. Gegebenenfalls kann ein neutralisierendes Mittel zugesetzt werden, um den Säuregehalt auf die gewünschte Konzentration zu verringern.
Wegen der umgekehrten Löslichkeit von Eiscmsulfat in sauren Sulfatlösungen (beispielsweise fällt dieLöslichkeit von Eisen-II-sulfat von etwa 93 g/l bei 80°C auf etwa 3 5 g/l bei 154°C bis etwa 21 g/l bei 185°C ab), neigt das Eisen-II-sulfat zur Kristallisation aus Beschickungslösungen, insbesondere aus solchen mit einem hohen Eisengehalt, wenn die Lösung bei erhöhten Temperaturen über dem Siedepunkt der Lösung behandelt wird. Die Ausfällung an Eisen-II-sulfat stört nicht nur die Ausfällung von Eisen als Jarosit und bewirkt eine Erosion der Vorrichtung, sondern verunreinigt auch den Jarosit, wodurch die Abtrennung von
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/7O
Jarosit aus der Reaktionsaufschlämmung bewirkt wird und was auch zu einem unerwünscht hohen Eisengehalt der Endlösung führt.
Die saure Eisen-II-sulfat-Lösung wird in die erste Kammer des Autoklaven eingespeist. Die Lösung kann bei Raumtemperatur beschickt werden, jedoch wird sie vorzugsweise durch übliche Einrichtungen auf eine Temperatur vorerwärmt, die unter der Temperatur liegt, bei der Eisen-II-sulfat aus der Lösung ausgefällt werden kann, gewöhnlich auf eine Temperatur im Bereich von 70 bis 130°C, vorzugsweise von etwa 110°C. Die Lösung wird umgesetzt mit Sauerstoff tragendem Gas unter Druck, um Eisen-II zu Eisen-III zu oxydieren und mit einer zur Bildung von Jarosit mit Eisensulfat geeigneten Verbindung, bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 230 . Das Sauerstoff tragende Gas wird zur Dampfphase in der ersten Kammer zugesetzt,um einen Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 50 bis 1400 kPa, vorzugsweise von 350 bis 700 kPa zu bilden. Das Sauerstoff tragende Gas kann ein Gas sein, ausgewählt aus der Gruppe von Sauerstoff, Luft und mit Sauerstoff angereicherter Luft. Eine geeignete Verbindung zur Bildung von Jarosit kann eine Verbindung aus einer Anzahl von Verbindungen sein, die ausgewählt wird aus der Gruppe von gasförmigem Ammoniak und Ammonium- und Alkalimetall-Verbindungen. Geeignete Ammonium-Verbindungen können Ammoniumhydroxid oder Ammoniumsulfat, -sulfit oder -bisulfit sein und es können auch analoge Alkalimetall-Verbindungen von Natrium oder Kalium verwendet werden. Im Falle der Anwendung von gasförmigem Ammoniak, wird das Ammoniak vorzugsweise in die Lösung in der ersten Kammer eingesprüht bzw. eingeblasen (der Zusatz von Ammoniak zur Beschickungslösung kann zur Ausfällung von unerwünschten Eisenverbindungen führen). Im Falle der Anwendung anderer Jarosit bildender Verbindungen werden die Verbindungen unter die Flüssigkeitsoberfläche in der ersten Kammer gemischt, vorzugsweise in Form einer wäßrigen Lösung. Die Jarosit bildende Verbindung wird in einer Menge zugesetzt, die 50 bis 200 %, vorzugsweise etwa 70 bis 100 % der stöchiometrisch zur Bildung von Jarosit mit der Eisen-II-sulfat-Lösung in Kombination mit Sauerstoff, d. h. der Eisen-III-sulfat-Lösung erforderlichen, betragt.
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-' 11 -
Zur Erzielung der erforderlichen Arbeitstemperatur wird Dampf in die Dampfphase der letzten Kammer des Autoklaven eingeblasen. Die Menge an Dampf sollte ausreichen, um eine Temperatur in der letzten Kammer im Bereich von 170 bis 23O°C, vorzugsweise von 175 bis 200 C zu erzielen. Eine Temperatur von 170 bis 23O°C ist erforderlich, um die Entfernung des Eisens aus der Lösung in einem hohen Ausmaß zu erzielen und um höhere Eisen- und Säure-Anfangskonzentrationen zu ermöglichen. Das Einblasen bzw. Einspritzen von Dampf in die letzte Kammer des Autoklaven ist wesentlich, um einen umgekehrten Temperaturgradienten in dem Autoklaven zu erzielen, durch den die Temperatur in der ersten Kammer geringer ist als in der letzten. Die Temperatur in der ersten Kammer beträgt mindestens 1000C, liegt jedoch gewöhnlich im Bereich von etwa 100 bis 1600C. Der umgekehrte Temperaturgradient im Autoklaven führt zu einer Anzahl von wichtigen Vorteilen. Zunächst ist die Löslichkeit des Eisen-II-sulfats bei der niedrigeren Temperatur in der ersten Kammer größer, was zu einer vollständigeren Oxydation des Eisen-II zum Eisen-III führt und verringert die Möglichkeit der Auskristallisation von Eisen-II-sulfat. Zweitens ist der Sauerstoffpartialdruck in der ersten Kammer höher, da er von dem Partialdruck des Wassers nicht unterdrückt wird, was der Fall wäre, wenn Dampf in die erste Kammer eingeblasen würde; dementsprechend wird das Eisen-II-sulfat leichter und vollständiger zum Eisen-III-sulfat oxydiert. Drittens führt die höhere Temperatur in der letzten Kammer sowie auch die höheren Temperaturen in den dazwischen liegenden Kammern zu einer vollständigeren Ausfällung des Jarosits und dementsprechend zu einem geringeren Eisengehalt in der endgültigen Lösung. Viertens läßt sich die Verfahrenssteuerung, insbesondere die Steuerung der Temperatur des Verfahrens, das Einblasen des Dampfes und die Zugabe des Sauerstoff tragenden Gases sowie der Jarosit bildenden Verbindung leicht durchführen und unterliegt keinen großen Schwankungen. Fünftens werden eine Anhäufung und Agglomeration von Eisen-II-SO . -Ki lsi.in der ersten Kammer, die zu einer starken Erosion und Korrosion führen, im wesentlichen'vermieden. Verweilzeiten des Reaktionsgemischs in dem Reaktionsgefäß im Bereich von 20 bis 90 Minuten, vorzugsweise von 30 bis 60 Minuten, reichen aus, um das gewünschte Ausmaß der Entfernung von Eisen zu erzielen,
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Um eine Korrosion zu vermeiden, sollten einige wenige Gramm/ Liter Kupfer, beispielsweise 0,1 bis 3 g/l Kupfer als Kupfersulfat in der Eisen-II-sulfat enthaltenden Lösung vorliegen. Dieses Kupfersulfat kann in der Beschickungslösung vorhanden sein oder kann zu der Lösung gefügt werden.
Nach beendeter Ausfällung wird die Reaktionsaufschlämmung aus der letzten Kammer des Autoklaven entfernt und der Weiterbehandlung unterzogen. Die Entleerung kann kontinuierlich oder mit Unterbrechungen durchgeführt werden und die Weiterbehandlung kann eine Flash- oder Entspannungsbehandlung zum Ablassen des Drucks sowie eine Trennung von Flüssigkeit und Feststoffen umfassen, um eine endgültige Lösung und eine Jarositausfällung zu ergeben. Die endgültige Lösung, die 2 bis 15 g/l , gewöhnlich 3 bis 7 g/l Eisen und von 40 bis 60 g/l Schwefelsäure enthalten kann, kann erneut verwendet werden, wohingegen der Jarosit gesammelt werden kann.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung ohne sie zu beschränken.
Beispiel 1
Dieses Beispiel veranschaulicht die Ausfällung von Jarosit aus einer sauren Eisen-II-sulfat-Lösung durch Beschicken der Lösung, von .Ammoniak und Sauerstoff in die erste Kammer eines Autoklaven mit vier Kammern.. Um die Reaktion bei der gewünschten TempeFatur zu halten, wurde in die erste Kammer auch Dampf eingeblasen. Die Arbeitsbedingungen und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt.
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TABELLE 1 1 2 2835697
22,3 22,3
(l/Min) 70 71
Versuch Nr. <°c> 74 80 3
Beschickungslösung (% stöch.) 34 34 22,3 .
Temperatur der Be
schickungslösung		 (Min) 717 717 71
NH,-Beschickungsaus
maß		 (kPa) 175 175 78
Nominelle Verweil-
zeit		 (0O- 191 191 34
O2Überdruck 191 190 717
Autoklav-Temperaturen
Kammer 1		 189 188 176
Kammer 2 186 185 191
Kammer 3 67 ,7 69,8 191 .
Kammer 4 Fe ° 67', 9 70,0 189
Durchschnitt Fe2+ 26,8 27,7 187
Beschickungslösung H2SO4 11,5 9,1 70,1
Analyse (g/l) Fe
Fe^+ 		0,7 0, 8 70,0
H2SO4 31,7 36,9 27,0
Erhaltene Lösung NH3 1,0 1,2 7,5
Analyse ( g/l) Fe 34,1 33,9 0,9
S OO
ST		 13,5 13,3 32,6
NH3 2,6 2,7 1,2
Analyse des Rück
stands (%)		 33,7
13,0
2,7
0 Fe _= Gesamteisen
OO S.s Gesamtschwefel
Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß die Entfernung von Eisen unvollständig war, d.h. die erhaltenen Lösungen enthielten 7 bis 12 g/l Eisen. Die Temperatur von etwa 175°C in der ersten Kammer des Autoklaven stieg auf etwa 190°C in der letzten Kammer des Autoklaven an.
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Beispiel 2
Dieses Beispiel veranschaulicht die Ausfällung von Jarosit nach dem erfindunsgemäßen Verfahren, bei dem eine saure Eisen-II-sulfat-Lösung, Ammoniak und Sauerstoff in die erste Kammer eines Autoklaven mit vier Kammern eingeführt wurden und Dampf in die Dampfphase der vierten Kammer eingeführt wurde. Die Betriebsbedingungen und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt.
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TABELLE 2
Versuch Nr. (l/Min) 1 2 2 1 3 4
Beschickungslösung (0O 24, 22, 24,1 21,8
Temperatur der Be
schickungslösung		 (% stöch.) 60 60 65 65
NHo-Beschickungsaus
maß		 (Min) 82 82 160 150
Nominelle Verweil
zeit		 (kPa) 35 35 35 37
Autokl.Gesamtdruck (°C) 2006 2000 1965 2150
Autoklav-Temperaturen
Kammer 1		 120 115 114 121
Kammer 2 141 145 146 166
Kammer 3 152 160 162 182
Kammer 4 155 170 181 198
Durchschnitt FeT 142 1 148 6 151 167
Beschickungslösung Fe^+ 49, 9 53, 45,5 48,9
Analyse H2SO4 48, 0 - 5 45,0 48,7
27, 9 28, 0 29,5 23,0
Erhaltene Lösung Fe2+ 3, 7 3, 5 6,5 3,3
Analyse (g/l) H2SO4 0, 3 0, 9 0,4 0,3
NH3 32, 2 30, 6 47,0 40,0
Fe 3, 4 2, 6 4,3 3,2
Analyse des Rück
stands (%)		 ST 33, 8 33, 0 33,0 32,8
13, 8 15, 7 13,6 13,2
2, 2, 2,6 2,9
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Entfernung des Eisens wesentlich verbessert war, d. h. der restliche Eisengehalt lag unter 7 g/l und in den meisten Fällen unter 4 g/l. Die verbesserte Entfernung des Eisens erzielte man trotz durchschnittlicher Autoklaventemperaturen, die 20 bis 40°C unter den in Beispiel 1 angegebenen lagen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausfällung von Eisen als Jarosit-Verbindung aus einer Sulfatlösung, bei dem die Lösung, die nacheinander durch mehrere Reaktionszonen
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geführt wird, zur Oxydation und Hydrolyse von Eisen-II-sulfat in Anwesenheit von Alkalimetall- oder Anmioniumionen zur Ausfällung von Jarosit und zur gleichzeitigen Bildung von Schwefelsäure, einem "umgekehrten Ternperaturprofil" unterzogen wird, d. h. einer Temperatur, die in der letzten Reaktionszone höher ist als in der ersten Reaktionszone, was durch Einblasen bzw. Einspritzen von Dampf in die letzte Reaktionszonc erzielt wird.
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Claims (16)

Sherritt Gordon Mines Limited 18 927 Toronto, Ontario, Canada und DipL-Phys. CLAUS P0HLAI/ DipUng. FRANZ LOHRENTZ Cominco Ltd., Vancouver, 8500 NURNBERQ British Columbia, Canada KESSLERPLATZ 1 Patentansprüche
1. Verfahren zur Ausfällung von Eisen aus Eisen-II-sulfat enthaltenden Lösungen durch Umsetzung der Lösungen mit einem Sauerstoff tragenden Gas in Anwesenheit von Ammoniak oder Ammonium- oder Alkalimetall-Verbindungen bei einer Temperatur über dem Siedepunkt der Lösung und unter über- bzw. superatmospährischem Druck eines Sauerstoff tragenden Gases zur Ausfällung von Jarosit und zur Herstellung von Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung in die erste von mehreren Reaktionszonen einführt; eine Verbindung aus der Gruppe von Ammoniak, Ammonium-Verbindungen und Alkalimetall-Verbindungen zu der Eisen-II-sulfat enthaltenden Lösung in der ersten Reaktionszone beschickt; ein Sauerstoff tragendes Gas, ausgewählt aus der Gruppe von Sauerstoff, Luft und mit Sauerstoff angereicherter Luft in die erste Reaktionszone einführt unter Bildung eines Sauerstoffpartialdrucks im Bereich von 50 bis 1400 kPa; wobei die Lösung, die Verbindung und das Sauerstoff tragende Gas ein Reaktionsgemisch bilden; dieses Gemisch durch die Reaktionszonen zur letzten der mehreren Reaktionszonen fließen läßt; Dampf in die letzte Reaktionszone in einer ausreichenden Menge einspritzt , um in der letzten Reaktionszone eine Temperatur zu bilden, die über der Temperatur in der ersten Reaktionszone liegt; und das Reaktionsgemisch aus der letzten Reaktionszone entleert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen in der ersten Reaktionszone und in der letzten
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ORIGINAL INSPECTED
Reaktionszone im Bereich von 100 bis 230 C liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Reaktionszonen mindestens drei Reaktionszonen umfassen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der ersten Reaktionszone mindestens 1000C beträgt und die Temperatur in der letzten Reaktionszone im Bereich von 17O bis 23O°C liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der ersten Reaktionszone im Bereich von 1OO bis 16O°C liegt und die Temperatur in der letzten Reaktionszone im Bereich von 175 bis 200 C liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 350 bis 700 kPa arbeitet.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Verbindung Ammoniak verwendet und das Ammoniak in die Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung in der ersten Reaktionszone in einer Menge im Bereich von 50 bis 200% der zur Bildung von Jarosit erforderlichen stöchiometrischen Menge einbringt bzw. einsprüht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung auf eine Temperatur unter der Temperatur vorerwärmt, bei der Eisen-II-sulfat aus der Lösung ausfallen kann.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung vor dem Beschicken der Lösung in die erste Reaktionszone auf eine Temperatur im Bereich von 70 bis 1300C erwärmt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung
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auf eine Temperatur von 110 C erwärmt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung verwendet, die eine Kupfermenge am Bereich Vf>r 0,1 bis 3 g/l Kupfer als Kupfersulfat enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsgemisch während eines Zeitraums im Bereich von 20 bis 9O Minuten in den Reaktionszonen hält.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsgemisch während eines Zeitraums von 30 bis 60 Minuten in den Reaktionszonen hält.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Eisen-II -:·■(.)., >v·.· :.<-■.! ■ e:,de L":~yng verwendet, die Eisen in einer Menge im Bereich von 20 bis g/l Eisen als Eisen-II-sulfat und eine Menge an Schwefelsäure von bis zu 50 g/l enthält und daß man aus der letzten Reaktionszone ein Reaktionsgemisch entnimmt, das Eisen in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 g/lhir/'ü !u. : ::-- ),\-;ofel r.'-'mi <·; i rn Bereich vo;> --:o I ] .· ■ 0 ■::/] er.tli-il f..
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß man eine Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung verwendet, die Eisen in einer Menge im Bereich von 20 bis 100 g/l Eisen als Eisen-II-sulfat und eine Menge ,in Schwefelsäure von bis zu 50 g/l enthält, und daß man aus der letzten Reaktionszone ein Reaktionsgemisch entnimmt, das Eisen in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 g/l Eisen und Schwefelsäure im Bereich von 40 bis 60 g/l enthält, wobei man in der ersten Reaktionszone bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 16OC und in der letzten Reaktionszone bei einer Temperatur im Bereich von 175 bis 200°C arbeitet.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung ver-
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BAD ORIGINAL
wendet, die Eisen in einer Menge im Bereich von 20 bislOOg/1 Eise:. als Eisen-II-sulfat und eine Menge an Schwefelsäure von bis 50 g/l enthält, :_.;· man aus der letzten Reaktionszone ein Reaktionsgemisch entnimmt, ;■·:" Eisen in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 g/l Eisen und Schwefelsäure in einer Menge von 40 bis 60 g/l enthält, wobei man in der ersten Reaktionszone bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 1600C und in der letzten Reaktionszone bei einer Temperatur im Bereich von 175 bis 2000C arbeitet, einen Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 350 bis 700 kPa anwendet, als Verbindung Ammoniak in die Eisen-II-sulfat enthaltende Lösung in der ersten Reaktionszone in einer Menge im Bereich von 50 bis 200 % der zur Bildung von Jarosit erforderlichen stöchiometrischen Menge einbringt bzw. einsprüht und daß man das Reaktionsgemisch in den Reaktionszonen während eines Zeitraums im Bereich von 30 bis 60 Minuten hält.
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