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Verfahren zum Entfernen gelöster 'Kieselsäure aus Zinksalzlösungen.
Die Erfindung bezieht sich auf. die Behandlung von Zinklösungen, und zwar besonders
solcher Lösungen, welche bei der Extraktion von zinkhaltigen Stoffen, wie Erzen,
mit Säure oder sauren Flüssigkeiten erhalten werden, aus welchen Lösungen das Zink
später elektrolytisch ausgefällt werden kann.
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Es ist allgemein üblich, Zinkerze und anderes Zink enthaltendes Gut
mit Schwefelsäure zu behandeln, hierdurch einen hohen Prozensatz des Zinks in Form
von Sulfat zu lösen und die Lösung nach der Entfernung derjenigen Bestandteile,
die der elektrolytischen Ausfällung des Zinks schädlich sein könnten, zum Zweck
des Ausfällens des Metalls zu elektrolysieren. Die Zinkerze sind gewöhnlich Sulfiderze
und werden vor der Behandlung mit -der Säure geröstet, wobei Oxyde und Sulfate des
Zinks erhalten werden. Bei der Behandlung von Karbonaterzen ist die vorhergehende
Röstung überflüssig.
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Um das Zink zu extrahieren, kann das Gut mit einer Lösung von Schwefelsäure
oder mit der aus elektrolytischen Zellen stammenden Flüssigkeit behandelt werden,
welche noch einen geringen Anteil an Zink enthält. Das Verfahren wird ausgeführt,
indem man zunächst die Säure oder die saure Flüssigkeit erhitzt und dann das zinkhaltige
Gut in geringen Mengen nacheinander einfährt, bis die Gesamtmenge der freien Säure
neutralisiert ist. Die Säure auf diese Weise vollständig zu neutralisieren, ist
außerordentlich schwierig, und ein Verfahren zur einfacheren Bewirkung dieser vollständigen
Neutralisierung derartiger Lösungen .ist in der britischen Patentschrift iod.697
beschrieben. Aber eine weitere Schwierigkeit bei der Behandlung .derartiger Flüssigkeit
besteht darin, daß etNvas von der Kieselsäure, die in dem ursprünglichen Gut vorhanden
war, in einen löslichen Zustand kommt und, beim Abkühlen oder während des Filtrierens,
in die unlösliche Form eines Gel übergeht, welches der Filtrierungeinen unüberwindlichen
Widerstand entgegensetzt. Hierdurch wird .nicht nur die Filtrierung der Flüssigkeit
schwierig, sondern die sich bildende gallertartige Masse hält einen erheblichen
Anteil der Zinklösung zurück. Diese kann nicht durch Waschen entfernt werden, wenn
man nicht sehr große Wassermengen verwenden will, welche natürlich die Zinksulfatflüssigkeit
außerordentlich stark verdünnen. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung kann die
Entfernung der löslichen Kieselsäure in.wirtschaftlicher und einfacher Weise bewirkt
werden.
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Demgemäß besteht der Erfindungsgegenstand in einem Verfahren zur Entfernung
gelöster Kieselsäure aus einer Zinksalzlösung, wobei die neutralisierte oder annähernd
neutralisierte Lösung (beispielsweise eine durch die Behandlung der Zinkerze mit
Säuren oder sauren Flüssigkeiten erhaltene Lösung) mit
einem .geringen
Überschuß von Alkalikarbonat oder Erdalkalikarbonat bei erhöhter Temperatur, beispielsweise
zwischen 9o bis ioo° C, behandelt wird.
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Die :Säure der Lösung kann vollständig neutralisiert werden., durch
Hinzufügen der erforderlichen Menge von Zinkhydrat oder Zinkkarbonat oder einem
Niederschlag, welcher eins von .beiden enthält, vor dem Hinzufügen eines Überschusses
des oben beschriebenen Mittels. Vorzugsweise aber wird die Verv ollständigung der
Neutralisation durch das Karbonat bewirkt, welches zum Niederschlagen der Kieselsäure
verwendet wird.
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Das Zinkhydrat oder Zinkkarbonat kann durch Niederschlagen aus einer
beliebigen Zinklösung erhalten werden, beispielsweise 'aus Flüssigkeiten, welche
als Nebenprodukte bei einer der im folgenden beschriebenen Verfahrensstufen gewonnen-
werden, und welche auf diese Weise verwertet werden können.
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Im folgenden wird beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
beschrieben Ein .in angemessener Weise gemahlenes Zinksulfiderz wird geröstet, um
das Zinksulfid in Oxyd und teilweise in Sulfat zu verwandeln. Das kalzinierte und
noch einmal zerkleinerte Produkt wird dann nacheinander in .beschränkten Mengen
in heiße Schwefelsäure von io- bis 15prozentiger Konzentration eingetragen. Hierzu
kann beispielsweise die saure Flüssigkeit verwendet werden, die aus elektrolytischen
Zellen gewonnen wird, in denen Zink niodergeschlagen worden ist. Die Eintragung
der gerösteten Erze wird fortgesetzt, bis die Säure der Flüssigkeit auf ungefähr
o,5 Prozent gesunken ist. Eine weitergehende Neutralisation durch Erz dürfte nicht
wirtschaftlich sein; man führt daher die weitere Neutralisation durch Hinzufügen
eines Zinkhydrat, Zinkkarbonat und Eisenhydrat enthaltenden.Niederschlags durch,
welcher in einer späteren Verfahrensstufe bei der Reinigung der Zink enthaltenden
Flüssigkeit gewonnen wird. Das in dem Niederschlag enthaltene Zink wird auf diese
Weise wiedergewonnen. Der Säuregehalt der Flüssigkeit wind hierdurch auf ungefähr
o,i Prozent verringert. Die Neutralisation wird nun vervollständigt durch Hinzufügen
von gemahlenem Kalziumkarbonat, beispielsweise Schlemmkreide, entweder trocken oder
zu einem dünnen Brei mit Wasser angerührt. An diesem Punkt des Verfahrens verbleibt
die .ganze gelöste Kieselsäure noeh in der löslichen Form; wenn aber die Flüssigkeit
nunmehr der Filtrierung zugeführt wird, kann die Bildung einer Gallerte in den Filterpressen
oder anderen Teilen :der Anlage stattfinden. Aus diesem Grund wird eine weitere
geringe Menge von Schlemmkreide zugesetzt, beispielsweise etwa 4,51c.9 auf die Tonne
Flüssigkeit, und das Gemisch wird auf ,den Kochpunkt gebracht und bei dieser Temperatur
unter Rühren während einer kurzen Zeit erhalten. Die gelöste Kieselsäure wird hierbei
vollständig niedergeschlagen .in einem Zustand, welcher später ein. leichtes Filtrieren
und Waschen der Rückstände ermöglicht.
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Natürlich kann das Verfahren in verschiedener Weise abgeändert werden,
ohne von dem Erfindungsgedanken abzugehen, so kann bei obigem Beispiel die Neutralisation
der sauren Flüssigkeit, nachdem sie auf 0,5 Prozent Säure gebracht ist, durch
Hinzufügen von Schlemmkreide allein bewirkt werden, aber dieses. Verfahren. bringt
einen Säureverlust mit sich und läßt nicht die nützliche Verwendung des als Nebenprodukt
gewonnenen Zinkniederschlags zu.
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Es hat sich herausgestellt, daß Karbonate der Alkalien und der alkalischen
Erden sehr wirkungsvoll sind bei der Erreichung einer raschen ,Abscheidun:g :der
gelösten Kieselsäure in unlöslicher Form, so @daß sie sich leicht filtrieren und
auswaschen läßt und infolgedessen keine großen Mengen von Zinklösung zurückhält
oder, wenn man diese auswaschen will, keine allzu große Mengen von Waschwasser erfordert.
Die Karbonate der alkalischen Erden besitzen den Vorteil, daß sie nicht in Lösung
übergehen; infolgedessen wird ihre _ Verwendung dann vorzuschlagen sein, wenn eine
Zinklösung von großer Reinheit verlangt wird, beispielsweise dann, wenn das Zink
später durch elektrolytische Ausscheidung gewonnen werden soll.
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Nach Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens werden die Zinksulfatwässer
von solchen Verunreinigungen gereinigt, welche dem Niederschlagen des Zinks auf
elektrolytischem Wege Schwierigkeiten entgegensetzen; das auf .diese Weise elektrolytisch
gesonnene Zink besitzt einen hohen Grarl von Reinheit.