-
Verfahren zur Gewinnung von reinem Zinksulfat aus Zinksulfat und Natriumsulfat
enthaltenden Laugen Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von reinem Zinksulfat
aus Laugen, welche Zinksulfat und Natriumsulfat enthalten, wie solche z. B. aus
chlorierend gerösteten Abbränden zinkhaltiger Kiese, insbesondere Pyrite, erhalten
werden.
-
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, aus in
bezug auf Zinksulfat konzentrierten, neben Zinksulfat noch Natriumsulfat enthaltenden
Lösungen durch Abkühlen auf Temperaturen unter -E- zo °, vorteilhaft bis auf etwa
-f- io°, reines Zinksulfat abzuscheiden, wenn der Gehalt der Lösung an Natriumsulfat
1/2 Grammol Na2S04 auf 11 Lauge nicht übersteigt, da bei dieser Temperatur,
wie gefunden wurde, ein Maximum der Löslichkeit von Natriumsulfat in Gegenwart von
Zinksulfat besteht.
-
Geringere Mengen von Natriumsulfat, jedoch genügend Zinksulfat enthaltende
Laugen können im Sinne der Erfindung z. B. so verarbeitet werden, daß man sie bis
zur Erreichung der angegebenen Natriumsulfatkonzentration konzentriert und aus den
Konzentraten dann das Zinksulfat durch Abkühlung auf etwa io ° ausscheidet.
-
Umgekehrt kann man von vornherein mehr als die angegebene Grenzmenge
Natriumsulfat enthaltenden, an Zinksulfat noch nicht gesättigten Lösungen das überschüssige
Natriumsulfat zunächst in Form von Glaubersalz durch Ausfrieren, z. B. bei etwa
o bis + 5', entziehen und sodann aus der Mutterlauge durch Eindampfen und
Abkühlen auf etwa io° das überschüssige Zinksulfat ausscheiden. Oder man kann auch,
falls der Zinksulfatgehalt der ursprünglich vorhandenen Lösung hierfür nicht ausreicht,
nach dem Ausfrieren des Glaubersalzes den Zinksulfatgehalt der verbleibenden Lösung
durch Zuführung von neuem Zinksulfat, z. B. durch gegebenenfalls wiederholtes Auslaugen
von frischem, Zinksulfat neben Natriumsulfat enthaltendem Gut, unter jedesmaligem
vorherigem Ausfrieren des überschüssigen Glaubersalzes so lange erhöhen, bis in
der Lösung das für die Ausscheidung von Zinksulfat durch Eindampfen und Abkühlen
auf io° benötigte Verhältnis zwischen Natriumsulfat und Zinksulfat erreicht ist.
-
Geht man beim Eindampfen mit der Konzentration der Laugen in bezug
auf Natriumsulfat weiter, als einem Gehalt von 1/2 Mol Nag SO, in i 1 Lauge
entspricht, so fällt bei mäßigem Abkühlen zunächst ein Doppelsalz von Zinksulfat-Natriumsulfat:
Nag S 04 . Zn S 04 # H2 0 aus, bis die erwünschte Natriumsulfatkonzentration erreicht
ist. Die Ausscheidung des Doppelsalzes vollzieht sich, wie gefunden wurde, in optimaler
Weise in Temperaturgrenzen von etwa 6o' bis etwa 4o', insbesondere bei etwa
50' C. Nach Abtrennung des Doppelsalzes kann die Hauptmenge
des
Zinksulfats in natriumsulfatfreier Form durch weiteres Abkühlen auf etwa =o ° gewonnen
werden.
-
Die Mutterlaugen und das ausgeschiedene Doppelsalz können in allen
Fällen in geeigneter Weise wieder in den Prozeß zurückgeführt werden.
-
In Ausübung der Erfindung verfährt man z. B. zwecks Gewinnung des
Zinksulfats aus Zinksulfat neben Natriumsulfat enthaltenden chlorierend gerösteten
Abbränden zinkhaltiger Kiese, insbesondere Pyrite, wie folgt: Die in üblicher Weise
chlorierend gerösteten Abbrände werden gelaugt, und die erhaltene, Kupferchlorid,
Zinksulfat und Natriumsulfat enthaltende Lauge wird vom Kupfer und gegebenenfalls
noch weiteren Begleitstoffen, wie z. B. Eisen, zweckmäßig unter Vermeidung der Einführung
sonstiger Fremdstoffe, z. B. durch Behandlung mit Zementkupfer unter Überführung
des Kupferchlorids in unlösliches Kupferchlorür, befreit.
-
Da hierbei die Konzentration der durch Auslaugen der chlorierend gerösteten
Abbrände zunächst erhaltenen, von Kupfer befreiten Laugen praktisch ihrer Aufnahmefähigkeit
für Glaubersalz entspricht, während der Gehalt an Zinksulfat verhältnismäßig gering
ist, verfährt man zweckmäßig derart, daß man durch bei tiefen Temperaturen, z. B.
bei etwa o bis -E-5 ° erfolgendes Ausfrierenlassen die Hauptmenge des Glaubersalzes
entfernt und die Lösung alsdann zum Laugen weiterer Abbrändechargen verwendet. Nach
abermaligem Ausfällen des Kupfers und Ausfrieren des Glaubersalzes kann die Lösung
dann wiederum zum Laugen einer frischen Abbrandcharge benutzt werden. Diese Bewegung
der Lauge im Kreislauf wird vorteilhaft so lange fortgeführt, bis schließlich die
'Lauge an Zinksulfat fast gesättigt ist; ein Punkt, der meist nach drei- bis viermaliger
Wiederholung des Vorganges erreicht wird. Diese Arbeitsweise ist insofern von großem
Vorteil, als hierdurch ein Konzentrieren der verdünnten Zinksulfatlösung ohne Eindampfen,
also unter Ersparung von Brennstoffkosten, ermöglicht wird.
-
Die im Kreislauf an ZinksuIfat angereicherte Lauge wird nun zweckmäßig
zunächst von den noch vorhandenen Verunreinigungen befreit, z. B. derart, daß die
noch anwesenden Spuren von Kupfer mit Zink auszementiert und Verunreinigungen, wie
Eisen und Kobalt, mit üblichen Mitteln, z. B. Kalk und Chlorkalk, entfernt werden.
Die erhaltene Lösung von Zinksulfat und Natriumsulfat wird alsdann durch Einstellen
auf passende Natriumsulfatkonzentration und Abkühlen im Sinne der vorstehend gegebenen
Darlegungen auf reines Zinksulfat verarbeitet. Das Verfahren liefert (bei Verzicht
auf Verarbeitung der Wasch-Wässer) Ausbeuten von go % und mehr des in den angewendeten
Kiesabbränden enthaltenen Zinks, während die Ausbeuten an Kupfer 96
bis 980/,
und an Glaubersalz etwa 9501, betragen.
-
Beispiele z. Eine Tonne chlorierend gerösteter Kiesabbrände (mit
2,504 Cu und 2,50/, Zn) wird mit i cbm Wasser und verdünnter Schwefelsäure
ausgelaugt (der Rückstand ist frei von Zink und enthält noch etwa o,o6 °/o Cu),
worauf die Lauge mit ioo bis =5o kg Zementkupfer zwecks Ausfällung des Kupfers als
Kupferchlorür digeriert wird.
-
Durch Abkühlen der von den festen Anteilen geschiedenen entkupferten
Lauge auf etwa 5 ° erhält man etwa Zoo kg Glaubersalz und i cbm einer Lauge, die
noch 85 kg Nag S 04 und 62 kg Zn S 04 enthält. Diese Lauge wird zur Laugung einer
zweiten Röstgutcharge verwendet. Man erhält dabei nach Entkupferung und erneuter
Ausscheidung des Glaubersalzes bei etwa + 5 ° o,85 cbm einer Lauge mit 72 kg Nag
S 04 und =2o kg Zn S 04. Bei weiterer Wiederholung dieser Operationen erhält man
bei der dritten Extraktion nach Entkupferung und Ausscheidung des Glaubersalzes
0,73 cbm einer Lauge mit 62 kg Nag S04 und =7o kg Zn S 04 und bei der vierten
Extraktion (diesmal nach Ausscheidung des Glaubersalzes bei o°) o,6 cbm einer Lauge
mit 42 kg Na, S04 und 240 kg Zn S 04, also mit 7o kg Nag S 04 und 4oo kg Zn S 04
im Kubikmeter.
-
1,i5 cbm dieser Lösung werden auf i cbm eingedampft und auf + =o°
abgekühlt. Dabei kristallisieren :16o kg Zinkvitriol = go kg Zn SO,
aus, und
es verbleiben o,9 cbm Mutterlauge mit 81 kg Nag S04 und 375 kg Zn S04 = go kg Nag
S 04 und 415 kg Zn SO, im Kubikmeter. Diese Lösung wird mit von der letzten
Extraktion kommender Lösung vereinigt und das Gemisch zur Entfernung des überschüssigen
Natriumsulfats auf o° abgekühlt, wobei nach Abtrennung des ausgeschiedenen Glaubersalzes
wieder eine Lösung mit 7o kg Nag S 04 und 40o kg Zn S 04 erhalten wird usw.
-
2. 1,55 cbm der gemäß Beispiel i nach der vierten Extraktion gewonnenen
Lösung mit 7o kg Nag S 04 und 4oo kg Zn S 04 im Kubikmeter = =o8 kg Nag S 04 und
26o kg Zn S 04 werden auf =,o cbm eingedampft. . Das Konzentrat wird auf 40° abgekühlt.
Es kristallisieren aus: 44 kg Nag S 04 und 5o kg Zn S 04 in Form von 115 kg eines
Doppelsalzes Nag S 04 # Zn S 04 #H20.
-
Nach Abtrennen der Kristalle erhält man o,93 cbm Mutterlauge mit 64
kg Nag S 04 und 57o kg ZnS04. Diese Mutterlauge wird sodann auf + io ° abgekühlt,
wobei nunmehr reines Zinksulfat in Menge von 23o kg ausfällt. Die Mutterlauge hiervon
enthält in o,8 cbm 64 kg
Nag S 04 und 34o kg Zn S 04, also im Kubikmeter
8o kg Nag, S 04 und 420 kg Zn S 04.
-
Diese Lauge wird nun wieder derselben Behandlung, wie eingangs beschrieben,
durch Eindampfen im Verhältnis 1,55: 1, Abkühlen auf 4o°, Ausscheiden des
Doppelsalzes usw. unterworfen.
-
Der Zinksulfatgehalt des aus den Konzentraten bei q.0° ausgeschiedenen
Doppelsalzes wird dem Kreislauf in der Weise wieder zugeführt, daß man das Salz
in einer entsprechenden Menge von noch die ganze Glaubersalzmenge enthaltender roher
Lauge von der Röstgutextraktion löst und aus dem Gemisch sodann das Glaubersalz
durch Abkühlung auf o bis -f- 5 ° ausscheidet, worauf das Filtrat wieder der weiteren
beschriebenen Behandlung unterworfen wird.