FI71345B - Foerfarande foer separering av zink ur jaernhaltiga sulfidkoncentrationer - Google Patents

Description

1 71345

Menetelmä sinkin erottamiseksi rautapitoisista sulfidirikasteista Tämä keksintö kohdistuu menetelmään sinkin erottamiseksi rautapitoisista sulfidirikasteista, jolloin rautapitoisen rikasteen, hapen tai mahdollisesti happirikastetun ilman suspensiota syötetään reaktiovyöhykkeeseen.

Sinkin valmistus sulfidipitoisesta rikasteesta tapahtuu nykyisin siten, että sinkkirikastetta tavallisesti pasutetaan leijupetiuu-o nissa noin 950 C:ssa. Näissä olosuhteissa rikasteessa oleva rauta muodostaa vastaavan sinkkimäärän kanssa sinkkiferriittiä. Näin muodostunut ferriitti on liukenematon sinkin valmistuksen seuraavassa vaiheessa, se on neutraaliliuotuksessa. Ferriittiin sidotun sinkin taiteenottamiseksi on neutraaliliuotuksessa syntyvä liuotus jäännös liuotettava rikkihappoon, jolloin sekä sinkki että rauta menevät liuokseen. Liuoksessa oleva rauta on seostettava helposti suodatettavassa muodossa ja pestävä sinkkitappioi-den minimoimiseksi. Tähän tarkoitukseen on kehitetty mm. jarosiit-ti- ja götiittiprosessi, joissa rauta saostetaan helposti suodattuvassa ja pestävässä muodossa. On kuitenkin todettu, että syntyvä rautajäännös, jonka määrä sen alhaisesta rautapitoisuudesta johtuen on huomattava ja jota varastoidaan jätekasoissa, muodostaa potentiaalisen ympäristöuhan. Tämä johtuu siitä, että jätteen sisältämä pieni sinkkimäärä ja erityisesti kadmium, liukenevat vähitellen sadeveteen ja joutuvat siten helposti pohjaveteen. Näissä olosuhteissa on kyseenalaista voidaanko tällaisia jätteitä varastoida varsinkaan tiheästi kansoitetuilla seuduilla.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on eliminoida sinkkiferrii-tin pasutuksen yhteydessä syntyvät jäteongelmat. Pasutuksen sijasta käsitellään sinkkirikastetta korkeassa lämpötilassa ja sopivissa, hieman pelkistävissä olosuhteissa, jolloin rikasteen sinkki haihtuu kaasumaisessa olotilassa, minkä jälkeen sinkkikaa- 2 71345 sut hapetetaan sinkkioksidiksi toisessa vaiheessa. Tällä tavoin voidaan sinkki erottaa raudasta ja muista haihtumattomista aineosista, jotka jäävät uuniin sulana muodostaen kiveä ja kuonaa.

Keksinnön pääasialliset tunnumerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista .

Esillä olevan keksinnön mukaisesti muodostetaan edullisesti sy-linterimäisessä reaktiovyöhykkeessä sulafaasi sulfidirikasteesta syöttämällä rikastetta, happea tai hapella rikastettua ilmaa sellaisessa suhteessa, että reaktiovyöhykkeen ensimmäisessä osassa muodostuu sinkin haihduttamiseksi otollinen atmosfääri, jonka o -3 lämpötila on yli 1300 C ja hapen osapaine on korkeintaan 10 atmosfääriä. Tämän jälkeen hapetetaan kaasumainen sinkki sinkkioksidiksi toisessa osassa syöttämällä ilmaa tai happirikastettua ilmaa tähän toiseen osaan.

Keksinnön suositun suoritusmuodon mukaisesti johdetaan reaktio-vyöhykkeen yläosaan rikastetta, happea tai happirikastettua ilmaa sekä mahdollisesti hiilipitoista polttoainetta sellaisessa suhteessa, että reaktiovyöhykkeen ensimmäisessä vaiheessa vallitsee o noin 1300-1600 C:n lämpötila.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää poikkileikattua osakuvantoa keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen soveltuvasta muunnetusta sulatusuunista.

Piirustuksessa on sulatusuunin pystysuora sylinterimäinen reak-tiokuilu merkitty viitenumerolla 1 ja se liittyy alaosastaan alauuniin 2. Reaktiokuilu 1 on jaettu kahteen päällekkäiseen vyöhykkeeseen eli osaan: ylempään poikkileikkaukseltaan pienempään osaan 1' ja alempaan osaan 1". Osat l' ja 1” voivat tietenkin olla myös samankokoiset. Kuten ennestään tunnetuissa liekkisulatusuu-neissa rikasteen ja kaasun suspensio voidaan syöttää reaktiokuilun 1 yläpäästä 4 putken 5' kautta tai sitten reaktiokuilun 1 yläosaan 1' tangentiaalisesti liittyvän putken 5 kautta.

Il 71 345 3

Esillä olevan keksinnön mukaisesti ylläpidetään reaktiokuilun 1 yläosassa l' pelkistävä atmosfääri, jonka lämpötila on yli o o 1300 C, edullisesti 1300-1600 C, ja hapen osapaine korkein-—3 —3 —6 taan 10 , edullisesti 10 - 10 atmosfääriä. Hapen osa- paine voi tietenkin epätyydyttävän sekoituksen johdosta, varsinaisten reaktioiden ulkopuolella olla korkeampi. Näissä olosuhteissa rikasteen sinkki haihtuu ja tämän jälkeen voidaan sinkki hapettaa puhaltamalla ilmaa tai happirikastettua ilmaa reaktio-kuilun 1 alemman osan 1" kattoon sovitetun putken 6' kautta tai reaktiokuilun 1 alemman osan 1" seinämällä, radiaalisesti tai tangentiaalisesti johdetun putken 6 kautta.

Vaihtoehtoisesti voidaan rikastetta ja hiiltä kuten esim. hiilivetyä syöttää alempana olevaan ensimmäiseen osaan. Sula aine virtaa alaspäin, kaasut sensijaan kulkevat ylöspäin, jossa hapetus tapahtuu lisäilman avulla yläpuolella olevassa toisessa osassa ja lopuksi hapetetut reaktiokaasut johdetaan toisesta osasta kaasun jäähdytysvaiheeseen.

Molempien osien erottaminen toisistaan voi joissakin tapauksissa olla edullista. Tällöin voidaan esim. reaktiotuotteet (sula ja kaasu) johtaa ensimmäisestä osasta uuniosaan ja toinen osa voidaan sovittaa paikkaan, jossa kaasut poistuvat.

Menetelmä voidaan keksinnön mukaisesti toteuttaa kaksivaiheisesti sulasykloonissa tai reaktiokuilussa. Reaktiokuilun yläosaan syötetään sinkkirikastetta happialimäärän kanssa tangentiaalisesti ja kuumennetaan lämpötilaan, jossa sinkki haihtuu sinkkinä. Tällöin muodostuu myös kiveä ja kuonaa, jotka syklonivaikutuksen johdosta sinkoutuvat kaasufaasista seinämille. Halutun lämpötilan saavuttamiseksi, voi joissakin tapauksissa olla tarpeen käyttää lisää polttoainetta yhdessä tarvittavan happimäärän kanssa. Siten saadaan yli 95 % sinkistä haihdutetuksi.

Reaktiotilan alaosassa poltetaan kaasumaista sinkkiä kuten myös hapettumattomia rikki-, hiilivety- ja vety-ainesosia syöttämällä ilmaa tai happirikastettua ilmaa. Tällöin syntyy lämpöä, joka sä-teilemällä voi siirtyä ensimmäiseen osaan. Sen sijaan sinkkioksidi 71345 4 on hyvin hienojakoista, koska se on muodostunut kaasumaisesta sinkistä ja kulkee poistokaasujen 8 mukana kaasujen jäähdytykseen ja sitä seuraavaan pölynerotukseen. Kaasut on jäähdytettävä nopeasti haitallisen sulfaattimuodostuksen estäisemiseksi.

Näin muodostunut sinkkioksidi, joka on suhteellisen rautavapaa, voidaan suoraan syöttää tavalliseen elektrolyyttiseen sinkkipro-sessiin pasutteen sijasta.

Esimerkki:

Sinkkirikasteen koostumus on:

ZnS 77,3 %, CuFeS , 2,5 %, PbS 1,0 %, FeS 9,7 %, FeS 5,8 %, 2 2 liukenemattomia 3,0 %.

o Tätä rikastetta sulatetaan reaktiotilassa 1500-1600 C:ssa, niin että suurin osa rikasteen sinkistä muuttuu kaasuksi, minkä jälkeen syntynyt kaasu hapetetaan, niin että muodostuu sinkkioksidia. Reaktiotila on muodostettu syklooniksi, niin että sulat reak-tioainesosat, kivi ja kuona muodostavat ohuen kerroksen sen seinämillä eivätkä näin ollen osallistu kaasufaasireaktioihin.

a) 1 tonni edellämainittua rikastetta sulatetaan käyttäen 325 Nm happea ja 100 kg hiiltä. Tällöin lämpötila reaktiovyö- o hykkeessä on suurin piirtein 1625 C ja siitä poistuu kaasua, joka sisältää hiilen hapetustuotteita (CO , CO, H O ja H ), 2 2 2 sulfidistä peräisin olevia rikkikonponentteja (SO^, S^) sekä kaasumaista sinkkiä. Näissä olosuhteissa -5 -6 (pO = 10 -10 ) 2 syntynyt kivi ja kuona sisältävät ainoastaan noin 2 % syötetystä sinkkimäärästä. Ensimmäisestä reaktiovaiheesta peräisin oleva

II

5 71345 kaasu, joka sisältää pelkistäviä ainesosia sekä sinkkihöyryä, poltetaan ilman kanssa. Kehittynyt lämpö siirtyy säteilemällä osittain ensimmäiseen reaktiovyöhykkeeseen.

b) Ellei^mitään lisäpolttoainetta käytetä vaan yksinomaan happea 270 Nm , jää lämpötila reaktiovyöhykkeessä noin o 1500 C:een, huolimatta jälkeenpäin suoritetusta poltosta.^Hapen osapaine ensimmäisessä reaktiovyöhykkeessä on pO = 10 2

Sulasta sinkkimäärästä 5 % jää sulafaasiin.

Claims (4)

6 71345

1. Menetelmä sinkin erottamiseksi rautapitoisesta sulfidi- kasteesta, jolloin sulfidirikasteen ja hapen tai mahdollisesti happirikastetun ilman suspensio johdetaan reaktiovyöhykkeeseen (1), tunnettu siitä, että sulan tai puolikiinteän faasin muodostamiseksi johdetaan (5, 5') reaktiovyöhykkeeseen rikastetta, happea tai happirikastettua ilmaa sellaisessa suhteessa, että reaktiovyöhykkeen (1) ensimmäiseen osaan (V) muodostuu rikkikompo- o nentteja sisältävä atmosfääri, jonka lämpötila on yli 1300 C ja _3 hapen osapaine korkeintaan n. 10 atmosfääriä sinkin haihduttamiseksi ja että reaktiovyöhykkeen (1) toiseen osaan (1") puhalletaan ilmaa tai happirikastettua ilmaa (6, 6') kaasufaasin sinkkikompo-nenttien hapettamiseksi sinkkioksidiksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiovyöhykkeen (1) ensimmäiseen osaan (1') johdetaan (5, 5') rikastetta, happea tai happirikastettua ilmaa sekä mahdollisesti hiiltä ja/tai rikkipitoista polttoainetta sellaisessa suhteessa, että reaktiovyöhykkeen yläosassa vallitsee 1300 - o 1600 C:n lämpötila.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ilmaa tai happirikastettua ilmaa puhalletaan (6) tangentiaalisesti reaktiovyöhykkeen (1) toiseen osaan (1").

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiovyöhykkeeseen (1) johdetaan (5) rikastetta, happea tai happirikastettua ilmaa sekä mahdollisesti hiiltä ja/tai rikkipitoista polttoainetta tangentiaalisesti. u