FI72535C - Foerfarande foer behandling av loesningar foer underlaettande av avlaegsnandet av ferrijaern. - Google Patents

Description

1 72535

Menetelmä liuosten käsittelemiseksi ferriraudan poistamisen helpottamiseksi Tämä keksintö koskee ferrirautaa sisältävien happamien liuosten käsittelyä ennen ferriraudan poistamista niistä.

Sanottujen liuosten käsittely tämän keksinnön mukaisesti mahdollistaa ferriraudan poiston saavuttamisen merkittävillä parannuksilla verrattuna aikaisempaan käytäntöön.

Yleisessä kohdassa tämä keksintö kohdistuu menetelmään, jossa liuosta, joka sisältää happoa ja ferrirautaa, käsitellään lisäämällä neutraloivaa ainetta hapon määrän pienentämiseksi enenen ferriraudan poistamista liuoksesta.

Lisäkohdassa keksintö koskee liuoksia, jotka on neutraloitu omaamaan happoa kuluttavaa kapasiteettia, määritettynä käyttäen jäljempänä määriteltyä menetelmää ja josta jäljempänä käytetään nimitystä negatiivinen happamuus.

Keksinnön mukaisesti tärkeimmässä toteutusmuodossa aikaansaadaan menetelmä, jossa liuosta, joka sisältää happoa, ferrirautaa ja ei-rautametalleja, käsitellään lisäämällä neutraloivaa ainetta ennen ferriraudan poistoa mukaanluettuna poisto saos-tamalla, kuten emäksisen rautasuolan, jarosiitin, geotriitin, ferrihydroksidin, ferrioksidin tai vastaavien yhdisteiden poistoa, jolle menetelmälle on luonteenomaista, että: (1) lisätään ainakin yhtä neutraloivaa ainetta sellaiset määrät, että lisätty kokonaismäärä on välillä X^-X^ g/1 sanottua liuosta, jossa xx = /Ta-3,0) + 0,088 (F + f2]7/n

X2 = /Ta-0,1) + 2,20 (Fx + F2^7/N

A = sanotun liuoksen happamuus (ilmoitettuna g/l:na), F^ = ferriraudan pitoisuus (g/1) sanotussa liuoksessa, 72535 F2 = ferrirauta (g/1), joka on liuennut neutraloivasta aineesta tai aineista, jotka on lisätty neutraloinnin aikana, ja N = keskimääräinen hapon punnittu määrä, joka voidaan neutraloida yhdellä grammalla neutraloivaa ainetta tai aineita, jotka on lisätty neutraloinnin aikana, ja (2) erotetaan pois liuoksesta kaikki jäännös tai liukenematon neutraloiva aine, joka jää jäljelle neutraloinnin jälkeen, jolloin saadaan liuos, jolla on negatiivista happamuutta ja joka yhä sisältää oleellisesti kaiken ferriraudan liuoksessa ja josta ferrirauta voidaan myöhemmin poistaa kehittämällä vähemmän happoa kuin mitä kehittyy liuoksista, jotka on osittain neutraloitu alan aikaisemman käytännön mukaisesti.

Keksintö voi sisältää minkä tahansa seuraavista edullisista toteutusmuodoista.

- Lähtöliuos sisältää 0,1-250 g happoa litrassa, 0,1-100 g ferrirautaa litrassa ja yli 2 g arvokasta ei-rautametallia tai -metalleja litrassa.

- Lähtöliuos on sulfaattiliuos, joka sisältää 0,1-250 g happoa litrassa, 0,1-100 g ferrirautaa litrassa ja vähintään 20 g sinkkiä litrassa sekä ei-rautametalliepäpuhtauksia, kuten kadmiumia, kuparia, nikkeliä ja kobolttia, jotka ovat peräisin elektrolyyttisen sinkkiprosessin vaiheesta.

- Lähtöliuos on sulfaattiliuos, joka on peräisin elektrolyyttisen sinkkiprosessin kuumasta happouuttovaiheesta.

- Ainakin yksi neutraloivista aineista otetaan ryhmästä, joka sisältää sinkkioksidin, sinkkioksidipasutteen, pasutetun sinkkisulfidin, pasutetun sinkkisulfidikonsentraatin, emäk sisen sinkkisulfaatin, sinkkisilikaatin, smithsoniitin, hapetetun sinkkimalmin, kalkin, kalkkikiven, dolomiitin, kiinteät aineet elektrolyyttisen sinkkiprosessin neutraalista uutto-vaiheesta ja uudelleen uutetut kiinteät aineet edellä mainitusta neutraalista uuttovaiheesta.

- Neutralointi suoritetaan yhdessä vaiheessa.

- Neutralointi suoritetaan useammassa kuin yhdessä vaiheessa ennen kiinteiden aineiden erottamista liuoksesta.

72535 - Erilaisia neutraloivia aineita lisätään.

- Erilaisia neutraloivia aineita lisätään neutraloinnin eri vaiheisiin.

- Enemmän kuin yksi neutraloiva aine lisätään vähintään yhteen eri neutralointivaiheista.

- Elektrolyyttisen sinkkiprosessin neutraalista uuttovaihees-ta saatuja kiinteitä aineita ja sinkkidioksidipasutetta käytetään neutraloivina aineina ja lisätään yhdessä neutralointi-prosessin ensimmäiseen vaiheeseen ja vähintään yhtä jäsentä ryhmästä, johon kuuluvat sinkkioksidi, sinkkioksidikalsiini, kalsinoitu sinkkisulfidi ja pasutettu sinkkisulfidikonsentraat-ti, käytetään neutraloivana aineena toisessa vaiheessa.

- Kiinteät aineet erotetaan pois näiden kahden neutralointi-vaiheen välissä.

- Myöhemmästä neutralointivaiheesta saadut kiinteät aineet kierrätetään neutraloivana aineena aikaisempaan neutralointi-vaiheeseen .

- Hapon A ja ferriraudan väkevyydet säädetään niin, että ne sallivat muissa liuoksissa olevien määrien lisäämisen lähtö-liuokseen ennen neutralointia tai sen aikana.

- Neutralointi suoritetaan lämpötilassa, joka vaihtelee 15°C:sta liuoksen kiehumispisteeseen.

- Neutraloinnin jälkeen happamuus on välillä O - -50 g happoa litrassa.

- Neutraloinnin jälkeen happamuus on välillä O - -30 g H^SO^ litrassa.

- Höytälöintiaine lisätään ennen neutralointia, sen aikana tai sen jälkeen kiinteiden aineiden erottamisen helpottamiseksi liuoksesta.

- Käytetty höytälöintiaine on ioniton höytälöintiaine.

- Neutralointi suoritetaan kahdessa tai useammassa vaiheessa ja höytälöintiaineet lisätään useampaan kuin yhteen näistä vaiheista.

- Jäännökset tai liukenematon neutraloiva aine tai aineet, jotka jäävät jäljelle neutraloinnin jälkeen, erotetaan liuoksesta vähintään yhdellä menettelyistä, joihin kuuluvat laskeutus, paksunnos, hydrosyklonointi, sentrifugointi, suodatus ja seulonta.

4 72535 - Neutralointi suoritetaan panoksittain.

- Neutralointi suoritetaan jatkuvana prosessina.

- Neutralointi suoritetaan useammassa kuin yhdessä vaiheessa ja vähintään yksi vaihe suoritetaan panoksittain ja vähintään yksi vaihe suoritetaan jatkuvana prosessina.

- Neutraloinnin jälkeen liuosta käsitellään ferriraudan saosta-miseksi jarosiittina lisäten neutraloivaa ainetta auttamaan saostusta.

- Neutraloinnin jälkeen liuosta käsitellään ferriraudan saosta-miseksi jarosiittina lisäämättä neutraloivaa ainetta.

- Neutraloinnin jälkeen liuosta käsitellään ferriraudan saos-tamiseksi ferrioksidina tai ferriraudan hydroksiyhdisteenä, kuten goetiittina tai ferrihydroksidina.

- Neutraloinnin jälkeen liuosta käsitellään ferriraudan poistamiseksi liuotinuutolla.

Monia arvokkaita ei-rautametalleja esiintyy malmeina tai mineraaleina eri muodoissa olevan raudan yhteydessä. Esimerkkejä ovat nikkeli, joka on usein läsnä sulfidina, kuten pentalandiitti tai hapettuneessa muodossa lateriiteissa; kupari, usein läsnä sulfideina, kuten kalkopyriitti tai borniitti tai hapettuneessa muodossa krysokollana; ja sinkki, usein läsnä sulfidina pyriit-tien yhteydessä, tai hapettuneessa muodossa willemiittina.

Näitä malmeja käsitellään suoraan pyrometallurgisin tai hydro-metallurgisin menetelmin tai ne rikastetaan, erityisesti kelluttamalla sulfidien kyseessä ollen rikasteiden muodostamiseksi. Rikasteita käsitellään sitten arvokkaiden ei-rautametallien tal-teenottamiseksi. Malmit, mineraalit tai rikasteet, varsinkin jos ne koostuvat pääasiassa sulfideista, yleensä pasutetaan ok-sidituotteen muodostamiseksi, jota jäljempänä nimitetään pasutteeksi, jota käsitellään sitten hydrometallurgisesti arvokkaiden ei-rautametallien talteenottamiseksi.

Monissa tapauksissa hydrometallurgiseen käsittelyyn liittyy malmin, mineraalin, rikasteen tai kalsiinin uutto arvokkaan metallin tai metallien liuottamiseksi. Alaan perehtyneet tuntevat eri tyyppisiä uuttotekniikoita. Niihin voi liittyä happamia, neutraaleja tai aikalisiä liuoksia, jotka sisältävät

II

72535 vaadittaessa sopivia hapetus- tai pelkistysaineita.

Uuton aikana happamiin liuoksiin on tavallista, että rauta liukenee samanaikaisesti arvokkaan ei-rautametallin tai -metallien kanssa ja päätyy uuttoliuokseen ferrirautana. Toisinaan tämä ferrirauta on poistettava liuoksesta, ennen kuin arvokas ei-rautametalli tai -metallit voidaan ottaa talteen. Eräissä muissa tapauksissa ferrirauta voidaan poistaa sen jälkeen, kun arvokas ei-rautametalli on otettu talteen ja ennen kuin liuokset kierrätetään takaisin uudelleenkäyttöä varten.

Elektrolyyttinen sinkkiprosessi voidaan mainita esimerkkinä kyseessä olevan tyyppisten menettelyjen esittämiseksi. Tyypillisesti sinkkisulfidimalmeja käsitellään kellutuksella sinkki-sulfidirikasteen muodostamiseksi, joka sinkkisulfidin lisäksi sisältää normaalisti jonkin verran rautaa ja usein pieniä määriä muita arvokkaita ei-rautametalleja, kuten lyijyä, kadmiumia, kuparia, hopeaa ja kultaa. Kun sinkkisulfidirikaste saatetaan hapettavaan pasutukseen sinkkioksidipasutteen muodostamiseksi, tapahtuu reaktio rikasteessa olevan raudan ja sinkin pienen osan välillä, jolloin muodostuu tyyppiä ZnFe20^ olevaa sinkkiferriit-tiä. Kun pasute uutetaan laimeaan happoon, sinkkioksidi liukenee sinkkisulfaattina, mutta jättää ferriitin kiinteään jäännökseen. Tämä edustaa sinkin häviötä ja aikaisemmin tämä ferriittijäännös joko varastoitiin kasoihin tai käsiteltiin pyro-metallurgisin menetelmin. Kun ferriittijäännöstä uutetaan hapolla korotetuissa lämpötiloissa, sekä sinkki että rauta liukenevat ja ferrirauta on poistettava liuoksesta ennen kuin sinkki voidaan ottaa talteen elektrolyysillä. Uuttoprosessien aikana muut vähäisemmät arvokkaat metallit, kuten kupari ja kadmium liukenevat myös.

Viime vuosina on ehdotettu useita tekniikoita raudan erottamiseksi uuttoliuoksesta, joka sisältää ferrirautaa ja arvokasta metallia tai metalleja. Yleisemmin hyväksytty on hyvin tunnettu Jarosite-prosessi (australialainen patentti 401 724), jossa 72535 ferrirauta säestetään kompleksisena emäksisenä rautasulfaattina, joka on muotoa MFe., (SO .) „ (OH) , jossa M on Ho0+, NH. + ,

Na tai K . Jarosite-prosessi on vakiintunut hyvin elektrolyyttisessä sinkkiteollisuudessa. Rautaa erotetaan myös liuok sesta jarosiittina kobolttiteollisuudessa (kts. esimerkiksi Aira, J., Celmar, R.S. ja May, A.V., "New Cobolt Production from R.C.M.'s Chambishi Roastleach-electrowin Process", Mining Magazine, lokakuu 1980, sivut 320-326). Ferriraudan saostamis-ta jarosiittina on ehdotettu käytettäväksi nikkelin talteenotossa lateriiteista (kts. esimerkiksi australialainen patentti 517 492). Ferrirauta voidaan ottaa myös talteen liuoksesta selvittämätöntä muotoa olevina yhdisteinä, mutta todennäköisesti samantapaisena yhdisteenä kuin ferrioksidi tai goetiitti (kts. australialainen patentti 424 095 ja etelä-afrikkalainen patenttihakemus 75/2737). Se voidaan saostaa hematiittina (kts. esimerkiksi Mealey, M.,'"Hydrometallurgy Plays a Big Role in Japan's New Zinc Smelter", Engineering and Mining Journal, tammikuu 1973, sivut 82-84). Ferrirauta voidaan jopa poistaa liuoksesta liuotinuutolla (kts. australialainen patentti 487 596).

Kaikissa yllä mainituissa esimerkeissä uuttoliuos, jota käsitellään ferriraudan poistamiseksi, sisältää jonkin verran happoa ferriraudan ja arvokkaan ei-rautametallin tai -metallien lisäksi. Hapon määrä säädetään normaalisti väkevyyteen, joka riippuu menetelmistä, joita myöhemmin käytetään raudan saostamiseen.

Jarosite-prosessissa uuttovaiheesta lähtevän ja jarosiitin saostukseen tulevan liuoksen happosisällön on oltava vähintään 20 g H^SO^ litrassa artikkelin mukaisesti, jonka on esittänyt Wood, J.T. otsikolla "Treatment of Electrolytic Zinc Plant Residues by the Jarosite Process", Australian Mining, tammikuu 1973, sivut 23-27 ja tämä happo on neutraloitava prosessin jarosiitin saostusvaiheen aikana. Lisäksi jarosiitti säestetään reaktiolla, joka on tyyppiä: M„S0. + 3Fe^(S0.) + 12H_0 = 2MFe,(SO.)_(OH), + 6H.S0.

24 24 2 1426 24 jossa M on yksi tai useampi ioneista H^0+, NH^+, Na+ ja K+. Vapautunut rikkihappo on myös neutraloitava jarosiitin saostu-

II

72535 misen maksimoimiseksi. On selvää, että vaaditun neutralointi-aineen määrän minimoimiseksi jarosiitin saostusvaiheeseen tulevan liuoksen happamuuden on oltava mahdollisimman alhainen. Perinteisesti ei ole ollut mahdollista alentaa happamuutta alle 30 g/1, johtuen jarosiitin muodostumisesta, joka lopulta päätyy sivutuotteena muodostuvaan lyijy-hopea-jäännökseen ja tämä on erityisen epämieluisa piirre.

Niissä prosesseissa, joissa neutraloivaa ainetta lisätään ferri-raudan saostusvaiheen aikana, kuten tavanomaisessa Jarosite-prosessissa tai kun ferrirauta saostetaan ferrioksidina, goe-tiittina tai vastaavina yhdisteinä, neutraloiva aine on usein käsitelty malmi tai mineraali tai kalsiini, joka sisältää hapettuneen arvokkaan ei-rautametallin tai metallit. Näiden neutraloivien aineiden jäännökset sisältävät myös arvokkaita ei-rautametalleja ja nämä heitetään sitten pois rautajätteen mukana. Tämä edustaa arvokkaiden raaka-aineiden huomattavaa häviötä ja menetelmä, jolla kyetään merkittävästi pienentämään vaadittavan neutralointiaineen määrää alentamalla syöttöliuoksen happamuutta, tekisi mahdolliseksi tehdä suuria säästöjä. Kun käytetään erilaista neutraloivaa ainetta, kuten kalkkikiveä, kalkkia tai ammoniakkia, vaadittavan neutraloivan aineen määrän pienentäminen edustaisi huomattavaa kustannusten säästöä.

Kun rauta saostetaan ferrioksidina, goetiittina tai vastaavina yhdisteinä reaktioille, jotka ovat tyyppiä:

Fe (SO.) + (x + 3) H_0 = Feo0 *xH~0 + 3H_S0. ja 243 2 232 24

Fe2(S04)3 + 4H20 = 2Fe00H + 3H2SC>4 joissa x on luku ^ 0, happoa vapautuu jälleen saostusreaktion aikana ja kuten Jarosite-prosessissa tämä happo on neutraloitava yhdessä lähtöliuoksessa olevan hapon kanssa. Kun tätä tekniikkaa käytetään ferriraudan saostamiseen, liuokset sisältävät paljon pienempiä määriä ammonium-, natrium- tai kaliumioneja eikä raudan ennenaikaisen saostumisen vaara ole suuri. Tämän seurauksena näiden liuosten happamuus voi olla alempi kuin Jarosite-prosessissa. Australialaisen patentin 424 095 esimer- 72535 kit osoittavat, että vain 15,5 g/l:n happamuus voidaan saavuttaa. Patenttivaatimuksissa määritellään liuos, jonka pH on alle 1,5. Joka tapauksessa alaan perehtyneelle on ilmeistä, että vaaditun neutraloivan aineen määrän minimoimiseksi, kun ferrirautaa saostetaan, lähtöliuoksen happamuuden on oltava mahdollisimman alhainen.

Tapauksessa, jossa ferrirauta poistetaan liuoksesta liuotinuutol-la, on selvää niiden tulosten perusteella, jotka A.J. Van der Zeeuw on esittänyt artikkelissa otsikolla "Purification of Zinc Calcine Leach Solutions by Exchange Extraction with the Zinc Salt of "Versatic Acid", julkaistu teoksessa Hydrometallurgy, volume 2, 1976/1977, sivut 275-284, että liuoksessa oleva happo uutetaan samaan aikaan kuin ferrirauta ja alaan perehtyneelle on intuitiivisesti ilmeistä, että orgaanisen liuottimen määrä, joka vaaditaan ferrirautaa ja arvokasta metallia tai metalleja sisältävän liuoksen annetun tilavuuden käsittelemiseen, pienenee jos lähtöhappamuus alenee.

Äskettäisessä vähän saastuttavan Jarosite-prosessin keksinnössä (australialainen patentti 506 591) neuvotaan menetelmä liuoksen happamuuden alentamiseksi välille 0,1-30 g/1 H2S04 jäädyttämällä ennen neutraloivan aineen lisäystä, mikä pienentää vaaraa, että jarosiitti saostuisi niinkutsutun esineutralointi-vaiheen aikana. Kuitenkin tuloksista, jotka on esitetty taulukossa 1 artikkelissa, jonka ovat esittäneet Pammenter, R.V. ja Haigh, C.J. otsikolla "Improved Metal Recovery by the Low-contaminant Jarosite Process", Extraction Metallurgy '81, julkaissut The Institute of Mining and Metallurgy, Lontoo, 1981, käy ilmi että prosessin parhaan toteutuksen kannalta liuoksen happamuuden tulee olla mahdollisimman alhainen. Samassa artikkelissa esitetään myös, että esineutraloinnin parhaan suorituksen kannalta happamuuden tulee olla välillä 3-5 g H2S04 litrassa (kts. artikkelin sivu 4).

Niissä prosesseissa, joissa mitään neutralointiainetta ei tarvita ferriraudan poistovaiheessa, kuten vähän saastuttavassa Jarosite-prosessissa, tai kun ferrirauta saostetaan liuoksesta 72535 korkeassa lämpötilassa ja paineessa tai kun rauta poistetaan happamasta liuoksesta liuotinuutolla, raudan poistovaiheeseen tulevan liuoksen happamuuden alentaminen on edullista prosessille/ kuten viittaus alan aikaisempaankäytäntöön osoittaa.

Näin ollen on olemassa tarvetta uudesta menettelystä, jolla saavutetaan alempi happamuus ferrirautaa ja arvokkaita ei-rautametalleja sisältävässä liuoksessa kuin nykyään on mahdollista. Vielä suurempi etu on saavutettavissa, jos voitaisiin löytää prosessi, joka pienentäisi sen hapon määrää, joka syntyy ferriraudan poistovaiheen aikana, koska tämä pienentäisi lisättävän neutralointiaineen määrää, kun tällaisia neutralointiai-neita tarvitaan.

Nyt on havaittu, että on mahdollista neutraloida ferrirautaa sisältävän liuoksen happamuus siten, että liuoksen happamuus säädön jälkeen osoittaa negatiivisen arvon ominaispiirteitä.

Tämä saavutetaan lisäämällä liuokseen sopivaa neutraloivaa ainetta tai aineita lasketut määrät riippuen liuoksessa olevan ferriraudan ja hapon väkevyydestä ja neutraloivan aineen luonteesta.

Keksinnön mukaisesti tärkeimmässä toteutusmuodossa aikaansaadaan prosessi, jossa liuosta, joka sisältää happoa, ferrirautaa ja ei-rautametalleja, käsitellään neutralointiaineen lisäyksellä ennen ferriraudan poistamista mukaanluettuna poisto seostamalla emäksisenä rautasuolana, jarosiittina, goetiittina, ferrihydroksidina, ferrioksidina tai vastaavina yhdisteinä, jolle prosessille on luonteenomaista, että: (1) lisätään vähintään yhtä neutraloivaa ainetta sellaiset määrät, että lisätty kokonaismäärä on välillä X^-X^ g/1 sanottua liuosta,jossa x! = /TA - 3,0) + 0,088 (F1 + f2|7/n, X2 = /TA - 0,1) +2,20 (Fx + F2i7/N, 10 72535 A = sanotun liuoksen happamuus (ilmoitettuna g/l:na), F^ = ferrirauta (g/1) sanotussa liuoksessa, F2 = ferrirauta (g/1),joka on liuennut neutraloinnin aikana lisätystä neutraloivasta aineesta tai aineista, ja N = punnittu keskimääräinen hapon määrä, joka voidaan neutraloida yhdellä grammalla neutraloinnin aikana käytettyä neutraloivaa ainetta tai aineita, ja (2) erotetaan pois liuoksesta kaikki jäännös tai liukenematon neutraloiva aine, joka jää jäljelle neutraloinnin jälkeen, jolloin saadaan liuos, jolla on negatiivinen happamuus ja joka yhä sisältää oleellisesti kaiken liuenneen ferriraudan liuoksessa ja josta ferrirauta voidaan sen jälkeen poistaa niin, että syntyy vähemmän happoa kuin syntyy liuoksista, jotka on osittain neutraloitu alan aikaisemman käytännön mukaisesti.

Tässä keksinnön kuvauksessa sanonta "happamuus" on hapon väkevyys mitattuna titrauksella, joka suoritetaan seuraavan menetelmän mukaisesti.

(1) Mittaa 5 ml:n erä vahvuudeltaan tuntematonta, ferrirautaa ja happoa sisältävää liuosta 250 ml:n keittopulloon.

(2) Lisää tähän 10 ml liuosta, joka sisältää 750 g/1 kalium-jodidia.

(3) Lisää tipoittain natriumtiosulfaattiliuosta, kunnes kaikki jodin värjäytymä on hävinnyt. Lisää muutama tippa ylimääräistä tiosulfaattiliuosta.

(4) Laimenna 100 ml:aan tislatulla vedellä.

(5) Titraa natriumhydroksidin (NaOH) standardi O,1-normaalilla luoksella samalla, kun mittaat titrattavan liuoksen pH-arvoa.

Kun pH = 3,9, totea lisätyn natriumhydroksidiliuoksen tilavuus.

(6) Laske hapon normaalisuus kaavasta:

Hapon normaalisuus = 0,1 x lisätyn NaOH-liuoksen tilavuus ml:na 5,0 (7) Happamuus voidaan sitten laskea g/l:na kertomalla laskettu normaalisuus titrattavan hapon ekvivalenttipainolla.

Il 72535

Negatiivista happamuutta osoittavan liuoksen happamuus mitataan samanlaisella menetelmällä, mutta noin 5 ml:n erä liuosta, joka sisältää tunnetun happoväkevyyden, lisätään keittopulloon yhdessä 5 ml:n näytteen kanssa liuosta, joka sisältää ferri-rautaa ja tuntemattoman negatiivisen happamuuden. Titraus suoritetaan sitten edellä kuvatulla tavalla ja näiden kahden liuoksen yhdistetty kokonaisväkevyys, joista toisen happamuus on tunnettu ja toisen negatiivinen happamuus on tuntematon, määritetään sitten. Negatiiviselta happamuudeltaan tuntemattoman liuoksen happamuus lasketaan sitten yhdistetystä kokonais-happamuudesta ja happamuudeltaan tunnetun liuoksen happamuudesta. Tulosta nimitetään negatiiviseksi happamuudeksi.

Esimerkiksi tyypillinen tulos sulfaattiväliaineissa voi osoittaa yhdistettyä kokonaisaktiivisuutta 6 g H^SO^ litraa kohti yhdistettyjä 5 ml:n jakeita sen jälkeen, kun on lisätty liuos, joka sisältää 20 g litrassa. Hapon määrä tuntemattomassa liuoksessa olisi tällöin yhdistetyssä näytteessä (10 ml, jossa 6 g H^SO^ litrassa) oleva kokonaishappo miinus lisätty happo (5 ml, jossa 20 g H2S04 litrassa). Väkevyys määrätään sitten jakamalla hapon määrä näytteen tilavuudella (5 ml).

Ts. Hapon määrä =10x6 - 5 x 20 g H_S0. = -40 g H SO.

löoö· 1000 2 4 Ϊ000 2 4

Hapon väkevyys = -40 : 5 g H2S04/1 = -8 g H2S04/1 1000 1000

Liuoksia, joiden ferrirautaväkevyydet ovat laajalla alueella, voidaan käsitellä tämän keksinnön menetelmällä. Elektrolyyttisessä sinkkiprosessissa eräs liuos olisi sinkkiferriittijäännöksen kuumasta happouutosta saatava liuos ja sen voisi odottaa sisältävän 15-30 g ferrirautaa litrassa. Vähän saastuttavassa Jarosite-prosessissa menettely voitaisiin toteuttaa liuoksella ennen jarosiitin saostusvaihetta tai sen jälkeen ja koska jonkin verran laimennusta voidaan toteuttaa vähän saastuttavassa Jarosite-prosessissa, soveltuva ferriraudan väkevyysalue olisi tyypillisesti välillä 3-30 g ferrirautaa litrassa. Jos uutettavalla materiaalilla on suuri rautapitoisuus, ferriraudan taso 12 72535 liuoksessa voisi olla huomattavasti korkeampi. Samoin prosessia voitaisiin soveltaa liuoksiin, jotka sisältävät hyvin pieniä ferrirautatasoja. Esimerkiksi hakemuksen tekijöiden elektrolyyttisessä sinkkilaitoksessa liuos, joka sisältää n.

0,25 g/1 ferrirautaa, neutraloidaan pH-arvoon 5,2 sen sisältämän raudan saostamiseksi. Tätä liuosta voitaisiin käsitellä tämän keksinnön menetelmällä ennen neutralointia pH-arvoon 5,2.

Ferriraudan tasot liuoksessa, jota syntyy nikkelin prosessoinnin aikana, sattuvat todennäköisesti samalle alueelle kuin sinkin jalostuksessa. Australialaisessa patentissa 517 492 viitataan väkevyyteen n. 6 g Fe^ + litrassa liuosta, joka sisältää nikkelin ja raudan sulfaatteja.

Artikkelissa, jonka J.H. Canterford on esittänyt otsikolla "The Sulphation of Nickel Ores", Proceedings of the International Laterite Symposium, julkaisija the Society of Mining Engineers, ΑΙΜΕ, 1979, ferriraudan väkevyys liuoksessa nikkeli-lateriittien uuton jälkeen oli alueella 5-30 g/1 (kts. sivu 645).

Kuparia tai kobolttia sisältävien liuosten käsittelyssä ferriraudan tasot liuoksessa ovat todennäköisesti melko pienet, mutta tämä riippuisi uuttoon käytetystä menetelmästä. Tämä johtuu siitä, että oksidimalmit, mineraalit ja pasutteet uutetaan usein melko vähäisen happamuuden olosuhteissa (esimerkiksi Aird, J., Celmer, R.S. ja May, A.V. "New Cobolt Production from R.C.M.'s Chambishi Roast-leach-elektrowin Process", Mining Magazine, lokakuu 1980, sivut 320-326).

Näin ollen ferrirautaväkevyyksien alue, joka on sovellettavissa tämän keksinnön prosessilla käsiteltäviin liuoksiin on alle 0,25 g/l:sta selvästi yli 50 g/l:aan, vaikka nämä luvut eivät ole rajoittavia. Käytännössä alue on n. 0,1-100 g ferrirautaa litrassa.

Hapon lähtöväkevyys tämän keksinnön prosessilla käsiteltävissä liuoksissa riippuu liuoksen lähteestä. Laitoksessa, joka toimii 725 35 tavanomaisella Jarosite-prosessilla, on todennäköisesti kaksi liuoksen lähdettä: (a) kuumasta happouuttovaiheesta, jossa happamuus on todennäköisesti välillä 40-60 g I^SO^ litrassa tai (b) tavanomaisesta korkean lämpötilan esineutralointivaihees-ta, jossa happamuus on todennäköisesti välillä 30-50 g H2S0^ litrassa.

Näitä happamuusrajoja hallitsee vaara saostaa jarosiittia kuumassa happouute- tai esineutralointivaiheessa, kun läsnä on alkalimetalli-ioneja (kuten ammonium-, natrium- tai kalium-ioneja) .

Vähän saastuttavassa Jarosite-prosessissa tämän keksinnön menetelmällä käsiteltävän liuoksen happamuus on tyypillisesti 40-60 g H^O litrassa, jos se on peräisin kuumasta happouuttovaiheesta, 0,1-5 g H2S0^ litrassa, jos se on peräisin esineutralointi-vaiheesta tai 10-30 g H^SO^ litrassa, jos se on peräisin jaro-siitin saostusvaiheesta.

Niissä prosesseissa, joissa rauta poistetaan jollakin muulla menetelmällä kuin saostamalla ferrirauta jarosiittina, liuokset sisältävät hyvin pienet määrät NH^+-, Na+- tai K+-ioneja ja hapon määrä liuoksessa riippuu edeltävistä prosessin vaiheista. Kuuma happouuttovaihe voi tuottaa liuoksen, jonka happamuus on välillä 15-50 g H2S04 litrassa, kun taas esineutralointi-vaihe saattaisi tuottaa liuoksen, jonka pH on 1,5. Sen liuoksen happamuus, jolla on tämä pH-arvo, olisi luokkaa 3 g H2S04 litrassa.

Näin ollen tämän keksinnön prosessilla käsiteltyjen liuosten happamuudet ovat normaalisti välillä 0,1-60 g happoa litrassa, vaikkei tämä alue ole rajoittava. Ei ole olemassa teknisiä syitä, miksi kuumasta vahvan hapon uuttovaiheesta saatua liuosta, jonka happamuus on välillä 100-250 g happoa litrassa, ei voitaisi käsitellä. Käytännössä happamuuksien alue on 0,1-250 g happoa litrassa.

14 72535

Neutraloivan aineen määrä, joka lisätään liuokseen, joka sisältää rautaa ja happoa, riippuu molempien lähtöväkevyydestä.

On selvästi varottava lisäämästä liian paljon neutraloivaa ainetta, koska tämä saattaisi johtaa epämieluisten ferrirauta-yhdisteiden saostumiseen. Liian pieni lisäys johtaisi riittämättömään neutralointiin. Todellinen lisättävä massa on neutraloivan aineen neutralointitehon funktio (ilmoitettuna grammoina happoa, jonka gramma neutraloivaa ainetta neutraloi). Vaikkei tarkoituksena ole rajoittua mihinkään edellytettyyn tai hypoteettiseen mekanismiin havaittujen edullisten tulosten saavuttamiseksi, arvellaan, että tärkeä käsite, johon tämä keksintö nojautuu, on havainto, että neutraloivan aineen määrä, joka voidaan lisätä liuokseen, on suurempi kuin määrä, joka teoreettisesti vaaditaan reagoimaan kaiken sen hapon kanssa, jonka titraamalla on osoitettu olevan läsnä ja tämä ylimääräinen määrä riippuu liuoksen ferrirautaväkevyyksistä. Tämän ylimääräisen neutralointiaineen lisäyksen vaikutuksena on antaa liuokselle negatiivisen happamuuden ominaisuudet. Kun näitä happamuudeltaan negatiivisia liuoksia käsitellään ferrirautapitoisuu-den poistamiseksi esimerkiksi saostamalla ferrirauta jarosiitti-na, osan saostusreaktion vapauttamasta haposta neutraloi itse asiassa liuos itse. Näin ollen annetulla saostetun raudan määrällä syntyneen hapon, ts. liuokseen vapautuneen hapon määrää pienentää liuoksen negatiivisen happamuuden määrä, jossa negatiivinen happamuus on määritetty aikaisemmin kuvatulla menetelmällä.

Juuri tämä kyky tuottaa liuos, jolla on negatiivinen happamuus, lisäämällä laskettu määrä neutraloivaa ainetta on tämän keksinnön tärkein ominaispiirre. Kun tällaisia liuoksia käsitellään niiden ferrirautapitoisuuden poistamiseksi saostamalla, vähemmän happoa kehittyy saostusreaktion aikana ja kun neutraloivaa ainetta lisätään saostuksen auttamiseksi, lisättävä määrä pienenee merkittävästi. Elektrolyyttisessä sinkkiprosessissa tämä johtaa merkittävään laskuun arvokkaiden metallien häviöissä ferrirautasakkaan. Vähän saastuttavassa Jarosite-prosessis-sa tämä keksintö johtaa merkittävään parannukseen ferriraudan poistossa jarosiitin saostusvaiheen aikana.

li 72535

Jos neutraloiva aine sisältää liukoista ferrirautaa, tämä on otettava huomioon laskettaessa lisättävää neutralointiaineen määrää, sillä negatiivisen happamuuden taso riippuu liuoksen ferrirautapitoisuudesta. Neutraloivan aineen kokonaismäärä on se määrä, joka vaaditaan kehittämään haluttu negatiivinen happamuus. Ryhmän NH^+, Na+ ja K+ alkalimetalli-ionien väkevyys voi olla tärkeä, koska näitä ioneja sisältävät liuokset kärsivät todennäköisemmin epämieluisten ferrirautayhdisteiden (jarosiittien) ennenaikaisesta saostumisesta ja näissä liuoksissa neutraloivien aineiden lisäystä saattaa olla tarpeen minimoida. Liuoksilla, jotka sisältävät vähän tai ei lainkaan 4" -f- -f* .

NH^ -, Na - tai K -ioneja, neutraloivan aineen lisäystä voidaan nostaa ja negatiivista happamuutta, joka voidaan saavuttaa ilman ferriraudan ennenaikaisen saostumisen ongelmia, voidaan myös lisätä.

Suurta joukkoa neutraloivia aineita voidaan käyttää tämän keksinnön prosessissa. Näitä ovat sinkkioksidi, sinkkioksidikal-siini, joka on muodostettu sinkkisulfidirikasteen hapettavalla pasutuksella, kuparioksidi, oasutettu kuparisulfidi, alumiini-oksidiprosessista saatu punalieju, sinkkisilikaatti, smithso-niitti, hapetettu sinkkimalmi, emäksinen sinkkisulfaatti, tai jokin muu arvokkaan ei-rautametallin emäksinen suola, kalkki, kalkkikivi, dolomiitti, magnesiumoksidi tai liukoinen emäksinen suola, kuten natriumkarbonaatti, kalsinoitu sooda ja kaliumkarbonaatti. Eräs erityisen hyödyllinen neutraloiva aine elektrolyyttisen sinkkiprosessin yhteydessä on se kiinteä aine, joka muodostuu elektrolyyttisen sinkkiprosessin neutraalissa uuttovaiheessa. Tämä kiinteä aine sisältää joukon neutraloivia aineita, kuten ylimääräisen sinkkioksidin, ferrihydrok-sidin, alumiinihydroksidin ja emäksisen sinkkisulfaatin. Tämä neutraloivien aineiden luettelo ei ole rajoittava.

Näitä neutraloivia aineita voidaan käyttää yksin tai yhdessä. Neutralointi voidaan suorittaa yhdessä vaiheessa tai kahdessa tai useammassa vaiheessa. Saattaa olla edullista erottaa mahdolliset neutraloivien aineiden muodostamat jäännökset liuoksesta kahden tai useamman neutralointivaiheen välillä.

16 _ _ _ _ „ 7 2 5 3 5

Eräs keksinnön luonteenomainen piirre on, että samoja tai eri neutraloivia aineita voidaan lisätä neutralointimenettelyn eri vaiheisiin ja kaksi tai useampia eri neutralointiaineita voitaisiin lisätä samaan vaiheeseen. Eräs keksinnön edullinen toteutusmuoto on suorittaa neutralointi kahdessa vaiheessa, jossa elektrolyyttisen sinkkiprosessin neutraalista uuttovaihees-ta saadut kiinteät aineet ja sinkkioksidikalsiini lisätään yhdessä prosessin ensimmäiseen vaiheeseen, mitä seuraa sinkki-oksidikalsiinin lisäys toiseen vaiheeseen.

Keksinnön tärkeä piirre on lisättävän neutraloivan aineen määrän laskeminen perustuen käytettyjen neutraloivien aineiden neutra-lointitehoon. Jos kaksi tai useampia liuoksia lisätään neutralointimenettelyn aikana, arvot A ja on säädettävä niin, että on mahdollista lisätä neutralointivaiheeseen ne määrät happoa ja ferrirautaa, jotka ovat läsnä kaikissa liuoksissa.

Tämän keksinnön neutralointimenettelyn jälkeen kaikki neutraloivasta aineesta tai aineista muodostuneet jäännökset erotetaan sitten liuoksesta, jolla on pienempi happamuus kuin alan aikaisemman käytännön mukaisesti tuotetuilla liuoksilla. Tätä liuosta voidaan sitten käsitellä ferriraudan pääosan poistamiseksi saostamalla jarosiittina tai hydrolysoituna ferrirauta-yhdisteenä, jolloin syntyy vähemmän happoa kuin liuoksilla, jotka on käsitelty alan aikaisemman käytännön mukaisesti.

Lämpötila, jossa neutralointi suoritetaan, ei ole rajoittava. Käytännössä maksimilämpötilana voidaan pitää liuoksen kiehumispistettä normaalissa ympäristön paineessa. Minimilämpötilana voidaan pitää 15°C:a, jälleen käytännön syistä. Kuitenkin tärkeä piirre mitä lämpötilaan tulee, on sen vaikutus sallittuun maksimiviipymisaikaan johtuen ferrirautayhdisteiden mahdollisesta saostumisesta neutraloinnin aikana. Saostumistaipumus kasvaa lämpötilan kasvaessa. Näin ollen viipymisajan korkeassa lämpötilassa tulee olla mahdollisimman lyhyt ferrirautayhdisteiden merkittävän saostumisen välttämiseksi ja sallittu maksi-miviipymisaika on lämpötilan funktio.

Il 17 725 35

Lisäksi mitä negatiivisempi happamuus on, sitä epästabiilimpi on saatu liuos ja sitä todennäköisempi on ferrirautayhdisteiden saostuminen neutraloinnin aikana. Näin ollen sallittu viipy-misaika on myös lisätyn neutraloivan aineen määrän funktio sen laskiessa, kun happamuus muuttuu negatiivisemmaksi. Kun tämän keksinnön prosessia käytetään sulfaattisysteemissä, ammonium-, natrium- ja kaliumionien läsnäololla on myös merkitystä, koska ne korostavat epämieluisten ferrirautayhdisteiden, nimittäin jarosiittien saostumista neutraloinnin aikana.

Sallittu viipymisaika lyhenee tämän vuoksi ammonium-, natrium-ja kaliumionien väkevyyden kasvaessa sulfaattiliuoksessa.

Prosessin minimiviipymisaika on aika, joka vaaditaan neutraloivan aineen tai aineiden reaktioon. Tämä riippuu materiaaleista ja lämpötilasta - mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi reaktionopeus. Minimiviipymisaika voi olla vain muutamia sekunteja.

Tätä prosessia käyttämällä saavutettu lopullinen negatiivinen happamuus riippuu ferriraudan väkevyydestä lähtöliuoksessa, neutraloivasta aineesta liuenneen ferriraudan määrästä ja lisätyn neutralointiaineen määrästä. Se on todennäköisesti välillä 0 g:sta happoa litrassa -50 g/l:n negatiiviseen vapaaseen happamuuteen edullisen alueen ollessa 0 - -30 g happoa litrassa.

Toinen tämän keksinnön luonteenomainen piirre on niiden jäännösten erottaminen pois liuoksesta, jotka ovat muodostuneet neutraloivasta aineesta ja mahdollisesta reagoimattomasta neutraloivasta aineesta. Jos nämä jäännökset sisältävät arvokkaita ei-rautametalleja, ne voidaan palauttaa happouuttovaiheeseen, jonka normaalisti odottaisi olevan tämän keksinnön menetelmällä käsiteltyjen liuosten lähde. Tämä takaa, että arvokkaiden metallien häviöt minimoidaan. Mitä tahansa alaan perehtyneiden tuntemia kiinteiden aineiden ja nesteiden erotusvälineitä voidaan käyttää, kuten paksuntimia, laskeuttimia, hydrosykloneja, 72535 18 sentrifugeja, suodattimia tai seuloja. On edullista suorittaa tämä erotus mahdollisimman nopeasti, jotta minimoitaisiin ferrirautayhdisteiden saostuminen jäännöksiin.

Höytälöintiaineiden lisääminen ennen neutralointia, sen aikana tai sen jälkeen on edullista kiinteiden aineiden ja nesteiden erotukselle. Nyt on havaittu, että ionittomat polyakryyli-amidihöytälöintiaineet antavat parhaat tulokset. Höytälöinti-aine voidaan lisätä yhdessä tai useassa neutralointiprosessin kohdassa, kuten neutraloivan aineen säilytysastiassa, ja lukuisia eri höytälöintiaineita, kuten eri ionittomia tyyppejä tai anionisia ynnä ionitonta tai kationista ynnä ionitonta tai mitä tahansa yhdistelmää voidaan käyttää toinen toisensa yhteydessä. Tämä höytälöintiaineiden käyttö erottamisen auttamiseksi on myös tämän keksinnön luonteenomainen piirre. On havaittu erityisen edulliseksi lisätä ionitonta höytälöintiainet-ta jokaiseen säiliöön neutraloinnissa käytettyjen astioiden rivistössä sen sijaan, että lisättäisiin höytälöintiaine neutraloinnin mentyä päätökseen. Jälkimmäinen käytäntö on se, jota tavanomaisesti suositellaan höytälöintiin. Kuitenkin lisäämällä sekoitusastetta säiliössä on havaittu mahdolliseksi minimoida säiliöiden lukumäärä, joihin höytälöintiainetta lisätään. Lisätyllä sekoituksella, sopivalla höytälöintiaineiden ja niiden lisäysnopeuden valinnalla tyydyttävä toiminta on varmasti mahdollinen lisäämällä höytälöintiaine viimeiseen reaktorisäi-liöön ja seuraavaan pieneen höytälöintisäiliöön tai vaihtoehtoisesti lisäämällä höytälöintiaine kahteen pieneen höytälöinti-säiliöön eikä mitään reaktorisäiliöihin. On huomattava, että ero reaktorisäiliön ja höytälöintisäiliön välillä on jonkin verran mielivaltainen, koska neutraloituminen voi jatkua, vaikkakin pienentyneellä nopeudella aina siihen pisteeseen saakka, jossa kiinteät aineet ja nesteet erotetaan. Käytetty höytälöintiaineen tai -aineiden tyyppi ja lisäyskohta neutraloin-timenettelyn aikana on suuresta merkityksestä jäännösten ja· liuoksen hyvän erottumisen takaamiseksi neutraloinnin jälkeen. Tätä osoittaa esimerkki 8, jossa höytälöintiaineen lisäystä muutettiin ja erotetun liuoksen kirkkaus mitattiin käyttäen liuoksen kirkkausindikaattoria.

Il 19 725 35

Prosessia voidaan käyttää panoksittain tai jatkuvasti ja jos käytetään enemmän kuin yhtä neutralointivaihetta, yhtä tai useampaa näistä vaiheista voitaisiin käyttää jatkuvana tai panoksittain. Lisäksi jos käytetään enemmän kuin yhtä neutralointivaihetta, myöhempään vaiheeseen lisätystä neutralointi-aineesta saadut kiinteät aineet voidaan palauttaa takaisin toimimaan neutralointiaineena prosessin aikaisemmassa vaiheessa.

Tämän uuden prosessin toimintaa ja etuja esitellään seuraavilla ei-rajoittavilla esimerkeillä.

Esimerkki 1 esittää uuden prosessin käyttötuloksia joukolla eri lähtöhapon ja ferriraudan määriä, lämpötiloja ja neutraloivia aineita.

Esimerkit 2-5 esittävät uuden prosessin etuja.

Esimerkki 6 esittää prosessin käyttöä korkeassa lämpötilassa.

Esimerkki 7 esittää viipymisajan pidentämisen vaikutusta.

Esimerkki 8 esittää höytälöintiaineen lisäyksen vaikutusta kiinteiden aineiden ja liuoksen erotukseen.

Esimerkeistä käy ilmi, että suuria käyttöetuja on saavutettavissa, kun tämän keksinnön prosessia käytetään ferriraudan poiston yhteydessä liuoksesta saostamalla.

Esimerkki 1

Uuden prosessin käyttö eri neutralointiaineilla käsiteltäessä sulfaattiliuosta, joka sisältää happoa, ferrirautaa ja sinkki- sulfaattia___

Neljän säiliön sarja, joiden jokaisen vetoisuus oli 300 ml ja jotka oli varustettu sekoittajalla, varustettiin tämän keksinnön prosessin testaamista varten. Säiliöt lämmitettiin kuumalla etyleeniglykolilla, jota kierrätettiin jokaisen säiliön ympärillä olevan vaipan läpi ja lämpötilaa jokaisessa säiliössä ohjattiin säätämällä etyleeniglykolin virtausta.

20 72535

Neutralointi suoritettiin normaalisti kahdessa vaiheessa ja neutraloivia aineita lisättiin ensimmäiseen ja kolmanteen säiliöön. Liuoksen ja neutralointiaineen virtauksia mitattiin ja säädettiin ja viipymisaika neutraloinnin aikana laskettiin näistä virtauksista. Syöttöliuokset analysoitiin samoin kuin liuokset jäännösten erottamisen jälkeen käsitellystä liuoksesta.

Testattiin viisi neutraloivaa ainetta, nimittäin neutraaleja uuton kiintoaineita, sinkkioksidipasutetta, emäksistä sinkki-sulfaattia, puhdasta sinkkioksidia ja pestyä emäksistä sinkki-sulfaattia. Näiden materiaalien neutralointitehot grammoina neutraloitua f^SO^ia grammaa kohti neutraloivaa ainetta olivat samassa järjestyksessä 0,5 g/g, 0,8 g/g, 0,2 g/g, 1,2 σ/g ja 0,35 g/g. Nämä luvut johdetaan seuraavalla tavalla: olkoon C^, liuoksen lähtöhappamuus grammoina I^SO^ litrassa ja C^ loppuhappamuus sen jälkeen, kun on lisätty M grammaa neutraloivaa ainetta litrassa (edellyttäen että C^ on suurempi kuin nolla). On selvää, että (0^-02) grammaa I^SO^ on neutraloitu M grammalla neutraloivaa ainetta. Neutraloivan aineen neutraloin-titeho N on tällöin

Cl-C2 N = - g/g

M

Pestyn emäksisen sinkkisulfaatin näyte valmistettiin alkuperäisestä materiaalista pesemällä se vedellä kipsipitoisuuden pienentämiseksi ja sitä käytettiin yhdessä kokeessa. Tässä ja seuraavissa esimerkeissä termiä kalsiini käytetään lyhenteenä sinkkioksidipasutteelle, joka on valmistettu pasuttamalla sinkkisulfidirikastetta, ellei toisin mainita.

Kokeiden tulokset esitetään taulukossa 1. Havaitaan, että kaikissa tapauksissa poikkeuksena koe 15 neutraloivan aineen määrä on määritellyllä alueella X^-X2 ja kaikissa tapauksissa lukuunottamatta koetta 15 nolla- tai negatiivinen happamuus saavutettiin lopullisessa liuoksessa. Kokeessa 15 X oli 69,9 g/1, joka oli pienempi kuin X^, matalan alueen piste, jonka •1 21 725 35 laskettiin olevan 82 g/1. Tämän seurauksena lopullista negatiivista happamuutta ei saavutettu.

Tässä koesarjassa kokeet 11 ja 12 suoritettiin yksivaiheisella pasutteen lisäyksellä, kun taas kokeet 13, 14, 15 ja 16 suoritettiin erottaen nesteet ja kiintoaineet kahden neutralointivaiheen välillä.

Neutraloivan aineen täyttä neutralointitehoa ei aina käytetä täysin hyväksi prosessissa. Koe 6 on esimerkki. Tässä tapauksessa ylimääräinen neutraloiva aine poistetaan kiintoaineiden erotusvaiheessa.

22 ' 72535 r-4 , ο \a £ % £ <^--«0-^ -=--° .............

fcj^ls*- -.................

3 'ο '\ι & ^ 0^0^^^°00^°000^ I"" , *· ~· ~ Ξ *5 - ~ 7' s' S S g 7 ^ § 2 •i 5525= 358 ^2552--32 = ^25 = 22 = = 2^2°^ ---- wj ¢2 if--' oC^^csjcsjtsj <2 -J "7 -- O·^ ^ eo •d g ^SSccSSSSj^^co^oc-ss^.------- 40 < ir-< r: — r-we-T-* — — ·~ -g rt 2 ^________ro^r-,^00 g-SSeSSSSSSSS® «<= = o .^, iJ fO 5Ξ 3ΪΌ 43 10 CO CD ci 00 03^0 0 - % . ^ 0 *-~~ ~ ΰ g % X ~3> % \ - J5 ^ I 1 S „, — V3 N^«loOOlIfOC> 3 ^ .U £ ^ „ «n^VDcTV^O 070; L g -3 2 ^ g ^·„·«οοοοοοοθο-^^^η-ο--^ 2 ·ί « 3 t! a i tJ 2 ^ -¾ ;rt ‘Γ4 oO S o .<1 2 Ιβ ^

θ’ 5 rt S

^ I__4

ai ,?> ^g5 SS5S;S77S|Ss§iSi5l§S§sH

girt,.. L ,μ ' i5 ·-··-- oooodoooo ^.gSS^cjN 0·0·ο·οβο·οβ·βοοββοοβββ OOOOO -0¾¾¾¾

g -¾ -5 2¾ -g ^ 'ÄV

Lj r.«^mWn'4>®<J'a0'cr'N"‘. ”7. 6060 60 eo ti ifc^sssa*»;^.5:.5

3 'ri N kJ J μ IMI II II II

H ^ j, S Ρ- ,,,^^ηπηη I I „nnn„nf.nn«"""''nnn,''rn OO O O 2

O 2.5 S ^¾. 22 2 2 S

^ I rt ^ H ^ .H-H·^ ^ ilJiJ ^ ^ J2 cc ^ ^ ^

5 I i) ;a3 *— ocor^^''»®^^^00.0.0^0:^^^ . ®.......nVjiowVJ1^1·'1 O O O O O

H $% =2 6 M-272is^dsSSS§S.Si?7Si= 75« « rt * • h -S 2 >, :rt ^ 0 ~ <m ~ In. — μμ ^ ^ 1-* 0 7| u U S-< ,-u rt (-4 33333

λ > ^ I OXUCOOJJJ

2 O) C O- w„^NNNnmnn66-c —HH——CC 3 - C

g.3 g £?- .....

jg rt «» H »· ^ ^ ^ ~ u-, ^ ^ 7 - - ^ - σ^ 7 7 7 7 7 g 7 7 7 7 7 7 7 7 7 -μ SL I rt JO- 00 — «r oi ci C= CO 00' CO 2 2 ^ ^ S ^ ^ S Ξ Ξ Ξ Ξ « S S Ξ Ξ Ξ — u μ •3 2 n rt. e 5 2 71 ^ U -H. H "7 _ .μ (CU 3 1 7 7 7 7 o. ou ^ *1-5 o° SsSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSGSSSSSSS J_crt-H jjj :3 u .r»-< 3 -H 3 7 ^7 3 ^ 3-H Ό *h ©O HI W-H ·υ rt 3 "7 ιΟβΛ00βοΐ'|ΝΝΝ,Ο4>“>»'0οη'ηιΓ“’"'7<0.Ο.Ο°.Ο'νΛ'ί1;°·'0·'0·'<,ν' -2 δυί --1 -*! 3 g ^ 5SSSSS55ff555?555SSSKSS = = SSS5SSS?5-- S ^ 5-S g ,> ^ .H 2>H ·Γ-4 -X ·«-* o -h ^ rt to -a ^ rt -5 (Λ 4J *U 3 ^ .2 p*> C -f* 3 rt —I :rt

__i ^ ^ <f m »u oi ^ rt E

:04-4 ~5D·-^ *coe<eeooooooNNN(Mif«;»«;77“ 7 7 777 ®* -.*«(-> -4 «3 o <u ^5 , --4 ,3 _: «J.· cv; <s; rj ui ^ u-; lii -r’ 7 «3 Tr' ·α·· ·^ -ί —’ ^ ''i VO ^ *τ rr ττ’ rr' ^-‘ =-* Τ'’ < JJ ® S <-J ~ > f3'^’^ rc >, U c + fx.4 eNjCSi07<SJ<NiiN»CNifNJ<NJtNJC'J0jrvjfNJCNJC'i<^r^^“"— CSjCVjtN;<Nji',jCNjCSj<^

•n ra fO W O ^ W

p^ rt r-ι 3:rt 3 .3 rt C/5 * λ -- <v ^ ^ CC 2) S ,r^ 3 Φ

—. 4J

<1)0 <y 1 CN fO ^

O ·· W W

Hi c I K

II

23 725 35

Esimerkki 2 Tämän keksinnön prosessin käyttö sen sinkkioksidipasutteen määrän pienentämiseksi, joka vaaditaan ferriraudan saostami- sen jarosiittina___

Sinkkilaitoksen jäännöksen uutteesta saadun sulfaattiliuoksen analysoitiin sisältävän:

Fe3+ = 31,9 g/1 H2S04 = 40,0 g/1

Zn =74,2 g/1 NH4 =2,6 g/1

Ferrirauta saostettiin sitten osasta tätä liuosta australialaisen patentin 401 724 prosessin mukaisesti. Yksi litra liuosta lämmitettiin 100°C:een ja siihen lisättiin 50 g jaro-siittisiementä ja saatuun seokseen lisättiin yhteensä 142,5 g pasutetta 3 tunnin aikana. Tämän ajan kuluttua pääosa ferri-raudasta oli saostunut ammoniumjarosiittina. Massa höytälöi-tiin sitten ionittomalla höytälöintiaineella ja kiintoaineet suodatettiin pois. Suodos sisälsi:

Fe3+ = 2,1 g/1 H2S04 = 10,8 g/1

Zn = 139,4 g/1 NH4 =0,5 g/1

Saostuneen ferriraudan määrä grammaa kohti kalsiinia oli 0,209 g.

Toinen osa sulfaattiliuosta neutraloitiin vaiheittain 65°C:ssa lisäämällä pasutetta 5 minuutin väliajoin tämän keksinnön prosessin mukaisesti. Lisäykset ja saadut happamuudet ovat alla esitetyt:

Lisäys 1: 47,5 g pasutetta litraa kohti liuosta.

Saatu happamuus = 13,6 g H2S04/1.

Lisäys 2: 30,0 g pasutetta litraa kohti liuosta.

Saatu happamuus = -0,8 g H2S04/1.

24 7 2 5 3 5

Lisäys 3: 25,0 g pasutetta litraa kohti liuosta.

Saatu happamuus = -12,1 g HjSO^/l.

Lisäys 4: 10 g pasutetta litraa kohti liuosta.

Pieni lisäys (2,5 ppm p/t) ionitonta höytälöintiainetta tehtiin jokaisen pasutelisäyksen jälkeen. Neljännen pasutelisäyk-sen jälkeen jäännös erotettiin liuoksesta dekantoimalla. Kokonaisreaktioaika oli 20 minuuttia. Kirkas dekantoitu liuos sisälsi:

Fe3+ = 33,3 g/1 H2S04 = -19,4 g/1

Zn = 120,7 g/1

Yhden litran annos tätä happamuudeltaan negatiivista liuosta lämmitettiin 100°C:een ja siihen lisättiin 50 g jarosiitti-siementä ja 36 g pasutetta. Ferrirauta saostui nopeasti ammoniumjarosiittina. Kolmen tunnin kuluttua lisättiin pieni määrä ionitonta höytälöintiainetta ja kiintoaineet erotettiin liuoksesta suodattamalla. Suodoksen havaittiin sisältävän:

Fe3+ = 2,1 g/1 H2S04 = 10,4 g/1

Zn = 144,5 g/1 NH4 =0,4 g/1

Saostuneen ferriraudan määrä grammaa kohti pasutetta oli 0,867 g.

Näin ollen tämän keksinnön prosessi on vähentänyt sen pasut-teen määrää, joka tarvitaan saostamaan yksi gramma ferrirautaa 1/0,209 g:sta, ts. 4,785 g:sta 1/0,867 g:aan, ts. 1,153 g:aan, mikä säästää 3,60 g tai 75,2 % alkuperäisestä pasutteen määrästä, joka vaadittiin tavanomaisessa jarosiittiprosessissa.

Tässä esimerkissä: A = 40 Fi = 31,9 F 2 = 0 N = 0,556

II

25 7 2 5 3 5 x! = ZT40-3) + 0,088 (31,9 + 0J_7/0,556 = 72 g pasutetta litraa kohti liuosta x2 ^ /740-0,1) + 2,2 (31,9 + 0_)7/0,556 = 198 g pasutetta litraa kohti liuosta X = todellinen lisäys g/1 liuosta = 47,5 + 30,0 + 25,0 + 10,0 = 112,5 g pasutetta litraa kohti liuosta.

Esimerkki 3

Vaaditun sinkkioksidipasutteen määrän pienentäminen ferri-raudan saostuksen aikana australialaisen patentin 424 095 prosessin mukaisesti________

Valmistettiin sulfaattiliuos, joka sisälsi:

Fe3 = 23,3 g/1 Na = 50 mg/1 2 +

Fe =1,3 g/1 NH4 = 23 mg/1 H2SO4 = 1,6 g/1 K =50 mg/1

Zn = 76,3 g/1 pH = 1,43 uuttamalla sinkkiferriittiä sisältävää sinkkilaitoksen jäännöstä laimeaan rikkihappoon 85°C:ssa ja lisäämällä pieni määrä sinkkipasutetta niiden liuosten simuloimiseksi, joita käytettiin australialaisen patentin 424 095 esimerkeissä.

775 ml tätä sulfaattiliuosta pumpattiin sitten suunnilleen nopeudella 20 ml/min sekoitettuun reaktoriin, joka sisälsi 60 g sinkkioksidipasutetta lietteenä sinkkisulfaattiliuoksessa. Reaktorissa olevan massan lämpötila pidettiin 75°C:ssa termostaatilla ohjatulla kuumalevyllä. Liuoksessa oleva ferrirauta saostui koostumukseltaan määrittelemättömänä hydroksiyhdisteenä.

38 minuutin kuluttua pH^ oli laskenut arvoon 1,89, jolla hetkellä kiintoaineet höytälöitiin ionittomalla polyakryyliami-dihöytälöintiaineella, laskeutettiin ja liuoksen havaittiin sisältävän:

Fe3+ = 3,5 g/1

Zn = 124,2 g/1 72535 26

Saostuneen raudan määrä grammaa kohti saostuksen aikana lisättyä pasutetta oli 0,212 g.

Osan sulfaattiliuoksesta, joka sisälsi 1,6 g H2S04/1, annettiin reagoida 65°C:ssa 17,25 g:n kanssa pasutetta litraa kohti liuosta tämän keksinnön prosessin mukaisesti happamuudeltaan negatiivisen liuoksen valmistamiseksi. Kun liuosta oli sekoitettu pasutteen kanssa 15 minuuttia, höytälöity ja dekantoitu, kirkkaan liuoksen analyysi oli:

Fe3+ = 21,6 g/1 H2S04 =-7,2 g/1

Zn = 77,9 g/1 800 ml tätä liuosta, joka sisälsi negatiivista happamuutta, pumpattiin nopeudella 20 ml/min sekoitettuun reaktoriin, joka sisälsi 47 g pasutetta lietteenä sinkkisulfaattiliuokses-sa kuten edellä. Massan lämpötila reaktorissa pidettiin 75° C:ssa.

40 minuutin kuluttua pH2,. laskenut arvoon 1,89 ja massa höytälöitiin ja dekantoitiin sitten kuten aikaisemmin tässä esimerkissä esitettiin.

Nesteen analyysin havaittiin olevan:

Fe3+ =3,1 g/1

Zn = 117,6 g/1

Saostuneen raudan määrä grammaa kohti pasutetta, joka lisättiin saostuksen aikana, oli 0,265 g.

Tämän keksinnön prosessin käyttö on näin ollen pienentänyt pasutteen määrää, joka tarvitaan saostamaan yksi gramma ferri-rautaa, 1/0,212 g:sta tai 4,717 g:sta 1/0,265 g:aan tai 3,774 g:aan, ts. säästö on 0,943 g pasutetta tai 20,0 % siitä pasutteesta, joka lisättiin australialaisen patentin 424 095 prosessin mukaisesti.

Il 72535 27 Tässä esimerkissä: A =1,6 F1 = 23,3 F 2 = ° N = 0,556 Χχ = /Tl,6-3) + 0,0883 (23,3 + 0/7/0,556 = 1,2 g pasutetta litraa kohti liuosta X2 = //1,6-0,1) + 2,2 (23,3 + 0/7/0,556 = 95 g pasutetta litraa kohti liuosta X = todellinen pasutelisäys g/1 liuosta = 17,25 g pasutetta litraa kohti liuosta.

Esimerkki 4 Tämän keksinnön prosessin käyttö jarosiittina saostetun ferri-raudan määrän lisäämiseksi australialaisen patentin 506 591 prosessin (ts. vähän saastuttavan Jarosite-prosessin) mukaisesti______

Sulfaattiuuttoliuos valmistettiin kuten esimerkissä 2. Tämä liuos sisälsi 33,1 g ferrirautaa/1 ja 37 g happoa/1.

Valmistettiin neutraalit uuton kiintoaineet neutraloivaksi aineeksi suorittamalla simuloitu neutraali uutto lisäämällä oasutet-ta happamaan sinkkisulfaattiliuokseen, joka sisälsi ferrirau-taa, sen sisältämän hapon neutraloimiseksi ja eri epäpuhtaus-alkuaineiden saostamiseksi yhdessä raudan kanssa. Neutraalit uuton kiintoaineet erotettiin höytälöimällä ja paksuntamalla.

Tämän lietteen kiintoaineiden analyysi, jotka sisälsivät 158 g kiintoaineita/1 lietettä, oli:

Zn = 22,2 %

Fe = 22,6 %

Pb =3,2 %

Neutralointiteho N = 0,526 g H2S0^/g kiintoaineita.

Yhden litran eriä sulfaattiuuttoliuosta lämmitettiin 65°C:een ja eri määrät neutraloivaa ainetta lisättiin eri eriin sulfaatti-uuttoliuosta. 15 minuutin jatkuvan sekoituksen jälkeen 65°C:ssa jokainen liete höytälöitiin ionittomalla höytälöintiaineella, 72535 28 laskeutettiin ja dekantoitiin.

Dekantointiliuosten analyysit esitetään taulukossa 1 yhdessä arvojen A, F^, F2, X^, X2 ja X kanssa.

Taulukko 2

Neutraloivan aineen lietteen 340 ml 680 ml 820 ml tilavuus, joka lisättiin 1 litraan uuttoliuosta

Dekantointiliuoksen koostumus H2S04 (g/1) 7,3 -7,5 -7,9

Fe3+ (g/1) 29,7 27,7 26,4 NH4 (g/1) 2,8 2,7 3,0

Zn (g/1) 94,4 100,1 102,8

Pb (mg/1) 28 26 44 S04 (g/1) 301 283 282 pH 0,8 1,46 1,70 X 53,7 107,4 129,6 F1 33,1 33,1 33,1 F2 6,7 13,4 14,9 A 37 37 37 N 0,526 0,526 0,526 Χχ = /Ta-3,O) + 0,088 ^ + F2±7/N 71 72 73 X2 = /Ta-0,1) +2,2 (F1 + F2]7/N 237 26 5 271

Dekantointiliuos lämmitettiin lOO°C:een refluksoivaksi termostaatilla ohjatulla kuumalevyllä ja 100 g erittäin puhdasta am-moniumjarosiittisiemenmateriaalia lisättiin. Lämpötilaa ylläpidettiin 5 tuntia aikaansaaden sekoitus magneettisekoittajalla.

Uuttoliuoksen negatiiviseen happamuuteen tapahtuvan neutraloinnin vaikutus ferriraudan saostumisen ammoniumjarosiittina esitetään alla: 1 litraan uuttoliuosta lisätyn neutraloivan aineen tilavuus 340 ml 680 ml 820 ml

II

Liuoksen analyysi saostuksen alussa II2S04 7,3 g/1 -7,5 g/1 -7,9 g/1

Fe3+ 29,7 g/1 27,7 g/1 26,4 g/1 29 725 35

Aikayksikössä (tunti) saostuneen Fe3+:n % 1 17,8 53,1 19,7 2 26,3 62,1 67,0 3 33,3 66,1 75,4 4 37,4 68,6 78,8 5 40,1 70,0 81,4

Liuoksen analyysi Fe3+:n saostuksen jälkeen H2S04 28,2 g/1 24,5 g/1 24,7 g/1

Fe3+ 17,8 g/1 8,3 g/1 4,9 g/1 Näistä tuloksista voidaan nähdä, että ferriraudan määrää, joka vähän saastuttavalla Jarosite-prosessilla seostetaan ammonium-jarosiittina, voidaan hätkähdyttävästi nostaa neutraloimalla liuos riittävän negatiivisen happamuuden saamiseksi käyttäen tämän keksinnön prosessia.

Reaktion mukaisesti, jolla saostetaan ammoniumjarosiittia, 6 molekyyliä H»SO. vapautuu jokaista 6 molekyyliä kohti saostunut-3+ z * ta Fe :a, kun ammoniakki on läsnä sulfaattina. Toisin sanoen 1,75 g happoa vapautuisi jokaista saostunutta ferrirautagrammaa kohti. Vapautuneen hapon suhde grammaa kohti saostunutta fer-rirautaa tämän esimerkin kolmessa kokeessa on:

Koe 1: Vapautunut happo/g saostunutta Fe3+ = (loppuhappamuus-lähtöhappamuus)/(Fe3+-alussa -Fe^+-lopussa) = (28,2-7,3)/(20,7-17,8) = 20,9/11,9 - 1,756

Koe 2: = (24,5 - /7,57)/(27,7-8,3) - 32,0/19,4 = 1,649 72535 30

Koe 3: = (24,7 - /7,97)/(26,4-4,9) = 32,6/21,5 = 1,516 Näistä tuloksista nähdään, että vapautuneen hapon määrä grammaa kohti jarosiitin saostusreaktiolla saostettua ferrirau-taa pienenee, kun liuoksella ennen jarosiitin saostusta on negatiivinen happamuus. Näin ollen tämän keksinnön prosessi on pienentänyt hapon määrää, joka vapautuu ferriraudan jaro-siittina tapahtuvan saostuksen aikana.

Esimerkki 5 Tämän keksinnön prosessin käyttö tarvittavan neutralointi-aineen määrän pienentämiseen, kun ferrirauta saostetaan jaro- siittina kuparia sisältävästä sulfaattiliuoksesta_

Valmistettiin kuparisulfaattiliuos, joka sisälsi 41,5 g kuparia litrassa, 16,1 g ferrirautaa litrassa ja 8,4 g t^SO^ litrassa, liuoksen simuloimiseksi, joka muodostuu uutettaessa kuparia ja rautaa sisältävää materiaalia.

Yhteen erään liuosta lisättiin CuO:a (kuparioksidiuasutteen simuloimiseksi) kolmessa vaiheessa 5 minuutin väliajoin tämän keksinnön prosessin mukaisesti. Koko neutraloinnin ajan liuoksen lämpötila pidettiin 65°C:ssa. Sekoitus aikaansaatiin kuusilapaisella turbiinisekoittajalla.

Vaihe 1 CuO-lisäys = 10 g/1 liuosta 5 minuutin kuluttua H2S0^ = 1,9 g/1

Vaihe 2 CuO-lisäys = 10 g/1 liuosta 5 minuutin kuluttua I^SO^ =-3,9 g/1

Vaihe 3 CuO-lisäys = 2,5 g/1 liuosta 5 minuutin kuluttua H2S04 = -5,9 g/1

Jokaisessa vaiheessa lisättiin 2,5 ppm ionitonta höytälöinti-ainetta. Liete suodatettiin 15 minuuttia viimeisen CuO-lisäyksen jälkeen. Suodoksen havaittiin sisältävän:

II

72535 31

Cu = 53,8 g/1 Fe3+ = 15,1 g/1 H2S04 = -9,6 g/1

Suodos lämmitettiin sitten 100°C:een termostaattiohjatulla kuumalevyllä ja sekoitettiin käyttäen magneettisekoitinta. Suodokseen lisättiin 110 g ammoniumjarosiittisiemenmateriaa-lia ja 11 ml NH^OH-liuosta. Sen jälkeen kun liuosta oli pidetty 6 tuntia refluksoivana, kuuma liete suodatettiin. Suo-doksen analyysi oli:

Cu - 53,8 g/1 Fe3+ = 1,4 g/1 H2S04 = 10,4 g/1 NH4 = 1,4 g/1

Liuoksesta pois suodatetun ammoniumjarosiitin analyysi oli:

Cu = 0,34 %

Fe = 33,3 % S04 = 41,6 % NH4 = 2,8 % Tässä tapauksessa: A = 8,4 g/1 F 2 = 16,1 g/1 F2 = 0

N = 1,23 g H2S04/g CuO

Χχ = /TA-3) + 0,088 (F1 + F2j_7/N = 6 g/1 X2 = /Τα-Ο,Ι) + 2,2 (Fx + F2x7/N = 36 g/1

Todellinen CuO:n lisäys, X = 22,5 g/1.

Ca(0H)2:a lisättiin toiseen erään alkuperäistä kuparisulfaat-tiliuosta kahdessa vaiheessa 63°C:ssa käyttäen sekoitettua reaktoria.

32 72535 1. vaihe Lisättiin 10 g Ca(0H)2/l. Analyysi 5 minuutin kuluttua osoitti happamuutta —4,6 g/1.

2. vaihe Lisättiin 3,3 g Ca(0H)2/l. Analyysi 5 minuutin kuluttua osoitti happamuutta -4,7 g/1.

15 minuuttia Ca(0H)2:n toisen lisäyksen jälkeen liete suodatettiin .

Suodoksen analyysi oli:

Cu =42,5 g/1 Fe3+ = 16,0 g/1 H2S04 =-10,0 g/1 pH =2,02

Kuten edellä suodos lämmitettiin 100°C:een, 110 g/1 ammoniumja-rosiittisiemenmateriaalia ynnä 11 ml NH4OH-liuosta lisättiin ja sekoitettiin 6 tuntia refluksoiden. Sen jälkeen liete suodatettiin ja suodoksen analyysi oli:

Cu =47,5 g/1 Fe3+ =2,2 g/1 H2S04 = 12,8 g/1 NH4 =1,4 g/1 ,

Pestyjen, kuivattujen kiintoaineiden analyysi oli:

Cu = 0,26 %

Fe = 33,2 % SO. = 40,8 % 4 NH4 = 2,7 % Tässä esimerkissä: A =8,4 Fx = 16,1 F 2 ~ 0 N =1,32 Näin ollen X^ =5 g/1 ja X2 = 33 g/1

II

72535 33

Ca(OH)2:n todellinen lisäys, X = 13,3 g/1.

Näistä tuloksista nähdään, että jos liuoksen happamuus lasketaan riittävän negatiiviseen arvoon, mitään kiinteää neutraloivaa ainetta ei tarvitse lisätä ferriraudan saostamiseksi jarosiittina. Itse asiassa ammoniakkiliuos, joka lisättiin ennen jarosiitin saostusta ammoniumionien lähteenä ammonium-jarosiitin muodostamiseksi, neutraloi vain 6,9 g I^SO^/l.

Mitä tulee happamuuksien muutokseen tämän keksinnön prosessin mukaisesti tuotettujen liuosten happamuudesta ja lopullisten liuosten happamuuksista ferriraudan saostuksen jälkeen ammo-niumjarosiittina ammoniakkiliuoksen lisäys sai aikaan vain vähäistä neutralointia. Näin ollen yllä olevat tulokset osoittavat todellisuudessa, ettei mitään neutraloivaa ainetta tarvitse lisätä ferriraudan saostamiseksi jarosiittina.

Esimerkki 6 Tämän keksinnön prosessin käyttö korkeassa lämpötilassa käyttäen lyhyttä viipymisaikaa____

Sulfaattiliuoksen eriä, jotka sisälsivät sinkkisulfaattia, rikkihappoa ja ferrirautaa, lämmitettiin 90°C:een ja annettiin reagoida lyhyitä ajanjaksoja lisätyn pasutteen kanssa. Kiintoaineiden ja nesteiden erottaminen suoritettiin höytälöimällä ja suodattamalla. Saatiin seuraavat tulokset:

Koe 1 Koe 2 Koe 3

Sulfaattiliuoksen analyysi H2S04 g/1 44,0 44,0 44,0

Fe3+ g/1 35,2 35,2 35,2

Lisätty oasutetta (X) g/1 108,0 108,0 108,0

Reaktioaika, s 30 60 120

Suodatetun, osittain neutraloi-dun liuoksen analyysi__ H^SO^ g/1 -12,8 -13,6 -15,6

Fe3+ g/1 33,3 33,6 33,5 Näistä tuloksista ilmenee, että reaktio on mennyt olennaisesti loppuun vain 30 sekunnin kuluttua.

72535 34 Näissä kokeissa: A = 44,0 F1 = 35,2 f2 = O N =0,80 x! = /T44-3) + 0,088 (35,2 + 01//0,80 = 55 g/1 X2 = /744-0,1) + 2,2 (35,2 + 0)J/0,80 = 152 g/1

Erillisessä kokeessa 500 ml:n erän samaa sulfaattiliuosta, joka sisälsi happoa ja ferrirautaa, annettiin reagoida 60 sekuntia 90°C:ssa 40 g:n kanssa karkearakeista oasutetta. Liete höytälöitiin ja kiintoaineet poistettiin sitten käyttäen seulaa.

Liuos sisälsi neutraloinnin jälkeen 36,1 g Fe^+ litraa kohti ja sen negatiivinen happamuus oli -14,8 g r^SO^ litrassa.

Tässä kokeessa: A =44 F1 = 35,2 f2 =0 N = 0,715 = 62 g/1 X2 = 170 g/1 X =80 g/1

Esimerkki 7 Tämä esimerkki esittää pitkän viipymisajan vaikutusta tämän keksinnön prosessissa ja ammoniumionien läsnäolon vaikutusta Testattiin kaksi eri sulfaattiliuosta, jotka molemmat sisälsivät happoa ja ferrirautaa ja joista toinen sisälsi ammoniumioneja. Liuoksiin sekoitettiin 90°C:ssa sinkkioksidia, jolloin saatiin suunnilleen sama lopullinen negatiivinen happamuus. Liuoksia pidettiin lähes 90°C:ssa 17 tunnin ajan. Otettiin näytteet ja analysoitiin ne happamuuden ja ferriraudan suhteen.

Saatiin seuraavat tulokset:

II

72535 35

Koe 1 Koe 2

Sulfaattiliuoksen analyysi H2S04 g/1 39,6 3,3

Fe3+ g/1 32,7 30,8 NH4+ g/1 2,6 X^:n ja X2:n laskeminen A 39,6 3,3 N 1,2 1,2 F1 32,7 30,8

f2 O O

X1 g/1 33 3 X2 g/1 93 59

Lisätty neutraloivaa ainetta (X) g/1 48 15

Koe 1 Koe 2

Analyysi 15 minuutin kuluttua K2S04 g/1 -10,5 -7,8

Fe3 + g/1 29,3 29,8

Fe^+:n häviö g/1 3,4 1,0

Analyysi 30 minuutin kuluttua H2S04 g/1 -12,0 - 8,6

Fe3+ g/1 30,0 28,0

Fe3+:n häviö g/1 2,7 2,8

Analyysi 45 minuutin kuluttua H2S04 g/1 - 8,3 -7,9

Fe3+ g/1 28,0 27,2

Fe3 + :n häviö g/1 4,7 3,6'

Analyysi 60 minuutin kuluttua H2S04 g/1 - 4,7

Fe3+ g/1 25,4

Fe3+:n häviö g/1 7,3

Analyysi 17 tunnin kuluttua H2S04 g/1 20,3 -2,2

Fe3+ g/1 9,0 24,9

Fe3+:n häviö g/1 23,7 5,9

Kiintoaineiden tunnistus Ammonium- Karfosi- jarosiitti deriitti 36 7 2 5 3 5

Koe 1 Koe 2

Liukoisuus kuumaan happouutto- Enemmän Ei reak- liuokseen, joka sisälsi H_SO. = ferri- tiota 6 40 g/1, Fe3 + = 35 g/1 ja rautaa tunnin NH4 = 2,6 g/1 90°C:ssa saostui aikana Näistä tuloksista nähdään, että lyhyellä viipymisajalla, 1 tunnissa tai lyhyemmässä ferriraudan häviö molemmista liuoksista on samanlainen. Kuitenkin pitkällä 17 tunnin viipymisajalla paljon enemmän ferrirautaa saostuu kutomasta happo-uuttoliuoksesta, jos se sisältää huomattavan väkevyyden ammo-niumioneja.

Ilman ammoniumioneja saostunut ferrirauta oli karfosideriitin muodossa. Vaikka tämä karfosideriitti liukeni vain hyvin hitaasti uuttoliuoksiin, joilla oli pienet happo- ja korkeat ferrirautaväkevyydet, se ei aiheuttanut enempää raudan saostumista toimimalla siemenenä. Kuitenkin ammoniumjarosiitti johtuen sen pienemmästä liukoisuudesta verrattuna karfosideriit-tiin, toimi siemenenä ja sai enemmän ferrirautaa saostumaan uuttoliuoksista. Lisäksi toisin kuin jarosiitin karfosideriitin havaittiin liukenevan liuokseen, jolla oli suuri happoja pieni ferrirautaväkevyys, samantapainen kuin ne, joita esiintyisi alussa elektrolyyttisen sinkkiprosessin kuumassa happo-uuttovaiheessa.

Esimerkki 8 Höytälöintiaineen monivaihelisäyksen vaikutus paksuntimen yli-virtausliuoksen kirkkauteen verrattuna yksivaiheiseen höytä- löintiaineen lisäykseen_

Ajettiin kaksi koesarjaa, joissa uuttoliuoksen kaksivaiheinen neutralointi negatiiviseen vapaaseen happamuuteen tehtiin jatkuvalla tavalla käyttäen neljän, vetoisuudeltaan 40 litran sekoitetun reaktorisäiliön ryhmää. Syöttöliuos, joka sisälsi I^SO^ia ja ferrirautaa, valmistettiin kuumassa happouutossa, jossa sinkkiferriittiä sisältävän uuttojäännöksen annettiin reagoida ZnS04:a ja H2S04:a sisältävän liuoksen kanssa. Syöttö-liuoksen virtausnopeus oli suunnilleen 4,5 1/min ja neutralointi suoritettiin 50°C:ssa.

37 72535

Neutraalia uuttolietettä ja pasutetta lisättiin ensimmäiseen vaiheeseen happamuuden laskemiseksi noin 10 g:aan H^SO^ litrassa. Pasutteen lietettä lisättiin kolmanteen säiliöön happamuuden alentamiseksi haluttuun negatiiviseen happamuuteen. Liete höytälöitiin lisäämällä ionitonta höytälöinti-ainetta monivaihelisäyksellä tai yhtenä lisäyksenä ennen paksuntamista. Paksuntimesta tulevan ylivirtauksen kirkkautta tarkkailtiin opasiteettimittarilla, jossa mitta-asteikko oli 0-100 % lukeman 100 % osoittaessa suurta kiintoainepitoisuutta ylivirtauksessa.

Saatiin seuraavat tulokset.

Sarja 1 Höytälöintiaineen kokonaislisäykset 82 mg/min (18 ppm paino/tilavuus-pohjalta laskettuna)

Sarja 2 Höytälöintiaineen kokonaislisäykset 18 mg/min (4 ppm paino/tilavuus-pohjalta laskettuna).

Koe Höytälöintiaineen lisäys (mg/min)_ Kirkkaus Paksuntimen n'° Säiliöön Säiliöön Säiliöön Säiliöön Ulos- ylivirtauksen i o -> . . . koostumus 1 2 3 4 Fe^ K,SO,

S1/05- 9/1 W

Sarja 1 1 0 0 41 20,5 20,5 85,7 18,6 -9,7 2 0 20,5 20,5 20,5 20,5 55,9 16,6 -7,9 3 20,5 20,5 20,5 20,5 0 42,8 14,2 -5,9 4 0 20,5 20,5 41 O 62,6 15,0 -6,8 5 0 0 20,5 41 20,5 61,7 15,1 -7,2 6 0 0 0 82 0 88,4 13,5 -6,1 7 0 0 0 61,5 20,5 1001 12,8 -6,1

Sarja 2 8 0 0 4,5 9 4,5 42,1 22,3 -8,3 9 0 0 0 O 18 80,8 22,3 -8,3 asteikon ulkopuolella 38 72 5 35 Näistä tuloksista ilmenee, että paras kirkkaus saatiin, kun höytälöintiainetta lisättiin kaikkiin säiliöihin ja huonoimmat kirkkaudet saatiin, kun höytälöintiainetta lisättiin vain yhteen tai kahteen kohtaan.

Kuitenkin myöhempi kokeilutyö on osoittanut, ettei höytälöin-tiaineen lisäys kaikkiin säiliöihin ole välttämätöntä. Lisäämällä sekoitusastetta säiliöissä on nyt havaittu, että tyydyttävä höytälöinti voidaan saavuttaa harvemmilla lisäys-kohdilla. Toisin sanoen myöhempi kokeilutyö on vahvistanut, että höytälöintiaineen lisäyskohtien lukumäärää voidaan minimoida lisäämällä sekoitusastetta säiliöissä.

On selvästi ymmärrettävä, että tämä keksintö ei yleisissä näkökohdissaan rajoitu yllä esitettyihin tunnusomaisiin yksityiskohtiin.

Il

Claims (28)

72535

1. Menetelmä happaman liuoksen käsittelemiseksi, joka sisältää ferrirautaa ja vähintään yhtä ei-rautametallia, ennen ferri-raudan poistamista siitä, tunnettu siitä, että (a) lisätään vähintään yhtä neutraloivaa ainetta sellaiset määrät, että lisätty kokonaismäärä on välillä X^-X2 9/1 sanottua liuosta, jossa x! = /TA-3,0) + 0,088 (F1 + F2i7/N x2 = /Ta-0,1) + 2,20 (F1 + F2j_7/N A = sanotun liuoksen happamuus (ilmoitettuna g/l:na), F^ = ferrirauta (g/1) sanotussa liuoksessa, F2 = neutraloinnin aikana lisätystä neutraloivasta aineesta tai aineista liuennut ferrirauta (g/1) ja N = keskimääräinen punnittu hapon määrä, joka voidaan neutraloida yhdellä grammalla neutraloinnin aikana lisättyä neutraloivaa ainetta tai aineita ja (b) erotetaan liuoksesta pois mahdollinen jäännös tai liukenematon neutraloiva aine, joka jää jäljelle neutraloinnin jälkeen, jolloin muodostuu liuos, jolla on negatiivinen happamuus ja joka yhä sisältää oleellisesti kaiken liuenneen ferrirau-dan liuoksessa ja josta ferrirauta voidaan sen jälkeen poistaa synnyttäen vähemmän happoa kuin mitä syntyy liuoksista, jotka on osittain neutraloitu·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähtöliuos sisältää 0,1-250 g happoa litrassa, 0,1-100 g ferrirautaa litrassa ja yli 2 g arvokasta ei-rautametallia tai -metalleja litrassa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähtöliuos on sulfaattiliuos, joka sisältää 0,1-250 g happoa litrassa, 0,1-100 g ferrirautaa litrassa ja vähintään 20 g sinkkiä litrassa sekä ei-rautametallisiä epäpuhtauksia, kuten kadmiumia, kuparia, nikkeliä ja kobolttia, jotka ovat peräisin elektrolyyttisen sinkkiprosessin vaiheesta. 72535

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunn e ttu siitä, että lähtöliuos on sulfaattiliuos, joka on peräisin elektrolyyttisen sinkkiprosessin kuumasta happouuttovaiheesta.

5. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnett u siitä, että ainakin yksi neutraloivista aineista on otettu ryhmästä, johon kuuluvat sinkki-oksidi, sinkkioksidioasute, pasutettu sinkkisulfidi, pa-sutettu sinkkisulfidirikaste, emäksinen sinkkisulfaatti, sinkki-silikaatti, smithsoniitti, hapetettu sinkkimalmi, kalkki, kalkki-kivi, dolomiitti, kiintoaineet elektrolyyttisen sinkkiprosessin neutraalista uuttovaiheesta ja uudelleen uutetut kiintoaineet edellä mainitusta neutraalista uuttovaiheesta.

6. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan yhdessä vaiheessa.

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan useammassa kuin yhdessä vaiheessa ennen kiintoaineiden erottamista liuoksesta.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri neutralointiaineet lisätään yhteen tai useampaan neutralointivaiheeseen.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri neutralointiaineet lisätään eri neutralointi-vaiheisiin .

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että enemmän kuin yksi neutraloiva aine lisätään vähintään yhteen eri neutralointivaiheista.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrolyyttisen sinkkiprosessin neutraalista uuttovaiheesta saatuja kiintoaineita ja sinkkioksidioasutetta li 41 72535 käytetään neutraloivina aineina ja ne lisätään yhdessä neutralointiprosessin ensimmäiseen vaiheeseen ja vähintään yhtä jäsentä ryhmästä, johon kuuluvat sinkkioksidipasute, pasu-tettu sinkkisulfidi ja oasutettu sinkkisulfidirikaste, käytetään neutraloivana aineena toisessa vaiheessa.

12. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 7-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiintoaineet erotetaan pois kahden neutralointivaiheen välissä.

13. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 7-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutraloinnin jälkimmäisestä vaiheesta saadut kiintoaineet kierrätetään neutraloivana aineena neutraloinnin aikaisempaan vaiheeseen.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapon A ja ferriraudan väkevyydet säädetään siten,että ne tekevät mahdolliseksi määrät, jotka ovat läsnä muissa liuoksissa ja lisätään lähtölluokseen ennen neutralointia tai sen aikana.

15. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan lämpötilassa, joka on välillä 15°C - liuoksen kiehumispiste .

16. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happamuus on neutraloinnin jälkeen välillä 0 - -SOghappoa litrassa.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happamuus on neutraloinnin jälkeen välillä O--30 g I^SO^ litrassa.

18. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höytälöintiaine lisätään ennen neutralointia, sen aikana tai sen jälkeen kiintoaineiden erottamisen helpottamiseksi liuoksesta. 42 7 2 5 3 5

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetty höytälöintiaine on ioniton höytälöinti-aine.

20. Patenttivaatimuksen 18 tai 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan kahdessa tai useammassa vaiheessa ja höytälöintlaineita lisätään useampaan kuin yhteen vaiheeseen.

21. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäännökset tai neutraloinnin jälkeen jäljelle jäävä liukenematon neutraloiva aine tai aineet erotetaan liuoksesta vähintään yhdellä laskeutus-, paksunnos-, hydrosyklonointi-, sentrifugointi-, suodatus- tai seulontamenettelyistä.

22. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan panoksittain.

23. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan jatkuvana prosessina.

24. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan useammassa kuin yhdessä vaiheessa ja vähintään yksi vaihe suoritetaan panoksittain ja vähintään yksi vaihe suoritetaan jatkuvana prosessina.

25. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuosta käsitellään neutraloinnin jälkeen ferriraudan saostamiseksi jarosiittina neutraloivan aineen lisäyksellä saostuksen auttamiseksi.

26. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuosta käsitellään neutra- II 43 725 35 loinnin jälkeen ferriraudan saostamiseksi jarosiittina lisäämällä neutraloivaa ainetta.

27. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuosta käsitellään neutraloinnin jälkeen ferriraudan saostamiseksi ferridioksidina tai ferriraudan hydroksiyhdisteenä, kuten goetiittina tai ferri-hydroksidina.

28. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuosta käsitellään neutraloinnin jälkeen ferriraudan poistamiseksi liuotinuutolla. 44 72535