NO321895B1

NO321895B1 - Fremgangsmater for prosessering av sinksilikatholdig sinkramateriale

Info

Publication number: NO321895B1
Application number: NO19974042A
Authority: NO
Inventors: Seiji Ikenobu; Kimihiro Shimokawa
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2006-07-17
Also published as: KR100301979B1; DE69703648T2; EP0851034A1; NO974042L; AU710154B2; CA2214611A1; AU3688697A; DE69703648D1; KR19980063461A; EP0851034B1; ES2152612T3; NO974042D0; CA2214611C

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

1. Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåter for prosessering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale ved hydrometallurgisk sinkraffinering, nærmere bestemt fremgangsmåter for prosessering av sinksilikatholdig sinkråmateriale, hvilke er i stand til å bevirke hurtig avsetting og utfelling av eluert silika i en form som er faststoff-væske-separerbar ved prosessering av det sinksilikatholdige sinkråmateriale i en sur løsning som er forsuret med svovelsyre.

2. Beskrivelse av relatert teknikk

Sinkråmateriale omfatter willemitt (2ZnO ■ Si02), sinkspat (2Zn0 ■ Si02 ■ H2O) , galmei (Zn(X>3) , en blanding av disse malmer, kalsinat oppnådd ved å kalsinere konsentrater av disse malmer og sinkholdige, kiselholdige slagger som skriver seg fra blymetallurgi.

En svovelsyresur løsning anvendes for å ekstrahere sink fra disse sinksilikatholdige sinkråmaterialer.

I dette tilfelle oppløses både sinken og den løselige del av silikaen i en svovelsyresur løsning bare dersom sur-heten i løsningen er så sur som pH 3 eller lavere.

Silika innbefatter uløselig kvartzosesilika og løselig silika av en silikattype som sinksilikat eller lig-nende. Det førstnevnte er uløselig i løsningen i en utlutingstank og har gode utfellings- og filtreringsegenskaper. Det sistnevnte løselige silika elueres imidlertid for å være til stede i overmettet tilstand, og avsettes etter en viss tid. Imidlertid har det tendens til å være til stede i form av en gel som gjør filtreringen langsom, vanskelig eller endog umulig for industriell utøvelse ved en lav pH, og det har langsom sedimenteringshastighet, hvilken gjør faststoff-væskeseparasjon i en tykner i det etterfølgende trinn vanskelig. En del av urenhetene som ikke elimineres ved faststoff-væskese-parasjonen beskrevet ovenfor, overføres til en elektrolytisk celle uten å fjernes ved et rensetrinn, hvilket er et etter-følgende trinn ved den hydrometallurgiske sinkprosess, og konsentrasjonen av urenheter som forefinnes i elektrolytten'økes slik at strømutbyttet ved elektrolyse senkes i vesentlig grad.

De kjente teknikker som er beskrevet for løsning av disse problemer er (1) hydrometallurgisk behandling av kiselholdige sinkmalmer (patentpublikasjon US 3656941) og (2) fremgangsmåte for behandling av materiale som inneholder sink og silika for utvinning av sink ad hydrometallurgisk vei (patentpublikasjon US 3954 937 og japansk ikke-gransket patentpublikasjon nr. 50-444917) .

Den førstnevnte teknikk omfatter et første trinn for å ekstrahere sink med en vandig svovelsyreløsning med pH på 1,5 til 2,5, og et andre trinn for å justere pH i ekstraktet til 4,9 til 5,3 med et nøytraliseringsmiddel for å koagulere silikapartikler. Når et kalsinat anvendes som nøytraliserings-middel i det andre trinn, reduseres utvinningen av Zn, og når CaC03 eller Ca(OH)2 anvendes, økes kostnaden og det dannes gips som øker mengden restmateriale. Følgelig er det problemer in-volvert med denne teknikk ved praktisk utøvelse.

Den sistnevnte teknikk er en fremgangsmåte for prosessering av sinksilikatholdig sinkråmateriale med en fortyn-net vandig svovelsyreløsning som vist på Fig. 1, hvorved prosesseringen fortsettes i så lang tid som for eksempel 8 til 10 timer samtidig som den ovennevnte løsning holdes ved 70 til 90 °C; i løpet av hvilken tid svovelsyre tilføres progressivt for å senke pH; og den sluttelige syrekonsentrasjon styres til 1,5 til 15 g/liter, hvorved sink ekstraheres i form av et løselig sulfat og silika utfelles i en krystallform som har god utfel-lingshastighet og filtreringshastighet.

Når et sinksilikatholdig sinkråmateriale kontinuerlig prosesseres etter denne teknikk, vil imidlertid svovelsyre tilføres for å senke pH på en gradvis måte fra et høyt nivå, dvs. i mange trinn, og derfor er fire eller flere utlutingstanker og lang krystallveksttid nødvendig, slik at prosessering i mange trinn kan utføres.

Videre har det vært problem ved at konsentrasjonen av fast materiale (masse) som forefinnes i en utlutingstank i det første trinn blir høy, og derfor har det vært nødvendig med en kraftig omrører og mye fortynnende løsning for å redusere mas-sekonsentrasjonen.

Ved anvendelse av den konvensjonelle teknikk som er beskrevet ovenfor har det følgelig vært problem med at trinnene er kompliserte og at investeringskostnadene til anlegget og utstyret er høye.

Som beskrevet ovenfor har det ved syreoppløsning av et sinksilikatholdig sinkråmateriale vært vanskelig effektivt å utføre både (1) ekstraksjon av sink fra et sinksilikatholdig sinkråmateriale og (2) utfelling og filtrering av løselig silika, med enkle fasiliteter.

Videre oppløses sinkferritt (ZnFe204) som finnes i et kalsinat oppnådd ved å kalsinere en sinkholdig malm, kun ved betingelser med høye temperaturer og sterk syre, og derfor oppløses ikke denne ved ordinære oppløsningsbetingelser slik at den blir en utlutingsrest.

For utvinning av Zn fra en rest som inneholder både ZnFe204 og silika ved sinkhydrometallurgi, finnes, som beskrevet ovenfor, et behov for å utvikle en prosesseringsfrem-gangsmåte som er i stand til utfelling av silika i en faststoff-væske-separerbar form under betingelser med høye temperaturer og sterk syre.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et mål med den foreliggende oppfinnelse er å løse de ovennevnte problemer med konvensjonelle teknikker og å tilveiebringe en fremgangsmåte for prosessering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale, hvilken fremgangsmåte er i stand til å bevirke hurtig utfelling av eluert silika i en faststoff-væske-separerbar form under betingelser med en sterk syre, med enkle fasiliteter, ved oppløsning av det sinksilikatholdige sinkråmateriale i en utlutingstank fylt med en løsning forsuret med svovelsyre, for å ekstrahere sink.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor en fremgangsmåte for prosessering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale, kjennetegnet ved å holde en svovelsyreforsuret løsning under følgende betingelser ved ekstrahering av sink fra et sinksilikatholdig sinkråmateriale i en svovelsyreforsuret utlutingstank, samtidig under hele utlutingsprosessen:

og fremgangsmåten er særpreget ved

væsketemperatur (t) : t 75 °C

pH : 1,5 pH < 3,0

Si02-konsentrasjon : Si02 < 5,0 g/liter,

idet Si02-konsentrasjonen betegner totalen av SiC>2-konsentrasjon av ionisk silika [Si(OH)4] i løsningen og en Si02~ konsentrasjon av kolloidal silika [Si02)n] i løsningen.

Ved utøvelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen holdes pH i den svovelsyreforsurete løsning beskrevet ovenfor fortrinnsvis ved en konstant verdi innen området 1,5 til 3,0. Videre anvendes fortrinnsvis bare én enkelt svovelsyreforsuret utlutingstank, og oppholdstiden til det sinksilikatholdige sinkråmateriale i den svovelsyreforsurede utlutingstank beskrevet ovenfor er fortrinnsvis 3 timer eller lengre.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for prosessering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale,og fremgangsmåten er særpreget ved å føre en sammensetning som inneholder silika inn i en svovelsyreforsuret løsning i en svovelsyreforsuret utlutingstank, således at mengden av silika som er uløselig i syre inneholdt i sammensetningen tilfredsstiller den følgende ligning ved ekstrahering av sink fra det sinksilikatholdige sinkråmateriale i utlutingstanken:

Ved utførelsesformen beskrevet ovenfor er sammensetningen som inneholder silika fortrinnsvis en utlutingsrest fremstilt i et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i en fore-trukken utførelsesform kjennetegnet ved å resirkulere og å føre en utlutingsrest fra den svovelsyreforsurede utlutingstank inn i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken, således at mengden av silika som er uløselig i syre inneholdt i sammensetningen som resirkuleres og tilføres tilfredsstiller den følgende ligning ved ekstrahering av sink fra det sinksilikatholdige sinkråmateriale i utlutingstanken:

Ved de foretrukne utførelsesformer beskrevet ovenfor styres pH i løsningen som finnes i utlutingstanken beskrevet ovenfor til høyst 3,0, og konsentrasjonen av svovelsyre styres fortrinnsvis til høyst 100 g/l.

Ved utførelsesformene beskrevet ovenfor styres temperaturen i løsningen som finnes i utlutingstanken beskrevet ovenfor fortrinnsvis til 60 °C eller høyere.

Videre, ved utførelsesformene beskrevet ovenfor er oppholdstiden til det sinksilikatholdige sinkråmateriale i løsningen som finnes i utlutingstanken beskrevet ovenfor fortrinnsvis 4 timer eller lengre.

Ved utøvelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes det fortrinnsvis sinksilikatholdig sinkråmateriale: (I) sinksilikatholdig malm, (II) kalsinat inneholdende silisiumforbindelser, (III) rest inneholdende både ZnFe2C>4 og silisiumforbindelser ved hydrometallurgisk sinkraffinering, eller (IV) blandinger derav.

Ved de foretrukne utførelsesformer beskrevet ovenfor har også utlutingsresten et innhold av Si høyere enn 10 vekt% eller høyere, fremstilt ved det hydrometallurgiske sinkraffineringstrinn beskrevet ovenfor, og anvendes fortrinnsvis som utlutingsresten som resirkuleres og føres inn i utlutingstanken.

Ved den ytterligere foretrukne utførelsesform bekrevet ovenfor anvendes videre fortrinnsvis som utlutingsresten som resirkuleres og føres inn i utlutingstanken beskrevet ovenfor minst en del av utlutingsresten i utlutingstanken fraskilt med et utstyr for faststoff-væskeseparering, som en fortykner, en sentrifuge eller en væskesyklon, for gjennomføring av faststoff-væskeseparasjon av slammet som er utfelt fra den ovennevnte utlutingstank anbragt som et

ettertrinn til utlutingstanken beskrevet ovenfor.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et flytskjema for en sur utlutingstank i henhold til en konvensjonell teknikk. Fig. 2 er en graf som viser sammenhengen mellom løs-ningstemperaturen i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten. Fig. 3 er en graf som viser sammenhengen mellom pH i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten. Fig. 4 er et skjematisk diagram som viser sammenhengen mellom pH i den svovelsyreforsurede løsning og bunn-fellingsegenskapene, filtreringsegenskapene og Zn-ekstraksjon-shastigheten. Fig. 5 er en graf som viser sammenhengen mellom Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten. Fig. 6 er en graf som viser sammenhengen mellom Si02~ konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning og tiden. Fig. 7 er et flytskjema som viser et eksempel på den hydrometallurgiske behandling i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 ér en graf som viser sammenhengen mellom for-løpermengden og sedimenteringshastigheten. Fig. 9 er en graf som viser sammenhengen mellom svovelsyrekonsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten. Fig. 10 er et flytskjema for forklaring av den eksperimentelle apparatur og eksperimentelle fremgangsmåte ved et kontinuerlig prosesseksperiment med en utlutingstank i rekke av kontinuerlig type.

Beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Den foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet nedenfor i nærmere detalj.

Oppfinnerne har med stort omfang fortsatt forskningen og eksperimentene for å finne ekstraheringsbetingelser hvorved en løsning som inneholder en fast materie med god bunn-fellingsegenskap og filtreringsegenskap oppnås ved ekstrahering av sink fra et sinksilikatholdig sinkråmateriale i en svovelsyreforsuret utlutingstank. Som et resultat derav har oppfinnerne oppnådd de følgende nye erkjennelser, (1) og (2) , og har kommet til fullstendiggjøring av den foreliggende oppfinnelse basert på de ovennevnte erkjennelser. (1) De tre faktorer temperatur, pH og Si02-konsentrasjon i den svovelsyreforsurede løsning opprettholdes ved de spesifikke betingelser, hvorved ikke bare utmerket Zn-ekstrak-sjonshastighet kan oppnås, men også det at silika som finnes i løsningen kan bunnfelles og presipiteres i en form med utmerket egenskap for utfelling og filtrering (første oppfinnelse). (2) En sammensetning som inneholder silika slik som en utlutingsrest fra en svovelsyreforsuret utlutingstank ved et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn, tilføres inn i en svovelsyreforsuret løsning, hvorved eluert silika hurtig kan presipiteres i en faststoff-væskeseparerbar form under samme betingelser som syrekonsentrasjonen og pH i en oppløsningsløs-ning, ved oppløsnings- og ekstraheringsprosessering av sink.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen (1) og de ovennevnte foretrukne utførelsesformer (2) forklares nedenfor i følgende rekkefølge.

[Fremgangsmåten]

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for prosessering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale, hvilken fremgangsmåte er i stand til effektivt å bevirke (1) ekstraksjon av sink fra det sinksilikatholdige sinkråmateriale, og (2) både bunnfelling og filtrering av løselig silika med enkle fasiliteter ved å styre de tre faktorer temperatur, pH og Si02~konsentrasjon i den svovelsyreforsurede løsning.

Omfanget av satsvise forsøk som har resultert i oppnåelse av den foreliggende oppfinnelse og de oppnådde resultater, vil bli beskrevet nedenfor.

Det sinksilikatholdige sinkmateriale tilføres til den svovelsyreforsurede løsning som er blitt justert på forhånd til en forutbestemt pH-verdi i den svovelsyreforsurede utlutingstank (kapasitet: 4 liter) for å utføre sinkekstraksjons-prosessering i 4 timer samtidig som det tilføres en forbrukt elektrolyttløsning for å opprettholde pH i den svovelsyreforsurede løsning på en forutbestemt verdi, og sammenhengen med temperaturer, pH og Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning med sedimenteringshastigheten er blitt under-søkt med de etterfølgende forsøk. Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning som fremkommer ved disse forsøk betegner det totale av en Si02-konsentrasjon av ionisk silika [Si(OH)4] i slik løsning og en Si02-konsentrasjon av kolloidal silika [{Si02)n] i slik løsning. Imidlertid er silika som er fra uløselig silika til stede i partikulær kvarts ikke innbe-fattet i den totalkonsentrasjonen som her er betegnet.

Mer presist betegner totalkonsentrasjonen innholdet av Si02 redusert fra det av Si som er oppnådd ved analyse med ICP (induktivt koblet plasma atomemisjonsspektrometri) av en prøveløsning som er oppnådd ved filtrering ved bruk av et filterpapir av 5 klasse C (1 ^m), stipulert av JIS, etterfulgt av fortynning av filtratet i flussyre.

Sammenheng mellom temperaturene i den svovelsyresure løsning og sedimenteringshastigheten.

Et sinksilikatholdig sinkråmateriale med 6,8 vekti Si02 ble tilført til den svovelsyreforsurede løsning som ble justert på forhånd til en pH på 2,2 slik at konsentrasjonen av sinkråmateriale ble 100 g/l, og den forbrukte elektrolytt fra elektrolyttcellene hadde en sammensetning på Zn:58 g/l, H2SO4: 198 g/l og SiO2:0,13 g/l, og elektrolytten ble tilført til denne svovelsyreforsurede løsning for å opprettholde pH på 2,2. På den annen side ble temperaturen i den svovelsyresure løsning endret i området 60 til 95 °C for å undersøke virkningen på sedimenteringshastigheten av temperaturen til den svovelsyreforsurede løsning.

Si02~konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løs-ning var mindre enn 5,0 g/l ved betingelsene beskrevet ovenfor .

Sammenhengen mellom temperaturen (heretter betegnet løsningstemperaturen) i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten er vist på Fig. 2. Sedimenteringshastigheten er den absolutte verdi til gradienten til en rett linje oppnådd ved å plotte høyden av en klar løsning mot tid, hvor suspensjonen er dekantert for å måle høyden av en klar løsning-suspensjonsgrenseflaten (overliggende væskeflate) hvert minutt.

Som det fremgår fra Fig. 2 er sedimenteringshastigheten i løsningen langsom ved løsningstemperaturer under 75

°C.

Det betyr at bunnfellingshastigheten til oppløst silika som finnes i løsningen er langsom ved løsnings-temperaturer under 75 °C. Videre er også sedimenteringshastigheten til silika som utfelles langsomt, og faststoff-væskeseparasjonsegenskapene er dårlige. Følgelig må løsningstem-peraturene i den svovelsyreforsurede løsning for ekstrahering være 75 °C eller høyere.

Sammenheng mellom pH i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten og Zn-ekstraksjonshastig-heten: Det sinksilikatholdige sinkråmateriale med 6,8 vekt% Si02 ble tilført til den svovelsyreforsurede løsning som ble justert på forhånd til en forutbestemt konstant pH-verdi, og en forbrukt elektrolyttløsning med sammensetning Zn: 57 g/l, H2S04: 195 g/l og Si02: 0,13 g/l ble tilført for å opprettholde pH i den svovelsyreforsurede løsning på en forutbestemt konstant verdi i området 1,0 til 4,0, hvorved påvirkningen på sedimenteringshastigheten av pH ble undersøkt.

Sammenhengen mellom pH i den svovelsyreforsurede løs-ning og sedimenteringshastigheten og Zn-ekstraksjonshastig-heten er vist på Fig. 3.

Videre er sammenhengen mellom pH i den svovelsyreforsurede løsning og utfellings- og filtreringsegenskapene i løs-ningen og Zn-ekstrasjonsprosentandelen skjematisk vist på Fig. 4 .

Som det fremgår fra Fig. 3 og Fig. 4 er både sedimenteringshastigheten og Zn-ekstraksjonsprosentandelen gode når pH holdes ved en forutbestemt verdi i området 1,5 til 3,0, fortrinnsvis 2,0 - 2,4, uten å fluktere.

Sammenheng mellom Si02-konsentrasjonen i den svovelsyresure løsning og sedimenteringshastigheten: Et sinksilikatholdig sinkråmateriale med 14,2 % Si02 ble tilført til den svovelsyreforsurede løsning som ble justert på forhånd til en pH på 2,2 samtidig som endringer ble foretatt i tilførselshastigheten av sinkråmateriale i området 25-125 g/l, slik at SiC>2-konsentrasjonen fikk en forutbestemt verdi, hvorved innvirkningen på sedimenteringshastigheten av Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning ble undersøkt.

Sammenhengen mellom Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten er vist på Fig. 5.

Som det fremgår fra Fig. 5 er sedimenteringshastigheten god ved Si02-konsentrasjon på 5,0 g/l eller lavere.

Sammenheng mellom temperaturene, pH og Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning og faststoff-væske-separasj onsegenskåpene: Med sammenhengene beskrevet ovenfor, ble innvirkningen på faststoff-væskeseparasjonsegenskapene av de respektive faktorer løsningstemperatur, pH og Si02-konsentrasjon undersøkt.

De oppnådde resultater er vist samlet i Tabell 1.

Som et resultat av eksperimentene beskrevet ovenfor er det blitt funnet at avvik av en hvilken som helst av faktorene temperatur, pH og Si02-konsentrasjon i den svovelsyreforsurede løsning fra de optimale betingelser medfører at utfelt silika polymeriseres og geleres og forringer faststoff-væske-separasjonsegenskapene, og derfor må disse tre faktorer tilfredsstille de optimale betingelser samtidig.

Tabell 1

Årsakene for begrensning av parameterverdiene som nevnt ovenfor med den foreliggende oppfinnelse vil forklares nedenfor i nærmere detalj.

For det første har væsketemperaturen i den svovelsyreforsurede løsning blitt styrt til 75 °C eller høyere fordi temperaturer lavere enn denne verdi senker bunnfellingshastigheten til oppløst silika og medfører derfor at ikke-bunnfelt oppløst silika flyter ut til en tykner slik at SiC>2-konsentrasjonen øker i avløpet fra tykneren.

Videre nedbryter væsketemperaturer lavere enn 75 °C faststoff-væskeseparasjonsegenskapene, selv med betingelsen lav Si02-konsentrasjon.

Følgelig styres væsketemperaturen i den svovelsure-forsyrede løsning til 75 °C eller høyere.

Væsketemperaturen i den svovelsyreforsurede løsning er mer foretrukket 90 °C eller høyere.

pH i den svovelsyreforsurede løsning har blitt styrt til 1,5-3,0 fordi pH høyere enn 3,0 senker Zn-ekstraksjonsprosentandelen på grunn av manglende oppløsning av kiselholdig sink, og pH under 1,5 senker bunnfellingshastigheten til oppløst silika og øker derfor SiC>2-konsentrasjonen i avløpet fra tykneren.

Videre nedbryter pH lavere enn 1,5 faststoff-væskese-paras jonsegenskapene selv med betingelsen lav Si02-konsentrasjon.

Følgelig styres pH i den svovelsyreforsurede løsning til 1,5-3,0.

pH i den svovelsyreforsurede løsning er mer foretrukket 2,0-2,4.

SiC>2-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løs-ning har blitt styrt til 5,0 g/l eller lavere fordi Si02-konsentrasjon høyere enn 5,0 g/l medfører at silika bunnfelles slik at det blir polymerisering og gelering, selv under optimale betingelser med løsningstemperaturen og pH, og derfor forringes faststoff-væskeseparasjonsegenskapene.

SiC>2-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løs-ning er mer foretrukket 2,0 g/l eller lavere.

Den ovennevnte konsentrasjon av Si02 i den svovelsyreforsurede løsning kan justeres ved kontrollert tilførsel av råmateriale.

De tre betingelser beskrevet ovenfor må tilfredsstil-les samtidig, og løsningen med fast materiale med gode fast-stof f-væske-separasjonsegenskaper kan oppnås ved prosessering

i 3 timer eller lenger.

Videre er det ved prosessering av det sinksilikatholdige sinkråmateriale, med oppfyllelse av de tre betingelser beskrevet ovenfor, mulig å ekstrahere alt kiselholdig sink ved prosessering bare ett prosesseringstrinn (eller ett enkelt bad) og å oppnå løsningen med gode faststoff-væske-separa-sj onsegenskaper.

Det vil si at med den foreliggende oppfinnelse gjøres det mulig å utføre prosessering samtidig som pH holdes på en fast verdi uten å senke pH fra et høyt nivå på en gradvis måte slik tilfellet er med teknikken beskrevet i japansk ikke-gransket patentpublikasjon nr. 50-44917, og derfor er mange utlutingstanker for senking av pH på gradvis måte ikke nødven-dige, og behøver ikke å anordnes.

Dernest vil de foretrukne utførelsesformer bli for-klart .

[De foretrukne utførelsesformer]

De foretrukne utførelsesformer, vedrører fremgangsmåten for prosessering av sinksilikatholdig sinkråmateriale, hvilken har gjort det mulig å ekstrahere sink effektivt fra det sinksilikatholdige sinkråmateriale med enkle fasiliteter, og å oppnå løsningen med gode faststoff-væske-separasjonsegenskaper ved å tilføre en sammensetning med silika slik som en utlutingsrest fra en svovelsyreforsuret utlutingstank ved et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn inn i den svovelsyreforsurede løsning som finnes i utlutingstanken.

Presipiteringshastigheten V til partiklene fremkommer ved Stokes ligning, representert ved den følgende ligning (3):

hvor V representerer en presipiteringshastighet; pp representerer tettheten til en fast partikkel; p representerer tettheten til væsken; g representerer gravitasjonsakselerasjonen; Dp representerer partikkeldiameteren til den faste partikkel; og \ i representerer en viskositetskoeffisient.

De følgende faktorer [1] og [2] ble antatt av oppfinnerne som årsaker for forringelse av utfellingsegenskapéne ved

prosessering av det sinksilikatholdige sinkråmateriale:

[1] økning i viskositetskoeffisienten \ i i ligning (3) beskrevet ovenfor, bevirket ved gelering av silika, og

[2] forstyrrelse av utfellingen basert på ladnings-frastøting mellom de utfelte silikapartikler.

Mottiltak mot faktorene [1] og [2] beskrevet ovenfor, basert på undersøkelsesresultatene oppnådd av oppfinnerne, vil bli beskrevet nedenfor.

[1] Mottiltak mot en økning i viskositetskoeffisienten i i ligning (3) beskrevet ovenfor, bevirket ved gelering av silika: Silika geleres fordi utfellingen av silika i tilstan-den med overmetning av fri silika i den svovelsyreforsurede løsning er stor. På den annen side er det lett å eluere Zn2SC>4 som er en løselig silikaforbindelse som finnes i råmaterialet, i henhold til den følgende ligning (4):

Imidlertid har fritt silika en så lav likevektskon-sentrasjon som ca. 100 ppm, og dette presipiteres derfor i henhold til den følgende ligning (5):

På den annen side er reaksjonshastigheten ved ligning (4) beskrevet ovenfor meget hurtig nesten uavhengig av pH, som vist på Fig. 6, mens reaksjonen ved ligning (5) er meget langsom når pH er lav.

Dette gjør det mulig for den overmettede tilstand av

fritt silika å være til stede.

Dette betyr at dersom reaksjonen ved ligning (5) kan akselereres, vil eluerte silika hurtig bunnfelles og presipiteres, og SiC>2-konsentrasjonen vil senkes.

Det er effektivt ved et mottiltak for akselerering av reaksjonen ved ligning (5) å heve pH og temperaturen i løsnin-gen. Imidlertid kan ikke slikt mottiltak gjøres bruk av ved faktisk drift fordi (1) dersom pH overskrider 3,0, elueres ikke Zn2Si04 og overføres inn i utlutingsresten som en ikke-bunnfelt rest, slik at Zn-ekstraheringsprosentandelen senkes, og (2) dersom løsningstemperaturen er forhøyet i overkant, øker den nødvendige energi og derfor tapes lønnsomheten.

Fra betraktninger om mekanismene for oppløsning av Zn2Si04, som er en løselig silikaforbindelse som beskrevet ovenfor, og presipiteringen av silika, har oppfinnerne funnet at reaksjonen ved ligningen (5) kan akselereres og at eluert silika hurtig kan bunnfelles og presipiteres ved tilførsel av krystallkimdannere (kim) av slikt kim som presipiteres ved et ettertrinn i utlutingstanken som et slam presipitert i en tykner ved et ettertrinn i utlutingstanken, inn i utlutingstanken .

Som et resultat derav senkes overmetningstilstanden til fritt silika til et lavt pH-område, og hemming av geleringen er blitt mulig.

Det betyr at i henhold til undersøkelsesresultatene oppnådd av oppfinnerne må silikakonsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken holdes på 5 g/l eller lavere, som beskrevet ovenfor, og når konsentrasjonen overskrider dette nivå bevirkes gelering av silika, og utfellings-og filtreringsegenskapene forringes. Med den foreliggende oppfinnelse, hvorved silika tilføres til utlutingstanken som et kim, er det imidlertid gjort mulig å senke silikakonsentrasjonen også i omgivelser med høy syrekonsentrasjon (lav pH) ved å adsorbere overmettet oppløst silika til et kim, å hemme geleringen av oppløst silika og å øke utfellings- og filtreringsegenskapene til silika i vesentlig grad.

Det betyr at det tidligere var vanskelig å oppløse Zn2S04 i tilfeller hvor pH i oppløsningsløsningen var høyere enn 3,0. På den annen side var Zn2S04 oppløselig i tilfellet hvor pH < 3,0. Imidlertid ble konsentrasjonen av oppløst silika øket ettersom syrekonsentrasjonen øket, og en reduksjon i utfellingsegenskapene til silika og i faststoff-væske-separasjonsegenskapene, ble bevirket, slik at det var vanskelig å oppnå både oppløsning av Zn2Si04 og separasjon av oppløst silika. Imidlertid er det med den foreliggende oppfinnelse gjort mulig å redusere overmettet oppløst silika og hurtig å presipitere silika i en form med utmerkede faststoff-væske-separas jonsegenskaper, uten å være avhengig av pH i oppløs-ningsløsningen, ved å tilføre silika som et kim til utlutingstanken .

Det vil si at i henhold til den foreliggende oppfinnelse, når sinksilikatholdig sinkråmateriale oppløses i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken for å ekstrahere sink, tilføres en sammensetning som inneholder silika inn i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken beskrevet ovenfor, således at mengden av silika som finnes i den ovennevnte sammensetning tilfredsstiller den følgende ligning (1-1) :

a = [mengde silika i sammensetningen som inneholder silika som er ført inn i den ovennevnte utlutingstank]/ [mengde løselig silika som finnes i det sinksilikatholdige sinkråmateriale som er ført inn i den ovennevnte utlutingstank]

Mengden silika i sammensetningen som inneholder silika og føres inn i utlutingstanken er mer foretrukket en mengde i henhold til den ovennevnte ligning slik at a er 2 eller lavere.

Dette er fordi at når a overskrider 2, mettes tilfør-selseffekten, og en økning i energibehov, slik som elektrisk kraft for en tilførselspumpe ved et ettertrinn i utlutingstanken, senker lønnsomheten.

Med den foreliggende oppfinnelse er sammensetningen beskrevet ovenfor som inneholder silika fortrinnsvis en utlutingsrest fremstilt ved et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn.

Med den foreliggende oppfinnelse er oppløsningsresten fremstilt ved et ettertrinn i utlutingstanken, mer foretrukket ført som et kim inn i utlutingstanken.

I dette tilfelle, som vist ved eksemplene beskrevet senere, er det mer foretrukket å resirkulere utlutingsresten fra utlutingstanken og å føre den inn i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken, således at mengden silika i den oppløste rest, resirkulert og tilført, tilfredsstiller den følgende ligning (2-1) :

Mengden utlutingsrest som resirkuleres og tilføres er mer foretrukket enn mengde slik at a i henhold til ovenstående ligning er 2 eller lavere.

Med den foreliggende oppfinnelse styres pH i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken til 3,0 eller lavere, og H2S04-konsentrasjonen styres mer foretrukket til 100 g/l eller lavere.

Dette er fordi at når pH i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken overskrider 3,0, er det vanskelig å oppløse Zn2Si04, og når H2S04-konsentrasjonen overskrider 100 g/l, mettes akselereringseffekten av oppløsningen, og kostnaden økes.

[2] Mottiltak mot forstyrrelse av utfelling basert på ladningsfrastøting hos de utfelte silikapartikler: Geleringen kan hemmes ved å senke overmetningsgraden av silika som finnes i løsningen ved tilførsel, som kim, av utlutingsresten beskrevet ovenfor. På den annen side vil, selv når de utfelte silikapartikler frastøter hverandre i kraft av ladning og ikke koagu-leres, de suspenderte silikapartikler adsorberes på kimet, og partikkeldiameteren Dp til de faste partikler i ligning (3) beskrevet ovenfor øker, dvs. at partikkeldiameteren av silika blir stor slik at sedimenteringshastigheten økes. For å gjøre det mulig å utfelle presipitert eluert silika i en faststoff-væske-separerbar form hurtig, er det videre effektivt å styre temperaturen i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken til 60 °C eller høyere og å fremme koaguleringen av silikapartiklene. Det betyr at med den foreliggende oppfinnelse er temperaturen i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken fortrinnsvis 60 °C eller høyere, mer foretrukket 60 °C eller høyere opp til kokepunkt til den svovelsyreforsurede løsning ved atmosfærisk trykk. Dette er fordi konsentrasjonen av oppløst silika i den svovelsyreforsurede løsning senkes ettersom væsketemperaturen økes, og derfor blir det mulig å presipitere oppløst silika hurtig i en form med utmerkede faststoff-væske-separasjonsegenskaper. Den foreliggende oppfinnelse har gjort det mulig å oppløse og ekstrahere det sinksilikatholdige sinkråmateriale ved 60 °C eller høyere, hvilken er en prosesseringstemperatur ved et surt oppløsningstrinn, og å utfelle silika i en form med utmerkede faststoff-væske-separasjonsegenskaper, ved å resirkulere og å tilføre som et kim utlutingsrest fra utlutingstanken inn i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken . Som beskrevet ovenfor er det med den foreliggende oppfinnelse gjort mulig å oppløse og å ekstrahere helt sinksilikat ved bare ett-trinnsoppløsningsprosessering, og å oppnå løsningen hurtig med gode faststoff-væske-separasjonsegenskaper . Dernest vises et eksempel på den hydrometallurgiske fremgangsmåte for sinkraffinering i henhold til den foreliggende oppfinnelse på Fig. 7, med et flytskjema. Et råmateriale som inneholder minst én av (I) en sinksilikatholdig malm, (II) et kalsinat som inneholder silisiumforbindelser, og (III) en rest som inneholder både ZnFe204 og silisiumforbindelser, oppløses i en syreutlutings-prosess og føres deretter inn i en tykner A. Et overløp [O.F. (A)] fra tykneren A føres inn i en elektrolytisk celle via en nøytral utlutingsprosess, en tykner B og en renseprosess, og Zn med høy renhet fremstilles i den elektrolytiske celle. Et underløp [U.F. (A)] fra tykneren A føres inn i en prosess for restbehandling eller en dehydrator, hvor et fil-trat som kommer ut av dehydratoren sirkuleres inn i tykneren A, og en rest fremstilt i dehydratoren føres inn i en ovn for å gjenvinne sink. Med den foreliggende oppfinnelse blir minst en del av underløpet [U.F. (A)] fra tykneren A På Fig. 7 beskrevet ovenfor resirkulert og ført inn som et kim i den sure fremgangsmåte for utluting. Som fremgangsmåte for utluting er det med den foreliggende oppfinnelse mulig å bunnfelle og presipitere eluert silika i en faststoff-væske-separerbar form ved høy syrekonsentrasjon (lav pH) med enkle fasiliteter uten å tilveiebringe mange utlutingstanker ved oppløsning av det sinksilikatholdige sinkråmateriale, som det foretrukne råmateriale ved hydro metallurgisk sinkraffinering, hvilket inneholder minst én av (I) en sinksilikatholdig malm, (II) kalsinat inneholdende silisiumforbindelser, og (III) en rest inneholdende både ZnFe204 og silisiumforbindelser, i utlutingstanken fylt med den svovelsyreforsurede løsning, for å ekstrahere sink. Som et resultat derav er det med den foreliggende oppfinnelse også gjort mulig å hindre en reduksjon i strømutbyttet bevirket av urenheter i den elektrolytiske celle, ved det hydrometallurgiske trinn for sinkraffinering.

EKSEMPLER

Den foreliggende oppfinnelse skal forklares nærmere nedenfor i rekkefølgen (1)fremgangsmåten, (2) den første foretrukne utførelsesform, og (3) den ytterligere foretrukne utførelsesform, med henvisning til eksempler og sammenlignende eksempler.

Analyser og målinger ble foretatt med fremgangsmåtene gitt nedenfor for både eksemplene og de sammenlignende eksempler med hensyn til (1) Si02-konsentrasjonen i svovelsyreforsuret løsning, (2) innholdet av silika i de silikaholdige kil-der (tilført) (også her betegnet som kim), (3) sedimenteringshastighet nært forbundet med faststoff-væske-separasjonsegenskapene i løsninger (suspensjoner), og (4) filtreringshastighet.

[SiC>2-konsentrasjon i svovelsyreforsuret løsning]

Med Si02-konsentrasjonen menes totalen av Si02~konsentrasjon av ionisk silika [Si(OH)4] i løsningen og en SiC>2-konsentrasjon av kolloidal silika [Si02)n] i løsningen. Denne totale konsentrasjon ekskluderer imidlertid konsentrasjon av silika som skriver seg fra uløselig silika til stede i partikulær kvarts.

Nærmere bestemt anses den totale konsentrasjon av SiC>2 som ekvivalent med innholdet av SiC>2 redusert fra det av Si som er oppnådd ved analyse med ICP (induktivt koblet plasma atomemisjonsspektrometri) av en prøveløsning som er blitt oppnådd ved filtrering ved bruk av et JIS-filterpapir av 5 klasse C (1 um), etterfulgt av fortynning av filtratet i flussyre.

En prøve i en saltsyreforsuret løsning av saltsyre/- salpetersyre i forholdet 2/1 (etter volum) ble evaporert tørt og deretter ble vann fjernet med varme, fulgt av oppløsning av et løselig salt med tilsats av saltsyre og av etterfølgende

filtrering av den resulterende løsning.

Utfellingen (rest) som således ble tilveiebragt ble sterkt oppvarmet for å måle dets vekt (A), hvoretter silisium-dioksid ble fordampet bort ved tilsats av flussyre.

Den resulterende prøve ble på ny utsatt for kraftig oppvarming for derved å måle dets vekt (B), og mengden sili-siumdioksid (mengden av Si02 som var uløselig i syre) ble målt ut fra forskjellen mellom de to vekter (A - B).

[Sedimenteringshastighet]

Sedimenteringshastigheten ble definert som den absolutte verdi til gradienten av en rett linje oppnådd ved å plotte høyden av klar løsning - suspensjonsgrenseflaten mot tid, ved å se på suspensjonen/bunnfallet for å måle høyden av klar løsning - suspensjonsgrenseflaten (overliggende væskeflate) hvert enkelt minutt.

[Filtreringshastighet (= evaluering av barometer for filtreringsegenskaper)]

En suspensjon ble helt inn i en trakt hvori et stan-dard kvalitativt filterpapir (nr. 2, 185 mm) var lagt i, og aspirert ved hjelp av en vakuumpumpe (pumpehastighet:50 l/min, grad av vakuum: 6,7 • IO"2 Pa), for å bestemme filtreringshastigheten.

I de etterfølgende eksempler blir en silikakilde som inneholder tilført silika betegnet som kim.

[Fremgangsmåten]

Sammenlignende Eksempel 1

Et kalsinat Zn: 63,7 vekt%, Si02: 6,8 vekt% ble til-ført til en sinksulfatløsning hvor pH på forhånd var justert til 1,0, slik at den tilførte mengde av kalsinat i løsningen ble 100 g/l, og en forbrukt elektrolyttløsning (Zn: 57 g/l, H2S04: 198 g/l, Si02: 0,13 g/l) fra det hydrometallurgiske trinn for sinkraffinering ble tilført for å holde pH i løsnin-gen på 1,0, etterfulgt av kontinuerlig prosessering ved en temperatur i løsningen på 90 °C i 8 timer.

Konsentrasjonen av Si02 i den svovelsyreforsurede løsning var 2,5 g/l.

Etter at prosesseringen var ferdig etter 8 timer ble sedimenteringshastigheten og filtreringshastigheten bestemt som faststoff-væske-separasjonsegenskapene til suspensjonen.

Sammenlignende eksempel 2

Kalsinat ble tilført til en sinksulfatløsning som på forhånd var justert til pH lik 2,2, slik at den tilførte mengde av kalsinat i løsningen ble 100 g/l,"slik tilfellet var i sammenlignende eksempel 1 og den forbrukte elektrolytt ble tilført for å holde pH lik 2,2, etterfulgt av kontinuerlig prosessering ved en løsningstemperatur på 70 °C i 8 timer.

Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løs-ning var 1,8 g/l.

Etter avslutning av 8 timers prosessering ble sedimenteringshastigheten og filtreringshastigheten bestemt som faststoff-væske-separasjonsegenskapene til suspensjonen.

Sammenlignende eksempel 3

Kalsinat ble tilført til en sinksulfatløsning som på forhånd var justert til pH lik 2,2, slik at Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning ble 6,2 g/l, slik tilfellet var ved sammenlignende Eksempel 1, og den forbrukte elektrolytt ble tilført for å holde pH lik 2,2, etterfulgt av fortsettelse av prosesseringen ved en løsningstemperatur på 90 °C i 8 timer.

Etter avslutning av prosesseringen etter 8 timer ble sedimenteringshastigheten og filtreringshastigheten bestemt som faststoff-væske-separasjonsegenskapene til suspensjonen.

Eksempel 1

Kalsinat (Zn:63,7 vekt%, Si02: 6,8 vekt%) ble tilført til sinksulfatløsningen som på forhånd var justert til pH lik 2,2, således at tilsatt mengde av kalsinat i løsningen ble 100 g/l, slik tilfellet var ved sammenlignende Eksempel 1, og en forbrukt elektrolytt (Zn: 55 g/l, H2S04: 190 g/l, Si02: 0,12 g/l) ble tilført for å holde pH lik 2,2, etterfulgt av kontinuerlig prosessering ved en løsningstemperatur på 90 °C i 4 timer.

Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løs-ning var 1,3 g/l.

Etter avslutning av prosesseringen etter 4 timer ble sedimenteringshastigheten og filtreringshastigheten bestemt som faststoff-væske-separasjonsegenskapene til suspensjonen.

De ovenstående fire eksempler var satsvise forsøk.

Eksempel 2

Et kontinuerlig forsøk ble utført basert på resultatene fra de satsvise forsøk beskrevet ovenfor.

Følgelig ble en forbrukt elektrolytt (Zn: 58 g/l, H2S04: 199 g/l, Si02: 0,13 g/l) ført inn i en seriell utlutingstank av kontinuerlig type (5 l/tank x 2 tanker) ved en tilførselshastighet på 2,5 l/time, hvor kalsinatet (Zn: 63,7 vekt%, Si02: 6,8 vekt%) ble tilført til den første tank ved en tilførselshastighet på 800 til 1200 (g/l/time) således at en pH lik 2,2 ble opprettholdt, og den forbrukte elektrolytt ble tilført til den andre tank således at en pH lik 2,2 kunne opprettholdes for å utføre kontinuerlig prosessering med en oppholdstid på 4 timer.

Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løs-ning var 820 mg/l.

Sedimenteringshastigheten og filtreringshastigheten ble bestemt som faststoff-væske-separasjonsegenskapene i en overløpsløsning fra den sluttelige tank.

Eksempel 3

Som et kontinuerlig forsøk ble en forbrukt elektrolytt (Zn: 55 g/l, H2S04: 195 g/l, SiO2:0,13 g/l) ført inn i en seriell utlutingstank av kontinuerlig type (5 l/tank x 4 tanker) ved en tilførselshastighet på 0,5 l/time for å utføre kontinuerlig prosessering med en oppholdstid på 4 timer.

Kalsinat (Zn: 63,7 vekt%, Si02: 6,8 vekt%) ble ført inn i den første tank ved en tilførselshastighet på 800 til

1200 (g/l/time) således at en pH lik 2,2 ble opprettholdt, og den forbrukte elektrolytt ble tilført til den andre tank og de følgende tanker således at en pH lik 2,2 kunne opprettholdes.

Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løs-ning var 580 mg/l.

Forsøksbetingelsene og faststoff-væske-separasjonsegenskapene for seks eksempler og sammenligningseksempler beskrevet ovenfor er vist samlet i Tabell 2.

Tabell 2

I de sammenlignende eksempler 1 til 3 er minst én av faktorene pH, temperatur og Si02-konsentrasjon i den svovelsyreforsurede løsning utenfor betingelsene i henhold til den foreliggende oppfinnelse, og i alle tilfeller er faststoff-væske-separasjonsegenskapene, vist ved sedimenteringshastigheten og filtreringshastigheten, meget dårlige.

Eksempel 1 er et satsvis forsøk, og eksemplene 2 og 3 er kontinuerlige forsøk hvor 2 tanker og 4 tanker hver anvendes i serie, og pH, temperaturene, og Si02-konsentrasjonene i de svovelsyreforsurede oppløsninger oppfyller betingelsene i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Faststoff-væske-se-paras jonsegenskapene er gode for både det satsvise forsøk og de kontinuerlige forsøk.

[Den første og den ytterligere foretrukne utførelsesform]

Eksempel 4

Det følgende satsvise forsøk ble utført for å under-søke virkningen av tilført silika.

Således ble en sinksilikatholdig sinkmalm tilført til en sinksulfatløsning som var justert på forhånd til pH lik 1,5, for å utføre oppløsnings- og ekstraheringsprosessering i 4 timer under følgende betingelser.

En forbrukt elektrolytt fra et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn ble tilført for å holde pH konstant.

[Oppløsnings- og ekstraheringsprosesseringsbetingelser]

(1) pH i sinksulfatløsningen i eksperiment:

holdt konstant lik 1,5

(2) temperatur i sinksulfatløsningen i eksperi-

ment: 70 °C

(3) tilført mengde av sinksilikatholdig sink-

malm: 50 g/l

(4) grad av sinksilikatholdig sinkmalm: Si02 =

14,2 vekt%

(5) kim: sur utlutingsrest med Si02-innhold på

20 vekt%, oppnådd ved en pH lik 1,5

(6) sammensetning til tilført forbrukt elektrolytten = 57 g/l, H2SO4:190 g/l, SiO2:0,13

g/i

På Fig. 8 vises sammenhengen mellom sedimenteringshastigheten (evaluert barometer for utfellingsegenskapene til silika) i suspensjonen og tilført mengde kim.

På Fig. 8 representerer a på abscisseaksen den føl-gende ligning (2-2) : a = [mengde silika i utlutingsresten (kim) som til-føres til sinksulfatløsningen]/[mengde løselig silika i den sinksilikatholdige sinkmalm som tilføres til sinksulfatløsnin-gen] (vektforhold) (2-2)

Som vist på Fig. 8 er det blitt funnet at i henhold til den foreliggende oppfinnelse øker sedimenteringshastigheten markert dersom a som definert ved ligningen (2-2) beskrevet ovenfor er 0,3 eller høyere, og silika eluert fra den sinksilikatholdige sinkmalm bunnfelles meget hurtig ved' til-

førsel av kim.

Eksempel 5

Følgende satsvise forsøk ble gjennomført for å under-søke virkningen på sedimenteringshastigheten (utfellingshas-tigheten) av syrekonsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning under betingelsen med tilførsel av silika ved oppløs-ning og ekstrahering av sinksilikatholdig sinkmalm.

Følgelig ble sinksilikatholdig sinkmalm tilført til en sinksulfatløsning som på forhånd var justert til en forutbestemt pH (syrekonsentrasjon) for å utføre oppløsnings- og ekstraksjonsprosessering i 4 timer under følgende betingelser.

En forbrukt elektrolytt fra et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn ble tilført for å holde pH på en forutbestemt konstant verdi.

[Oppløsnings- og ekstraheringsprosesseringsbetingelser]

(1) pH (syrekonsentrasjon) i sinksulfatløsnin-

gen i eksperiment:holdt på en forutbestemt

verdi

(2) temperatur i sinksulfatløsningen i eksperi-

ment: 70 °C

(3) tilført mengde av sinksilikatholdig sink-

malm: 100 g/l

(4) grad av sinksilikatholdig sinkmalm:Si02 =

6,8 vekt%

(5) kim: sur utlutingsrest med Si02-innhold på 20

vekt%

(6) tilført mengde kim:kimtilførsel gir a=2

(7) sammensetning i tilført forbrukt elektro-

lytt: Zn = 57 g/l, H2SO4:190 g/l, SiO2:0,13

g/i

På Fig. 9 vises sammenhengen mellom svovelsyrekonsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning og sedimenteringshastigheten (evaluert barometer for utfellingsegenskapene til silika) i suspensjonen.

Som vist på Fig. 9 er det i henhold til den foreliggende oppfinnelse blitt funnet at silika som er eluert fra sinksilikatholdig sinkmalm bunnfelles meget hurtig i et område

med høy syrekonsentrasjon, dvs. lav pH.

Eksempel 6, Eksempel 7 og Sammenlignende eksempel 4.

Eksperimenter i henhold til en kontinuerlig prosess ble utført basert på resultatene av de satsvise forsøk som er beskrevet ovenfor.

Den eksperimentelle apparatur og den eksperimentelle metode er vist på Fig. 10.

På Eig. 10 representerer 5 den første utlutingstank med et volum på 5 1; 6 representerer den andre utlutingstank med et volum på 5 1; 7 representerer en tykner; 8 representerer en pumpe, 9 representerer en omrører, og 10 representerer en rørledning.

Følgelig ble den serielle utlutingstank av kontinuerlig type fylt med en forbrukt elektrolytt fra elektrolytiske celler, og deretter ble et kalsinat tilført for å utføre oppløsnings- og ekstraheringsprosessering under betingelsene gitt i Tabell 3.

Samtidig som oppløsningen og ekstraheringen beskrevet ovenfor ble utført, ble en overløpsløsning fra den andre utlutingstank prøvetatt for å bestemme sedimenteringshastigheten og filtreringshastigheten som faststoff-væske-separasjonsegenskapene til overløpsløsningen.

I Eksempel 6 og Eksempel 7 ble en rest av 40 % tyknerpresipitat (tyknerunderløp) resirkulert og tilført som et kim inn i den første utlutingstank, og i sammenlignende Eksempel 4 ble resten av tyknerpresipitat ikke resirkulert og til-ført til utlutingstanken.

De eksperimentelle resultater er vist i Tabell 3 sam-men med de eksperimentelle betingelser.

I Tabell 3 representrer a en verdi i henhold til føl-gende ligning (2-3)

a = [mengde SiC>2 i resten av tyknerpresipitatet (tyk-nerunderløp) resirkulert og ført inn i den første utlutingstank] / [mengde av løselig silika i den brente sinkmalm ført inn i den første utlutingstank] (vektforhold) (2-3)

Som vist i Tabell 3 er det med den foreliggende oppfinnelse gjort mulig å redusere Si02-konsentrasjonen i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken, og det er gjort mulig å hemme geleringen av løselig silika og markert øke bun-nf ellingshastigheten til eluert silika. Videre er faststoff-væske-separasjonsegenskapene til presipitatet fremragende.

Tabell 3

Med fremgangsmåtene for prosessering av sinksilikatholdig sinkråmateriale i henhold til den følgende oppfinnelse beskrevet ovenfor, er det gjort mulig å oppnå utmerket sinkekstraksjonshastighet og å oppnå løsningen med gode bunnfellingsegenskaper og filtreringsegenskaper og utmerkede faststoff-væske-separasjonsegenskaper.

Sammenligning av den foreliggende oppfinnelse med en konvensjonell teknikk i henhold til japansk ikke-gransket patentpublikasjon nr. 50-444917, som har de beste faststoff-væske-separasjonsegenskaper blant kjente teknikker, og vedrør-ende kontinuerlig prosessering, gir som resultat at den konvensjonelle teknikk ubetinget krever bruk av mange utlutingstanker og en prosesseringstid på 5 timer eller lengre for å vokse krystaller i tilfellet kontinuerlig prosessering ettersom syre tilføres progressivt fra et høyt pH-nivå for å senke pH. Videre er en kraftig omrører og en stor mengde masseløs-ning nødvendig ettersom utlutingstanken i det første trinn får økende massekonsentrasjon.

Ettersom prosesseringen foregår samtidig som pH holdes ved et konstant nivå, er det i motsetning til dette mulig med den foreliggende oppfinnelse å utføre prosesseringen til-strekkelig godt med bare én utlutingstank uten at det er behov for storskalafasiliteter slik som mange utlutingstanker, og å raffinere sink ved bruk av sinksilikatholdig sinkråmateriale med enkle fasiliteter.

Videre er det med den foreliggende oppfinnelse gjort unødvendig å anvende en kraftig omrører eller en massefortyn-nende masseløsning, hvilke er nødvendige med de foregående konvensjonelle metoder hvor svovelsyre tilføres progressivt for å redusere pH.

I tillegg kan prosesseringstiden forkortes med den foreliggende oppfinnelse.

Som vist i Eksemplene 2 og 3 kan mange utlutingstanker anordnes i rekke for videre å øke prosesseringskapa-siteten .

Videre er det med konvensjonelle teknikker, bortsett fra den som beskrives i japansk ikke-gransket patentpublikasjon nr. 50-44917, problemer med dårlige faststoff-væske-sepa-ras jonsegenskaper i løsningene, noe som gjør det nødvendig å øke kapasiteten i en tykner eller en filterpresse, hvilke er ettertrinn og derfor er vesentlige investeringer i fasiliteter nødvendige, og det er videre problemer når faststoff-væske-separas jonen er utilstrekkelig ved at tykneren eller mye Si02 er til stede i løsningen, en rest flyter inn i rensetrinnet og urenhetene oppløses på ny, noe som resulterer i økning av urenhetskonsentrasjonen i den elektrolytiske løsning og dette gir derfor reduksjon av strømutbyttet ved elektrolyse i vesentlig grad.

I motsetning til dette er det med den foreliggende oppfinnelse mulig å oppnå løsningen med gode faststoff-væske-separas jonsegenskaper med små investeringer i fasiliteter og uten at strømutbyttet ved elektrolysen reduseres i de elektrolytiske celler, sammenlignet med konvensjonelle metoder.

Med den foreliggende oppfinnelse fås følgende utmerkede resultater: (1) Det er blitt mulig å presipitere eluert silika hurtig i en form med utmerkede faststoff-væske-separasjonsegenskaper, og derfor kan problemet med reduksjon av strømutbyttet i en elektrolytisk celle løses. (2) Det er mulig å utføre både oppløsning og ekstrahering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale, og fraseparasjon av silika til samme tid under samme betingelser med syrekonsentrasjon (pH) i oppløsningsløsningene, og derfor er trinnene og fasilitetene meget enkle. (3) En faststoff-væske-separator med høy kapasitet som en tykner og en filterpresse er ikke nødvendige, og derfor er fasilitetene små og enkle.

i (4) I motsetning til konvensjonelle metoder hvor et kalsinat, CaCC>3 eller Ca(OH)2 anvendes som et nøytraliseringsmid-del etter oppløsning av råmaterialet i en sterkt sur oppløs-ningsløsning for å heve pH, er det med den foreliggende opp-

finnelse ikke nødvendig å anvende et nøytraliseringsmiddel og derfor forefinnes ikke problemene med en reduksjon av sinkut-byttet og en økning av restmengden. (5) Fraseparasjonen av silika er blitt mulig ved høy syrekonsentrasjon (lavt pH-område),og derfor kan den foreliggende oppfinnelse anvendes såvel for (l)et sterkt surt utlut-ingstrinn ved meget høy temperatur,(2) et sterkt surt utlut-ingstrinn ved høy temperatur,og (3) et forberedende nøy-traliseringstrinn for prosesseringstrinnet ved det hydrometallurgiske sinkprosesseringstrinn, og dette har gjort det mulig å utvinne Zn fra ulike sinksilikatholdige sinkråmaterialer.

Dette betyr at det er også er blitt mulig å utvinne Zn fra en rest fra et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn, hvilken rest inneholder både ZnFe2C>4 som ikke kan oppløses og ekstraheres uten bruk av en svovelsyreløsning med høy konsentrasjon, og en silikatforbindelse.

Bemerkning: uegnede betingelser er understreket

Claims

1. Fremgangsmåte for prosessering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale, karakterisert ved å holde en svovelsyreforsuret løsning under følgende betingelser ved ekstrahering av sink fra et sinksilikatholdig sinkråmateriale i en svovelsyreforsuret utlutingstank, samtidig under hele utlutingsprosessen: væsketemperatur (t) : t > 75 °C pH : 1,5 pH < 3,0 SiC>2-konsentrasjon : Si02 ^5,0 g/liter, idet SiC>2-konsentrasjonen betegner totalen av Si02-konsentrasjon av ionisk silika [Si(OH)4] i løsningen og en Si02-konsentrasjon av kolloidal silika [Si02)n] i løsningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved atpHi den svovelsyreforsurede løsning holdes ved en konstant verdi innen området 1,5-3,0.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det sinksilikatholdige sinkråmateriale har en oppholdstid på 3 timer eller lengre i utlutingstanken.

4 . Fremgangsmåte for prosessering av et sinksilikatholdig sinkråmateriale, karakterisert ved å føre en sammensetning som inneholder silika inn i svovelsyreforsuret løsning i en svovelsyreforsuret utlutingstank, således at mengden av silika som er uløselig i syre inneholdt i sammensetningen tilfredsstiller den følgende ligning ved ekstrahering av sink fra det sinksilikatholdige sinkråmateriale i utlutingstanken:

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at sammensetningen som inneholder silika er en utlutingsrest fremstilt ved et hydrometallurgisk sinkraffineringstrinn.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved å resirkulere og å føre en utlutingsrest fra den svovelsyreforsurede utlutingstank inn i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken, således at mengden av silika som er uløselig i syre inneholdt i sammensetningen som resirkuleres og tilføres tilfredsstiller den følgende ligning ved ekstrahering av sink fra det sinksilikatholdige sinkråmateriale i utlutingstanken:

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 4 til 6, karakterisert ved atpHi den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken styres til 3,0 eller lavere, og at konsentrasjonen av svovelsyre styres til 100 g/l eller lavere.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 4 til 7, karakterisert ved at temperaturen i den svovelsyreforsurede løsning i utlutingstanken styres til 60 °C eller høyere.