NO771811L - Fremgangsm}te til opparbeidelse av jernholdig residu fra sinkelektrolysen ved trykkoppslutning med vann - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til opparbeidelse av jernholdig residu fra sinkelektrolysen ved /trykkoppslutning med vann.

Description

Oppfinnelsen■vedrører en fremgangsmåte til opparbeidelse av jernholdige residuer frå sinkelektrolysen ved trykkoppslutning med vann.

Ved den elektrolytiske sinkutvinning lutes i første rekke den ved røsting til oksyd overførte sinkmalm med svovelsur sinksulfatoppløsning(cellesyre) for å bringe sinken som skal ut-vinnes i oppløsning.

Ved denne lutning går alt etter de anvendte temperaturer og syrekonsentrasjoner mer eller mindre jern med i oppløs-ningen. Dette jern utfelles ved den etterfølgende lutrensning

i et separat trinn som oksydhydrat og/eller basisk jernsulfat (jarosit, klokkerit). Utfellingen fjernes sammen med det egent-lige lutningsresidujsom inneholder betraktelige mengder sink som i syre tungtoppløselig sinkferrit ZnO.Fe20-^ fra lutnings-kretsløpet ved hjelp av en fast-flytende adskillelse. Dette blandingsprodukt, som også inneholder den samlede syreuoppløse-lige gangart av malmen betegnes i det følgende kort som jernresidu.

I dette jernresiduet er det anriket det samlede

i malmen tilstedeværende bly som blysulfat samt de samlede edel-metaller. Dessuten er det i dette residu å finne i syre ikke oppløste sink-, kobber- og kadmiumforbindelser, og - betinget ved ufullstendig utvaskning - også sinksulfater.

Lagringen av dette jernresidu på dynger støter på. betraktelige vanskeligheter av økologiske grunner.. Da det under innvirkning av atmosfæren såvel avgir sink som også fri svovelsyre til underlaget, er dets opparbeidelse til utnyttbare eller lagrihgsdyktige produkter et viktig problem med hensyn til den stadige .strengere miljølov.

Ved de fleste kjente fremgangsmåter til opparbeidelse av lutningsresiduer fra sinkfremstilling forsøkes ved økning av syreinnholdet av lutningsmidlet ved lutningstemperaturen og lutningstiden å oppnå en forbedret sinkutlutning. Imidlertid blir de ved hvirvelsjiktrøstning av malmen dannede sink-jern-dobbeltoksyder (ferriter) og sinksilikater ikke eller bare delvis spaltet..ved en slik intens lutningsbehandling.

I DAS 1.161.433 omtales en fremgangsmåte til gjen-vinning av sink fra et sink- og jernholdig residu av svovelsur lutning av røstet sinkblende, hvor residuet i flere trinn lutes med vandig svovelsyreoppløsning ved forhøyet temperatur og trykk-. Den kjente fremgangsmåte anvender ved første lutningstrinn et reduksjonsmiddel i en mengde som er tilstrekkelig til i det minste å redusere en del av det i residuet tilstedeværende jern til det toverdige trinn. Bortsett fra at det her dreier seg om en fleretrinns fremgangsmåte er anvendelsen'av svovelsyre obli-gatorisk.

Til grunn for oppfinnelsen ligger nå den oppgave

å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte til- opparbeidelse av jernresiduet fra sinkelektrolyse ved trykkoppslutning med vann, som uten anvendelsen av aggressive oppslutningsmidler fra jernresiduet på den ene side overfører sinken i høyt utbytte, også fra sinkferrit i den. oppløselige form og likeledes omdanner tilstedeværende kobber og kadmium og endelig hoveddelen av jernet i en utnyttbar form.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at jernresiduet i et trykkar behandles med vann ved temperaturer fra 250 til 400°C og eventuelt etter tilsetning av et oksydasjons-middel til oksydasjon av eventuelt tilstedeværende sulfider av kobber og kadmium etter avkjøling av oppslutningen oppdeler i lut og fast residu, og ved en lut som omtrent inneholder et samlet sulfat fra jernresiduet i oppløst form sammen med hoved-mengden av sink, kobber og kadmium samt det samlede ammonium som ammoniumsulfat igjen til sinkutvinning.

Ved det faste ved filtrering eller sentrifugering utvunnede residu dreier det seg om mørkerødt, hematitisk jern-III-oksyd i form av et godt avsettbart pulver med omtrent det samlede sølv og bly i.form av sulfat.

Luten som oppstår ved oppslutningsprosessen inneholder med unntak av det til bly bundne sulfat sulfåtionene av utgangsmaterialet som vannoppløselige sink-, kadmium- og kobber-sulfater såvel som fri svovelsyre. Jerninnholdet•av denne lut avhenger av konsentrasjonen av den dannede fri svovelsyre og der- med av basisitetsgraden av det anvendte jernresidu og den til reaksjonen tilsatte vannmengde.

Ved fremgangsmåten overføres som sulfater i luten:

60 til 90% av sink,

15 til 70% av kobber,

35 til 50% av kadmium,

5 til 15/» av jern

og det samlede ammonium som (NH^^SC^.

I oppslutningsresiduet■er det inneholdt:

85 til 95% av jern som'Pe2<0>^<,>

98% av bly som sulfat,

98% av sølv og ca.

85% av arsen som syre- og vannuoppløselig jernarsenat.

Det ble videre fast.slått at ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppsluttes også de ved røstning dannede sinkferriter av sammensetning x ZnO ■.. y Fe20^, som ved normale lutefremgangsmåter med svovelsyre ikke er oppløselige, for en stor del til sinksulfat og jern-III-oksyd.

Noen av oppslutningsreaksjonene lar seg rent gene-reit gjengi som følger:

Me<++>betyr i overnevnte formler et toverdig kation som Cu + +, Cd<++>, Zn<++>osv., mens Me<+>betyr enverdige kationer som K<+>, Na<+>eller NH^<+.>

Ved tilsetning av oksydasjonsmidler som f.eks. mangandioksyd kan utbyttet av sulfidisk bundet kobber og kadmium vesentlig økes ved trykkoppslutning.

Fra faste residuer som dannes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen lar det seg ved flotasjon fremstille et bly-konsentrat. Det adskilte jernoksyd kan anvendes til fremstilling av pigment farver. Dessuten lar residuet seg uten adskillelse av bly anvendes som jerntilsetning i en blysjaktovn.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler.

Eksempel 1.

300 g uvasket og tørket jernresidu med følgende innhold:

7,0% samlet sink,

3,3% vannoppløselig sink,

30,155 jern,

1, 0% bly,

11,3$ svovel

ble oppsluttet etter tilsetning av 500 ml vann i 3 timer ved 250°C og et trykk på ca. 40 bar. Etter filtrering ble det dannet 0,49 liter filtrat med følgende innhold:

33j2 g/liter sink,

8,6 g/liter j ern,

145,0 g/liter S0^~,

176,8 g residu (uvasket og tørket).

Residuet inneholdt:

2, 7% samlet sink,

2,3% vannoppløselig sink,

1/82 bly,

48,0% jern,

5,6% svovel (herav 1,1% bundet til vannoppløselig sink og 0,3% til bly).

Av det samlede i det anvendte jernresiduet inne-holdte vannuoppløselige sink (11,1 g) forelå etter den våte oppslutning ifølge oppfinnelsen under trykk 10,4 g eller 9357%i vannoppløselig form. Det mørkerøde residuet inneholdt 94% av det innbragte jern og 29,2% av svovlet.

Eksempel 2.

300 g uvasket og tørket jernresidu med følgende innhold:

9,6% samlet sink,

2,5% vannoppløselig sink,

27,2% jern,

7,8% bly,

0,36% kobber,

0, 15% kadmium,

9, 00% svovel,

214 g/tonn sølv

ble oppsluttet etter tilsetning av 500 ml vann i en time ved 300°C og ca. 83 bar. Etter filtrering ble det dannet 0,325 liter filtrat med følgende innhold:

45 g/liter sink,

19,5 g/liter jern,

0,55 g/liter kobber,

0,49 g/liter kadmium,.

144,4 g/liter SojJ",

202,0 g residu.

Residuet, uvasket og tørket'inneholdt:

6,4% samlet sink,

2,48% vannoppløselig sink,

34,0% jern,

12,0% bly,

0,45% kobber,

0,14% kadmium,

6,1% svovel (herav 1,2% bundet til vannoppløselig sink og 1,9% til bly),

310 g/tonn sølv.

Av det tilsammen tilstedeværende vannuoppløselige sink (21,3 g) overføres ved den våte oppslutning ifølge oppfinnelsen under trykk 14,3 g eller 67,2% i vannoppløs-elig form.

Av det anvendte kobber ble bare 16,7% av kadmium bare 35,6% bragt i oppløsning. Det adskilte residuet inneholdt 84,2% av anvendt jern, det samlede bly og sølv og 44% av svovel. Eksempel 3.

300 g uvasket og tørket jernresidu av samme sammensetning som i eksempel 2 ble det etter tilsetning av 650 ml vann oppsluttet 5 timer ved 300°C og ca. 83 bar. Etter filtrering ble det dannet 0,525 liter filtrat med følgende innhold:

31,1 g/liter sink,

12,8 g/liter jern,

0,34 g/liter kobber,

0,33 g/liter kadmium,

90,7 g/liter Sojj",

202,7 g residu.

Residuet, uvasket og tørket inneholdt:

6,6% samlet sink,

2, 5% vannoppløselig sink,

32,8% jern,

11,6% bly,

0-, 5% kobber,

0,1% kadmium,

6,2% svovel (herav 1,2% bundet til vannoppløselig sink og 1,9% i bly),

300 g/tonn sølv.

Av det tilsammen tilstedeværende vannoppløselige sink (21,3g) ble det ved den våte oppslutning ifølge oppfinnelsen under trykk overført 6l%, av kobber 16,7% og av kadmium 37,8% i den vannoppløselige form. Residuet inneholdt 8l,6% av det anvendte jern, det samlede bly og sølv og.46,7% av svovlet. Eksempel 4.

300 g uvasket og tørket•jernresidu av samme sammensetning som i eksempel 2 ble etter tilsetning av 600 ml vann og 15 g Mn02oppsluttet 5 timer ved 300°C og ca. 83 bar. Mn02-tilsetningen foregikk for det formål å oksydere eventuelt tilstedeværende tungmetallsulfider til sulfater. Etter trykkbehand-ling og filtrering ble det dannet 0,55 liter filtrat med følgende innhold:

34.00 g/liter sink,

0,44 g/liter jern,

1.3 g/liter kobber,

0,4 g/liter kadmium,

100,2 g/liter SO^j",

206,9 g residu.

Residuet, uvasket og tørket inneholdt:

4,8 % samlet sink,

1.4 % vannoppløselig sink,

35,8 % jern,

11.1 % bly,

0,3 % kobber,

0,09% kadmium,

10,8 % svovel (herav 0,7% bundet i vannoppløselig

sink og 1,7% til bly),

300 g/tonn sølv.

Som i eksempel 2 ble det av tilsammen tilstedeværende vannuoppløselig sink overført 67,2% i vannoppløselig form. MnC^-tilsetningen bevirket dessuten at i forhold til eksempel 2 ble den oppløselige del av inneholdt kobber øket til 66, 7%, av kadmium til 48,9%. Det adskilte residuet inneholdt 90,8% av anvendt jern, det samlede bly og sølv samt 42,2% av svovlet.

Eksempel 5-

900 g uvasket og tørket jernresidu av samme sammensetning som i eksempel 2 ble etter tilsetning av 1950 ml vann behandlet 5 timer ved 300°C og ca. 83 bar i røreverksautoklav. Etter filtrering ble residuet vasket og analysert.

Det inneholdt (angivelser i masse-%):

Av verdimetallene var referert til anvendt mengde gått i oppløsning:

Eksempel 6.

900 g uvasket og tørket jernresidu av samme sammensetning som i eksempel 2 ble under tilsetning av 45 g Mn02og 1950 ml vann behandlet 5 timer ved 300°C og ca. 83 bar i røre-verksautoklav.

Etter filtrering ble residuet vasket, tørket og veid.

Det inneholdt (angivelser i masse-%):

Fra residuvekten på 290 g lar det seg beregne at av de verdifulle metaller (referert til anvendt mengde) gikk følgende mengder i oppløsning:

Tilsetningen av oksydasjonsmidlet Mn02bevirket i forhold til eksempel 5 ved de angitte metaller en økning av oppløsningen.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til opparbeidelse av jernholdige residuer fra sinkelektrolysen ved trykkoppslutning med vann, karakterisert ved at jernresiduet behandles i et trykkar med vann ved temperaturer fra 250 til 400°C, etter avkjøling tilføres oppslutningen i lut og fast residu adskilt og omtrent det samlede sulfatinnhold i jernresiduet i oppløst form dels som sink-, kobber-, ,og kadmiumsulfat resp. fri svovelsyre samt det samlede ammonium som ammoniumsulfat igjen til sinkutvinningsprosessen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det oksyderes sulfider av kobber og kadmium delvis.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at sulfidoksydasjonen foregår ved hjelp av mangandioksyd.