NO843039L - Fremgangsmaate for rensing av vandige loesninger av sinksulfat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en prosess for fjerning (ut-rensning) ved hjelp av sementering med sinkstøv, de forurensninger som inneholdes i en sinksulfatløsning som er beregnet for fremstilling av sink ved elektrolyse.

Det klassiske hydrometallurgiske metode for fremstilling av elektrolytisk sink omfatter et første fremstillingstrinn (utvasking) hvor det forurensningsholdige sinkoksyd oppløses ved hjelp av svovelsyre som er et biprodukt fra elektrolysen.

Den endelige pH av den resulterende løsning ligger omkring 5,4, således at utfelling oppnås av hensiktsmessig tilsatt Fe+^, som ved samutfelling trekker med seg de forurensninger hvis hydrolyse-pH er lavere enn sink. Sådanne forurensninger er arsenikk, jern, antimon, germanium, tinn og andre elementer.

I løsningen av sinksulfat gjenstår imidlertid andre (ikke hydrolyserte) forurensninger, slik som kadmium, kobber, thallium, kobolt, nikkel og mulige spor av de tidligere nevnte foruresninger.

Disse gjenværende forurensninger er skadelige for elektroav-leiringen av sink både fordi de avleires sammen med sinken og således forurenser katodeavsetningen (kadmium, kobber, thallium), og fordi de ved nedsettelse av hydrogen-overspenn-ingen fremmer sin egen avsetning på katoden fremfor sinkavset-ningen (Ge, Sb). Fordi disse forurensninger avsettes sammen med sinken, danner de sammen med denne galvaniske mikropar hvor sinken gjør tjeneste som anode og gjenoppløses (Co, Ni).

Uttrekk av disse nevnte forurensninger utgjør det annet trinn (rensning) av den hydrometallurgiske prosess, mens det tredje trinn utgjøres av elektroavsetning av sink fra den rensede løsning (elektrolyse).

Med hensyn til det nevnte annet prosesstrinn, sementeres de omtalte forurensninger (kadmium, kobber, thallium, kobolt, nikkel, som alle er mer elektropositive enn sink) med sink-støv. Sementeringen av forurensningene Cu, Cd, Tl er enkel og kan finne sted ved lav temperatur (50 - 55°C, nemlig temperaturen av avløpsvæsken fra utvaskingen), og ingen til-sats av aktivatorer er således nødvendig.

Sementeringen av Ni og fremfor alt Co, er imidlertid vanskelig og kan bare finne sted i nærvær av et overskudd av sinkstøv samt ved hjelp av hensiktsmessige aktivatorer med høye tempe-raturer (høyere enn 70°C). Nærvær av en vesentlig mengde kobber i løsningen er imidlertid nødvendig. De aktivatorer som anvendes for nærværende er antimon (Sb2C>2, Sb tartrat)

og arsenikk ( As^ O-^). I henhold til disse aktivatorer be-tegnes dette prosesstrinn enten som "antimon-rensning" eller "arsenikk-rensning", alt etter den aktivator som velges.

Den valgte renseprosess utføres da vanligvis i to trinn (kold-trinnet utføres først og derpå høytemperaturtrinnet, eller omvendt), eller som en tretrinns prosess som tar i betraktning utrensningens virkningsgrad såvel som konsentrasjonen (avhen-gig av de forskjellige strømmer) av de forurensninger som skal fjernes, utfellingen av de oppsamlede forurensninger i forskjellige sementer i hvert trinn, samt de forskjellige for-bruk. På grunn av sin høye konsentrasjon gjenvinnes alltid kobber og kadmium. Jo høyere konsentrasjonen av det metall som skal gjenvinnes i sementen, samt jo mer de forskjellige metaller (forurensninger) allerede er adskilt i forskjellige sementer, jo lettere vil åpenbart følgende prosesser for gjenvinning av sådanne metaller åpenbart være. To av de prosesser som nå anvendes er anskueliggjort ved hjelp av to blokk-skjemaer i fig. IA og IB.

I fig. IA er det vist en prosess (A) hvorved metallene sementeres sammen.

I et første trinn (1) oppvarmes råløsningen (2) ved hjelp av damp (3), og til denne tilsettes antimon (4), sinkstøv (5) og eventuelt kobberstøv (6).

Ved slutten av det første prosesstrinn utføres en filtrering (7), hvorved sementer (8) som inneholder Cu, Cd, Ni og Co trekkes ut fra løsningen. Løsningen overføres så til et annet trinn (9), hvor kobber (10) og sinkstøv (11) tilsettes løs-ningen. Ved slutten av det annet trinn utføres en ytterligere filtering (12), hvorved ytterligere sementer (13) utskilles og således renset løsning (14) oppnås.

I fig. IB er det skjematisk vist en prosess (B) hvor metallene ikke sementeres sammen.

I et første trinn (1) tilsettes sinkstøv (3) til råløsningen (2), og etter dette første trinn utføres en filtrering (4) for å skille ut kobber- og kadmiumsementer (5) fra løsningen, som videreføres til et annet trinn (6). I dette annet trinn oppvarmes løsningen ved hjelp av damp (7), og antimon (8) samt sinkstøv (9) tilsettes. Etter annet trinn finner en ytterligere filtrering (10) sted for å skille ut sementer (11) av Ni og Co, hvorved en renset løsning (12) oppnås.

Driftsparameterne skal nå angis for de to antimon-prosesser (A og B) med utgangspunkt fra en typisk sammensetning av en rå-løsning som kommer ut fra utvaskningstrinnet:

Disse prosesser utføres under omrøring i forskjellige kar og filtreringen finner sted gjennom trykkfilteret.

Ut i fra de angitte oppholdstider fremgår klart det nødvendige reaksjonsvolum, nemlig 100 kubikkmeter løsning pr. timer, hvilket vil si at en kontinuerlig behandlingsprosess i to trinn totalt vil kreve 500 - 600 kubikkmeter reaksjonskar.

Det er to filtreringer som inngår i den totale mengdestrøm, og vekt og sammensetning av de utskilte sementer har et klart sammenheng med den anvendte mengde sinkstøv. Videre kan gjen-oppløsningsproblemer løses ved filtreringene.

Det er overraskende funnet en prosess for det annet trinn (rensning) av den hydrometallurgiske prosess for fremstilling av elektrolytisk sink, som for enhver art av valgt rensepros ess samt for alle vedkommende prosesstrinn gir følgende for-deler: en bemerkelsesverdig reduksjon (på omkring 50%) av sink- støvforbruket,

en betraktelig reduksjon av temperaturen i høytemperatur-trinnet av kobolt-sementeringen,

en konsentrasjon av det sementerte metall i vedkommende

sement,

- en betraktelig reduksjon av de totale dimensjoner av reak-sjonsutstyret samt også av hjelpeutstyr (omrørere, filter osv.) .

Foreliggende fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen og for sementering av Cu, Cd, Tl, Ni, Co, Ge, As, Sb som inneholdes i vandig løsning av sinksulfat som kommer ut fra utvaskingen, går ut på at det utføres sementering med sinkstøv og et aktivatorpar, som enten kan være Cu-As eller Cu-Sb, i et eller flere reaksjonskar som er anordnet i serie eller parallell, samt har et sylinderformet bunnparti, et parti i form av en stumpkonus og forbundet med det sylinderformede parti, samt et øvre parti med utvidet tverrsnitt. Konusvinkelen av stump-konuspartiet i forhold til vertikalretningen ligger innenfor området 10 til 15°.

Den vandige løsning av sinksulfat med innhold av metaller som skal sementeres, tilføres lateralt i retning oppover fra bunnen av det sylinderformede parti med en hastighet innenfor området 0,02 til 0,07 m/s i strømningstverrsnittet av det sylinderformede parti, samt fortrinnsvis innenfor området 0,03 til 0,04 m/s. Sinkstøvet, som utgjør sementeringsmiddel, til-føres det sylinderformede parti på oversiden av tilførelses-punktet for sinksulfatløsningen.

Oppholdstiden i reakjsonskaret ligger mellom 3 og 12 minutter. Det sinkstøv som tilføres reaksjonskaret har granulstørrelse i området 0,01 til 1 mm, fortrinnsvis fra 0,01 til 0,5 mm.

Sementeringen kan utføres i et eller to trinn.

Når to prosesstrinn anvendes, utføres sementeringen av Cu, Cd, Tl og en del av Ni med sinkstøv i en enkelt reaktor eller eventuelt to reaktorer, mens sementeringen av Co og det gjenværende Ni med sinkstøv utføres i det annet prosesstrinn samt også i nærvær av kobber kombinert enten med arsenikk eller antimon i et enkelt reaksjonskar eller eventuelt i to kar. Næmere bestemt kan reaktorene foreligge i et antall på to, tre eller fire når to prosesstrinn utføres.

Oppholdstiden ved sementering av kobber og kadmium liggeri området 3 til 6 minutter, mens den ved sementering av Co er fra 8 til 12 minutter.

Når det bare anvendes et eneste prosesstrinn, hvor alle de forskjellige metaller som skal fjernes sementeres sammen, kan det enten benyttes en enkelt reaktor eller eventuelt to reaktorer. Det viste reaksjonskar i fig. 2A skal nå bli beskrevet ved anvendelse for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte.

Reaksjonskaret består av et nedre sylinderformet parti 1, et stumpkonisk parti 2 som er forbundet med det sylinderformede parti, samt et øvre parti 3 med utvidet tverrsnitt.

På det sylinderformede parti er det anordnet laterale innløp både for løsningen av sinksulfat 4 gjennom en pumpe 5, samt for sinkstøv 6 tilført gjennom en sideordnet tank 7 montert på et høyere nivå enn reaktorens overløp (kommuniserende rør).

I det stumpkoniske parti er det anordnet et flytende leie be-stående av sementpartikler og partikler av sinkstøv som bare delvis har reagert, idet vedkommende leie holdes flytende av den foreliggende strømning av løsning som skal renses. Konusvinkelen for det stumpkoniske parti i forhold til vertikalretningen ligger innenfor området 10 til 15°.

I det stumpkoniske parti er det opprettet en likevekt mellom sinkhastigheten av de faste partikler og den oppoverrettede strømning av løsningen, således at det dannes et flytende leie som har en konsentrasjon av svevende faste partikler på 100 til 500 g/l og fortrinnsvis fra 200 til 400 g/l. I den øvre halvdel av det stumpkoniske parti og i enda større grad i det øvre utvidede parti finner en dekantering av de lettere faste partikler sted på grunn av den store reduksjon av løsningens oppoverrettede hastighet. Sementpartiklene avgis enten kontinuerlig eller i satser fra det flytende leie 9, mens den rensede løsning avgis fra toppen av de øvre utvidede parti 10. Hastigheten innenfor strømningstverrsnittet av det sylinderformede parti må ligge innenfor området 0,02 til 0,07 m/s, og fortrinnsvis fra 0,03 til 0,04 m/s.

For sementering av Cu og Cd er oppholdstiden mellom 3 og 6 minutter, og for sementeringen av Co mellom 8 og 12 minutter. Anvendelse av den reaktor som er vist i fig. 2A for utførelse av de tidligere beskrevne prosesser A og B hører til følgende driftsdata:

Når det gjelder den tidligere A-prosess er et annet trinn ikke nødvendig, men ved den tidligere angitte prosess B mellom-filtreringen mellom første og annet trinn ikke er påkrevet. I begge prosesser er endelig sluttfiltreringen nedsatt i høy grad.

Reaksjonskaret kan eventuelt modifiseres som skjematisk vist i fig. 2B, uten den rettvinklede avsats ved det øvre utvidede parti .

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av de skjematiske skisser som er vist i de vedføyde figurer 3, 4, 5, 6, 7 og 8, som viser foretrukkede utførelser av foreliggende op<p>finnelsesgjenstand og ikke må betraktes som noen begrens-ning av oppfinnelsen som sådan.

I fig. 3 er det vist en oversiktsskisse som anskueliggjør oppfinnelsens fremgangsmåte ved anvendelse av to prosesstrinn og fire reaksjonskar.

Den sinksulfatløsning 1 som skal renses føres uten oppvarming gjennom en pumpe 2 inn i det sylinderformede parti av reaktoren 3. Også sinkstøv 4 innføres i det sylinderformede parti på et sted som befinner seg over mateinnløpet for løsningen. Reaksjonen utføres i reaktoren 3 i en oppholdstid på omkring 5 minutter. Sement 5 som inneholder Cu, Cd, Tl, Ni avgis fra det stumpkoniske parti, mens den rensede løsning 6 tas ut fra toppen av det øvre utvidede parti og sendes til en dekanteringstank 7 (oppholdstid omkring 10 til 15 minutter), fra viss bunn en sementoppslemning 8 trekkes ut ved hjelp av en pumpe 9 og tilføres oppsamlingsbeholderen 10, hvorfra oppslemningen tilbakeføres i resirkulasjon til reaksjonskaret. Den klarede løsning 11 mates ved hjelp av en pumpe 12 til en annen reaktor 13, som tilføres sinkstøv 14. Fra reaktoren 13 (oppholdstid på omkring 5 minutter) avgis gjennom det stumpkoniske parti en sement som hovedsakelig inneholder sink 15, til nevnte behol-der 10 mens det fra reaktorkarets utvidede parti avgis en løs-ning 16 som hovedsakelig er befridd for Cu, Cd, Tl og delvis for Ni til en dekanteringstank 17 (oppholdstid 10 til 15 minutter) fra viss bunn en oppslemning av sinkstøv (18) slippes ut og føres ved hjelp av en pumpe 19 i resirkulasjon tilbake til beholderen 20.

Den klarede løsning 21 sendes til det annet rensetrinn.

I dette annet trinn blir løsningen tilsatt antimon 22 og kobber 23. Løsningen overføres så ved hjelp av en pumpe 24 og etter oppvarming til en temperatur mellom 60 og 70°C i en damp/løsning-varmeveksler 25, til reaksjonskaret 26, som også tilføres sinkstøv 27.

Fra dette reaksjonskar (oppholdstid på ca. 8-12 minutter) avgis en sement 28 med innhold av Co og Ni, og en løsning 29 trekkes ut og avgis til en dekanteringstank 30 (oppholdstid 15

- 20 minutter).

Fra bunnen av tanken 30 sendes en sementoppslemning i resirkulasjon til reaktoren 26 gjennom en pumpe 32 og en oppsam-lingsbeholder 33. Den klarede løsning 34 tilføres ved hjelp av en pumpe 35 til reaktoren 36, som også tilføres sinkstøv 37. Fra denne reaktor (oppholdstid ikke lenger enn 8-12 minutter). Den klarede løsning 34 tilføres ved hjelp av en pumpe 35 til reaktoren 36, som også tilføres sinkstøv 37. Fra denne reaktor (oppholdstid ikke lenger enn 8-12 minutter) avgis en sement som hovedsakelig inneholder sink 38, samt overføres til beholderen 33, mens løsningen 39 trekkes ut hovedsakelig renset også for Co og Ni, Sb, As og Ge, og som gjennom en pumpe 40 delvis 41 føres i resirkulasjon tilbake til oppsamlingstanken 42 samt dels filtreres (43) gjennom en platefilterpresse (44) før den avgis til elektrolyse. Sink-støvet tilføres oppsamlingsbeholderne 10, 20, 33, 39 gjennom ledninger 45.

Dekanteringstankene 7, 17 og 30 kan erstattes med hydrocykloner.

I fig. 4 er det ved en annen oversiktsskisse vist apparatur for utførelse av foreliggende renseprosess i et enkelt prosesstrinn ved hjelp av to reaktorer.

Kobber 46 og antimon 47 tilsettes råløsningen 1, og denne løs-ning mates så ved hjelp av en pumpe 48 og etter oppvarming til en temperatur på 60 til 70° i en damp/løsning-varmeveksler 49 til en reaktor 50 som også tilføres sinkstøv 51.

Fra reaktoren 50 (oppholdstid på ca. 10 minutter) avgis en sement 52 med innhold av Co, Ni, Cu, Sb, Cd, As, Ge og Tl, mens en løsning 53 frembringes som overføres til en dekanteringstank 54 (oppholdstid ikke lenger enn 15 - 20 minutter). Fra denne tank gjenvinnes en sementoppslemning (55), som sendes gjennom en pumpe 56 til en oppsamlingstank 57 samt derpå føres i resirkulasjon tilbake til reaktoren 50. Den klarede løsning 58 mates ved hjelp av en pumpe 59 til reaksjonskaret 60, som også tilføres sinkstøv 61. Fra reaksjonskaret 60 (oppholdstid mindre enn 10 minutter) avgis en sement som hovedsakelig inneholder sink 62 og sendes til tanken 57, mens også en løsning 63 avgis samt pumpes ved 64 for i hovedsakelig renset tilstand delvis 65 å tilbakeføres til oppsamlingstanken 66, og delvis sendes til filtrering ved hjelp av en platefilterpresse 68, før løsningen gjøres til gjenstand for elektrolyse. Sinkstøv tilføres oppsamlingstankene 57 og 66 gjennom ledningen 69. Også i denne utførelse kan dekanter-tanken 54 erstattes av hydrocykloner.

I fig. 5 er det anskueliggjort en ettrinns prosess som bare benytter en eneste reaktor.

Råløsningen 1, som er tilsatt kobber 46 og antimon 47, over-føres ved hjelp av en pumpe 48, etter oppvarming i damp/løs-nings-varmeveksleren 49 ved en temperatur som ligger i området 60 til 70°C, til reaktoren 50 som også tilføres sinkstøv 51. Fra reaktoren 50 (oppholdstid 10 minutter) avgis en sement 52 som inneholder Co, Ni, Cu, Tl, Sb, As, Ge og Cd, mens det fra tankens øvre parti slippes ut en løsning 53 som sendes til en dekanteringstank 54.

Fra denne tank 54 (oppholdstid 15 - 20 minutter) gjenvinnes en sementoppslemning 55 som ved hjelp av en pumpe 56 overføres til oppsamlingsbeholderen 57 for tilbakeføring til reaktoren. Den klarede løsning 58 som pumpes av 64, filtreres i en platefilterpresse 68 før den gjøres til gjenstand for elektrolyse. Sinkstøvet mates til oppsamlingsbeholderen 57 over ledningen 69. Som i de tidligere oversiktsskjemaer, kan hydrocykloner eventuelt erstatte dekanteringstanken 54.

I fig. 6 er det skjematisk anskueliggjort en totrinns prosess som benytter to reaktorer i første prosesstrinn og en reaktor i det annet prosesstrinn.

Dette innebærer en forenklet prosess sammenlignet med den som fremgår av fig. 3. Betydningen av dé forskjellige henvis-ningstall og oppholdstider er de samme som angitt under hen-visning til fig. 3.

I fig. 7 er det anskueliggjort en totrinns forenklet prosess i forhold til den som fremgår av fig. 3, og som bare utnytter en eneste reaktor i første trinn samt to reaktorer i det annet trinn .

I fig. 8 er det vist apparatur for en totrinns prosess som er vesentlig forenklet sammenlignet med den tidligere omtalte totrinns prosess, og som anvender en reaktor i det første trinn og en reaktor i det annet trinn.

I de viste oversiktsskisser i fig. 6, 7 og 8, blir den løs-ning som skal renses ikke oppvarmet i det første trinn, men den løsning som kommer ut fra dette trinn varmes opp før den overføres til den eneste eller første reaktor i det annet trinn, idet oppvarmingen finner sted til en temperatur i området 60 til 70°C.

Som det vil fremgå av de forskjellige oversiktsskisser, ut-føres bare et filtreringstrinn ved slutten av prosessen, nemlig for en løsning som skal gjøres til gjenstand for elektrolyse. Filtreringsbehovet er i tillegg i høy grad ytterligere redusert sammenlignet med de konvensjonelle prosesser med hensyn til de faste partikler som skal utskilles, idet den annen reaktor i hvert trinn, hvis leie hovedsakelig utgjøres av sinkstøv, har et overløp med sterkt redusert innhold av faste partikler i forhold til den reaktor hvor selve sementeringen finner sted.

Den annen reaktor, som ikke er helt vesentlig, gjør således tjeneste som filter både med hensyn til spor av urenheter i løsningen, og for faste partikler og sement som føres videre. I tillegg vil den også hindre fornyet oppløsning av sementpartiklene.

Ved en strømningsmengde på 100 kubikkmeter løsning pr. time, vil det i to prosesstrinn av konvensjonell utførelse være nød-vendig å installere filtreringsflater for 400 + 400 = 800 kubikkmeter ved hjelp av platefilterpresse. Ved prosessen i henhold til foreliggende oppfinnelse er installert filtre-ringskapasitet for 200 kubikkmeter tilstrekkelig.

For ytterligere og bedre anskueliggjørelse av foreliggende oppfinnelse skal det henvises til følgende eksempler.

Eksempel 1

Det skal her henvises til fig. 9, som viser det første trinn med et reaktorkar av den totrinns prosess som er anskueliggjort i fig. 8, og hvor dekanteringstanken 7 er erstattet med en cyklon 70 .

En nøytral løsning 1 av sinksulfat og som kommer ut fra utvaskingstrinnet har følgende sammensetning:

Denne løsning har egenvekt 1,32 kg/dm 3 samt en temperatur på 54°C, og overføres til reaktoren 3. Dette utstyrt har et totalt volum på 0,95 kubikkmeter, en konusvinkel av det stumpkoniske parti på 12° i forhold til vertikalretningen, samt en total høyde på 2,8 m.

Mengdestrømmen av rå løsning er på 11 kubikkmeter pr. time. Sinkstøv 45 tilsettes i en tankt på 11 kg pr. time (1 g/l) og har følgende fordeling av granulstørrelsen:

Det produkt 8 som kommer ut fra bunnen av cyklonen tilbake-føres gjennom matebeholderen 10 for Zn-støv til bunnområdet av reaktoren.

En analyse av løsningene i punktene 6 og 11 gir følgende res-ulateter:

Cu < 0,2 mg/l, Cd < 1 mg/l, Ni = 1 - 10n mg/l, Co = 7 mg/l.

De oppslemmede faste partikler har i punktet 11 en densitet tilsvarende 0,25 - 0,4 g/l. Sementpartiklene 5 ble tatt ut i forskjellige satser fra toppartiet av leiet i form av oppslemninger med egenvekt 1,5 - 1,55 kg/dm 3 (200 - 250 g/l av faste materialer. Sementmaterialene inneholdt 40% Cd.

Det skal henvises til fig. 10, som viser det første trinn i en eneste reaktor for utførelse av den prosess som er anskueliggjort i fig. 8, nemlig ved anvendelse av en dekanteringstank 7 (0,2 kubikkmeter). Ved utnyttelse av samme løsning ble også samme analyse utført av løsningen i de tidligere angitte punk-ter 6 og 11. Oppslemmede faste partikler i punktet 11 er lavere enn eller lik 0,15 g/l.

Ved anvendelse av en dekanteringstank oppnås en bedre gjenvinning av de faste partikler som trekkes ned i overløpet fra reaktoren.

Eksempel 2

Det skal her henvises til fig. 5 som viser en ettrinns prosess som utnytter en reaktor for behandling av en sinksulfatløs-ning som kommer ut fra utvaskingstrinnet og har følgende mid-ler sammensetning:

Denne løsning har egenvekt 1,32 kg/dm 3 og oppvarmes ved 49 til en temperatur på 60 - 62°C. Mengdestrømmen ved innmat-ning av råløsningen er 5,5 kubikkmeter pr. time. En antimon-mengde på 5 mg/l tilsettes ved 46. Det tilsatte sinkstøv er av samme art som i eksempel 1 og den tilsatte mengde er 17,6 kg/h (3,2 g/l) .

Analyse av løsningen utført i punktene 53 og 58 gir følgende resultat:

Cu < 0,2 mg/l, Ni < 0,2 mg/l, Co < 0,2 mg/l, Cd<<>1 mg/l,

Sb < 0,01 mg/l.

Den oppslemmede faststoffandel i punkt 58 er mindre enn eller lik 0,15 mg/l.

Ved anvendelse av cyklon i stedet for dekanteringstank oppnås på utløpssiden av hydrocyklonen (hvilket tilsvarer punktet 58 i den oppstilling som benytter dekanteringstank) et faststoffinnhold i løsningen på 0,25 - 0,4 g/l.

Med andre ord oppnås også i dette tilfellet en bedre gjenvinning av faststoff ved anvendelse av dekanteringstank.

Eksempel 3

En løsning som avgis fra en prosess av lignende art som den anskueliggjorte prosess i eksempel 1, hvilket vil si at den kommer ut fra det første trinn i en totrinns prosess, hvor det første prosesstrinn utføres ved anvendelse av en enkelt reaktor, har følgende sammensetning:

Denne løsning har en egenvekt på 1,32 kg/dm 3.

Det annet trinn er vist i fig. 8. Antimon (tartrat) 23 tilsettes i en mengdeandel på 6 - 8 mg/l, mens kobber (sulfat) 22 tilsettes i en mengdeandel på 0,2 g/l.Løsningen oppvarmes til en temperatur på 60 - 65°C ved 25. Det tilsatte sink-støv er av samme art som angitt i eksempel 1, og dets mengdeandel 17,6 kg/h (3,2 g/l). Analyse av løsningen i punktene 29 og 34 gir følgende resultat: Cu < 0,2 mg/l, Ni 1 0,2 mg/l, Co < 0,2 mg/l, Sb < 0,01 mg/l.

Anvendelse av en cyklon i stedet for dekanteringstanken gir samme analyseresultat for løsning tatt ut i punktene 29 og 34.

En høyere virkningsgrad for dekanteringstanken er imidlertid funnet med hensyn på det forhold at oppslemmet faststoff i den løsning som kommer ut fra hydrocyklonen (tilsvarende punktet 34 for oppsettet med dekanteringstank (faktisk er lavere enn 0,15 g/l).

Eksempel 4

Det skal her henvises til fig. 9, som viser den eneste reaktor i det første trinn av en totrinns prosess som er anskueliggjort i fig. 8. I denne utførelse er dekanteringstanken 7 erstattet med en cyklon 70.

En nøytral løsning 1 av sinksulfat og som kommer ut fra utvaskingstrinnet har følgende sammensetning:

Denne løsning som har egenvekt 1,32 kg/dm 3 og en temperatur på 54°C, tilføres reaktoren 3. Utstyret har et volum på

0,95 kubikkmeter, en konusvinkel for det stumpkoniske parti på 12° i forhold til vertikalretningen, samt en total høyde på 2 , 8 m .

Matningstakten av den rå løsning er 11 kubikkmeter pr. time. Den tilsatte mengdestrøm av sinkstøv ved 45 er på 11 kg/h (1 g/l) og har følgende størrelsesfordeling av støvgranulene:

Det produkt 8 som kommer ut fra bunnområdet av cyklonen føres tilbake gjennom matetanken 10 for Zn-støv til bunnområdet av reaksjonskaret.

Analyse av løsningene i punktene 6 og 11 gir følgende resultat : Cu < 0,2 mg/l, Cd < 1 mg/l, Ni = 1 - 10 mg/l, Co = 7 mg/l. Det oppslemmede faststoff tilsvarer i punkt 11 0,25 - 0,4 g/l. Sementmaterialene 5 ble satsvis tatt ut fra toppartiet av leiet form av oppslemninger med egenvekt 1,5 - 1,55 kg/dm<3>(200 - 250 g/l av faststoff). Sementmaterialene inneholdt 40% Cd.

Det skal nå henvises til fig. 10 som viser den eneste reaktor i første trinn av den pross som er anskueliggjort i fig. 8, hvilket vil si at det ble benyttet en dekanteringstank 7 (0,2 kubikkmeter) ved anvendelse av samme løsning, mens samme tidligere analyse ble utført av løsning tatt ut i punktene 6 og 11. Det oppslemmede faststoffinnhold i punkt 11 er lavere eller lik 0,15 g/l.

Ved anvendelse av dekanteringstank ble det oppnådd bedre gjenvinning av faststoffer som ble trukket med reaktorens overløp.

Eksempel 5

Det skal her henvises til fig. 5, som viser en prosess i ett trinn under anvendelse av en enkelt reaktor, ved behandling av en sinksulfidløsning som kommer ut fra utvaskingstrinnet og har følgende midlere sammensetning:

Denne løsning har egenvekt 1,32 kg/dm^ og er oppvarmet ved

49 til en temperatur på 60 - 62°C. Matningstakten for rå-løsningen er 5,5 kubikkmeter pr. time.

Antimon tilsettes ved 46 i en mengdeandel på 5 mg/l. Det tilsatte sinkstøv er av samme type som angitt i eksempel 4 og den tilsatte mengdeandel er på 17,6 kg/h (3,2 g/l). Analyse av løsningen i punktene 53 og 58 gir følgende resultat:

Cu < 0,2 mg/l, Ni < 0,2 mg/l, Co < 0,2 mg/l, Cd < 1 mg/l,

Sb < 0,01 mg/l .

Den oppslemmede faststoffmengde er i punkt 58 lavere eller lik 0,15 g/l.

Ved anvendelse av en hydrocyklon i stedet for dekanteringstanken oppnås en faststoffandel på 0,25 - 0,4 g/l for løs-ningen på utløpssiden av hydrocyklonen (tilsvarende punktet 58 for utførelsen med dekanteringstank).

Også i dette tilfelle innebærer således bruk av dekanteringstank en bedre gjenvinning av faststoff.

Eksempel 6

En løsning som kommer ut fra en prosess av samme art som anskueliggjort i fig. 4, hvilket vil si at den strømmer ut fra det første trinn i en totrinns prosess, hvor det første prosesstrinn utføres ved hjelp av en enkelt reaktor, har følgende sammensetning:

Denne løsning har en egenvekt på 1,32 kg/dm 3.

Det annet trinn er vist i fig. 8. Antimon (tartrat) 23 tilsettes i en mengdeandel på 6 - 8 mg/l, mens kobber (sulfat) 22 blir tilsatt i en mengdeandel på 0,2 g/l.Løsningen oppvarmes ved 25 til en temperatur på 60 - 65°C. Den tilsatte sink-støv er av samme art som angitt i eksempel 1, og dets mengdeandel er 17,6 kg/h (3,2 g/l). Analyse av løsningen i punktene 29 og 34 ga følgende resultat: cu < 0,2 mg/l, Ni < 0,2 mg/l, Co < 0,2 mg/l, Sb < 0,01 mg/l.

Ved anvendelse av en cyklon i stedet for dekanteringstanken ble samme analyseresulatet oppnådd av løsningen i punktene 29 og 34 .

En virkningsgrad er imidlertid observert ved anvendelse av dekanteringstank ved det forhold at mengden av oppslemmet faststoff i løsningen på utløpssiden av hydrocyklonen (tilsvarende punktet 34 i utførelsen med dekanteringstank) er lavere enn 0,15 g/l.

Som vist i eksemplene 1,2, 3, 4, 5 og 6 oppnås ved foreliggende reaktor fullstendig uttrekk av forurensningene i løs-ningen. Et sådant resultat er oppnådd ved hjelp av en enkelt reaktor. Ved praktisk industriell anvendelse tilrådes imidlertid installering av et annet reaktorkar. Strømmen av løs-ning som skal renses passerer da gjennom begge reaktorkar i et seriearrangement. Sinkstøvet innføres dels i den annen reaktor (20 - 30% av den totale påkrevede mendge) og dels i den første reaktor, sammen med sementmaterialer som er trukket ut fra leiet i den annen reaktor.

Leiet inne i den annen reaktor, og som nesten utelukkende består av sink, fanger opp de gjenværende forurensninger som eventuelt har unnsluppet i den første reaktor, såvel som de reduserte sementmengder som er sluppet gjennom den del av anlegget som utgjøres av den første reaktor og vedkommende de-kanteringstakt, samt trukket videre.

Årsaken til at det ikke foretrekkes å opprette en fullstendig motstrømning av løsning og sinkstøv/sement er følgende: Ved ikke å tilføre den totale påkrevede mengde av sinkstøv til den annen reaktor, kan denne arbeide under mindre krevende forhold, og en eventuell direkte overføring av praktisk talt rent sinkstøv fra den annen reaktor kan da unngås,

Etter å ha passert gjennom den annen reaktor er sinkstøvet delvis deaktivert, således at rensningseffekten av den første

reaktor nedsettes.

Det er imidlertid mulig å opprette en fullstendig motstrøm-ning av løsningen og sinkstøvet ved matning av hele den påkrevede mengde sinkstøv til den annen reaktor i hvert trinn.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for rensing av vandige løsninger av sinksulfat for metaller fra metallgruppen Cu, Cd, Tl, Ni, Co, Ge, As, Sb, idet fremgangsmåten går ut på dannelse av sementer ved anvendelse av sinkstøv og et aktivatorpar som kan være Cu-As eller Cu-Sb, karakterisert ved at sementeringen utføres i en eller flere reaktorer i innbyrdes serie- eller parallell-kobling, og som hver har et sylinderformet bunnparti, et stumpkonisk parti forbundet med det sylinderformede parti, idet konusvinkelen for det stumpkoniske parti er 10 til 15° i forhold til vertikalretningen, samt et øvre parti med utvidet tverrsnitt, idet vedkommende vandige sinksulfatløsning med innhold av de metaller som skal sementeres, tilføres fra bunnen og oppover, gjennom sideveggen av det sylinderformede parti med en hastighet innenfor strømningstverrsnittet av dette parti i området 0,2 til 0,7 m/s samt fortrinnsvis fra 0,03 til 0,04 m/s, mens sinkstøv, som gjør tjeneste som sementeringsmiddel, tilføres gjennom sideveggen av det sylinderformede parti på oversiden av matningsinnløpet for sinksulfatløsningen, med en virksom oppholdstid i reaktoren på 3 til 12 minutter.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sinkstøvet har granul-størrelser innenfor områder 0,01 til 1 mm.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sementeringen utføres i to trinn, idet Cu, Cd, Tl og en del av Ni sementeres i det første trinn ved hjelp av sinkstøv i to reaksjonskar, mens Co og resten av Ni sementeres ved hjelp av sinkstøv i det annet trinn og i nærvær av kobber koblet enten med arsenikk eller antimon i to reaktorer.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at løsningen som skal renses ikke oppvarmes i det første trinn, mens den løsning som kommer ut fra det første trinn oppvarmes til en temperatur i området 60 til 70°c før den tilføres den første reaktor i det annet trinn.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sementeringen utføres i et enkelt trinn, idet samtlige elementer Cu, Cd, Tl, Co, Ni, Sb, As og Ge sementeres ved hjelp av sinkstøv og i nærvær av kobber koblet med enten arsenikk og antimon i enkelt reaktorkar .

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at den løsning som skal renses oppvarmes til en temperatur i området 60 til 70°C.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sementeringen utføres i et enkelt trinn, idet samtlige' -elementer Cu, Cd, Tl, Co, Ni, Sb, As og Ge sementeres ved hjelp av sinkstøv og i nærvær av kobber koblet med enten arsenikk eller antimon ved hjelp av to reaktorer.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at den løsning som skal renses oppvarmes til en temperatur i området 60 til 70°C før den tilføres det første reaktorkar.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sementeringen utføres i to trinn, idet elementene Cu, Cd, Tl og andel av Ni sementeres i det første trinn ved hjelp av sinkstøv og i to reaktorer, mens Co og resten av Ni sementeres i det annet trinn ved hjelp av sinkstøv og i nærvær av kobber koblet enten med arsenikk eller med antimon i en eneste reaktor.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at den løsning som kommer ut fra det første trinn ikke oppvarmes i dette trinn, men varmes opp i det annet trinn før den tilføres reaktoren ved en temperatur mellom 60 og 70°C.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sementeringen utføres i to trinn, idet Cu, Cd, Tl og andel av Ni sementeres i det første trinn ved hjelp av sinkstøv og i en eneste reaktor, mens Co og resten av Ni sementeres i det annet trinn ved hjelp av sinkstøv og i nærvær av kobber koblet enten med arsenikk eller antimon i to reaktorkar.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at den løsning som skal renses ikke oppvarmes i det første trinn, men den løsning som kommer ut fra dette første trinn oppvarmes i det annet trinn før den tilføres til den første reaktor i det annet trinn ved en tempeatur i området 60 til 70°C.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sementeringen utføres i to trinn, idet Cu, Cd, Tl og endel av Ni sementeres ved hjelp av sinkstøv i en eneste reaktor, mens Co og resten av Ni sementeres ved hjelp av sinkstøv og i nærvær av kobber koblet enten med arsenikk eller antimon i en annen eneste reaktor.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved at den løsning som skal renses ikke oppvarmes i det første trinn, men etter utstrøm-ningen fra dette trinn varmes opp i det annet trinn før løs-ningen tilføres reaksjonskaret ved en temperatur i området fra 60 til 70°C.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det i det stumpkoniske område av reaktorkaret opprettes likevekt med synkehastighet-en av de faste partikler og den oppoverrettede hastighet av den løsning som skal renses, således at det opprettes et flytende leie av sementpartikler, samt av sinkpartikler.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at det flytende leie har en konsentrasjon av oppslemmet faststoff innenfor området 100 til 500 g/l, samt fortrinnsvis fra 200 til 400 g/l.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det tilførte sinkstøv har granulstørrelser i området mellom 0,01 og 0,5 mm.