PL75770B1

PL75770B1 -

Info

Publication number: PL75770B1
Application number: PL1970143331A
Authority: PL
Priority date: 1969-09-25
Filing date: 1970-09-21
Publication date: 1974-12-31
Also published as: FI51603B; FR2062546A5; BE756611A; CA929751A; FI51603C; ES383030A1; IE34688B1; DE1948411B2; US3691038A; IE34688L; YU33987B; ZA705977B; RO58343A; YU204470A; DE1948411A1; NL7012250A

Description

Sposób otrzymywania cynku Przedmiotem wynalazku jest jednostopniowy spo¬ sób otrzymywania cynku z materialów, zawieraja¬ cych cynk i zelazo, w zasadzie z tlenków, przez lugowanie goracym kwasem siarkowym w nadmia¬ rze.Prazona blenda cynkowa jest glównym produk¬ tem wyjsciowym do otrzymywania cynku, zwlasz¬ cza do otrzymywania cynku na drodze elektroli¬ tycznej. Blenda prazona zawiera zwykle cynk w ilosci miedzy 55 a 73%, zwiazane zelazo, przewaz¬ nie jako ferryt cynkowy, jak równiez pewna ilosc siarczanu, siarczku, krzemianu, glinianu i innych skladników.Sposoby przeprowadzania cynku, zawartego w prazonce do postaci rozpuszczalnej elektrolitycznie, dajacej sie wytracac, polegaja na lugowaniu przy uzyciu kwasu siarkowego. Lugowanie prowadzone jest przy tym jedncstopniowo lub dwustopniowo, w sposób ciagly lub etapami.Trudnosc podzzas lugowania stwarza wystepuja¬ cy zawsze w blendzie cynkowej pewien procent ze¬ laza, które przy zarzeniu tworzy z cynkiem trudno rozpuszczalne ferryty cynkowe. Ferryty cynkowe nie rozpuszczaja sie w kwasie siarkowym o ma¬ lym stezeniu, lak, ze pozostalosc po lugowaniu za¬ wiera znaczna ilosc cynku, który albo jest dla pro¬ cesu stracony, lub tez — jak to bylo powszechnie stosowane w dawniejszych procesach, który odzy¬ skuje sie w drugim procesie lugowania z zastoso¬ waniem kwasu siarkowego o duzym stezeniu. Obok 10 15 tego dwustopniowego lugowania stosuje sie równiez lugowanie jednostopniowe z zastosowaniem kwasu siarkowego o takim stezeniu, ze ulegaja rozpuszcze¬ niu równiez ferryty.W sposobie, znanym z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki 1 834 960 luguje sie prazo¬ ne koncentraty cynkowe za pomoca zimnego roz¬ cienczonego kwasu siarkowego.Pozostalosc traktuje sie powtórnie rozcienczonym kwasem siarkowym i w koncu goracym kwasem siarkowym. Zelazo, zawarte w roztworze wytraca sie za pomoca dodatków zasadowych, jako zasado¬ wy siarczan zelaza. Pozostalosc poddaje sie dalszej kolejnej przeróbce.Dla otrzymywania materialów metalicznych z rud lub z pozostalosci, zawierajacych zelazo i inne ma¬ terialy, przede wszystkim cynk w postaci ferrytów cynkowych, traktuje sie je kwasem siarkowym, za¬ wierajacym nie wiecej, niz 250 g/l H2S04, w obe¬ cnosci metalicznego zelaza, dopóki ferryt nie zo¬ stanie rozpuszczony (opis patentowy USA 3113 860, DAS 1138 250).Przy hydrometalurgicznym ekstrahowaniu cynku z rud, zawierajacych cynk i krzemiany rozpuszczal¬ ne w kwasie, luguje sie za pomoca kwasu siarko¬ wego, a nastepnie neutralizuje sie kwasny roztwór za pomoca swiezej rudy, przy czym lugowanie i neutralizacje przeprowadza sie w obecnosci takiej ilosci jonów aluminium, zeby powstawaly zawiesi¬ ny, które mozna latwo filtrowac (DAS 1 040 258).75 770 .3 ."¦¦/¦: ¦ Dla odzyskiwania cynku z zawierajacych cynk i zelazo pozostalosci po lugowaniu prazonej blendy cynkowej za pomoca kwasu siarkowego, luguje sie wielostopniowo za pomoca rozwodnionego roztwo¬ ru kwasu siarkowego, przy podwyzszonej tempera¬ turze i podwyzszonym cisnieniu, i dla redukcji co najmniej czesci wystepujacego w pozostalosci zela¬ za do stopnia dwuwartosciowego stosuje sie srodki redukujace w pierwszym z tych kilku stopni lugo¬ wania (DAS 1161433).Przy otrzymywaniu cynku z pozostalosci, zawie¬ rajacych ferryt cynkowy, rozklada sie ferryty za pomoca kwasu siarkowego o stezeniu 300 g/l HoSO-;, dopóki stezenie kwasu nie wyniesie 180 do 200 g/l HoSO/j. Lug oddzielony od pozostalosci roz¬ ciencza sie za pomoca kwasu komorowego o kwa¬ sowosci 150 do 200 g/l H.jSO^, a potem neutralizuje sie za pomoca spieczonej blendy prazonej do kwa¬ sowosci 3 do 5 g/l H2SO/r Podczas calej tej operacji utrzymywana jest temperatura pomiedzy 90 i 95°C (DAS 1 295 840).Znane sposoby, a zwlaszcza dwu- i wielostopnio¬ we, sa malo ekonomiczne, gdyz sa one zwiazane z duzymi kosztami aparatury. Za pomoca sposobu jednostopniowego osiaga sie albo tylko niecalkowi¬ te uzyskiwanie cynku, lub tez — o ile uzyskiwanie cynku jest korzystniejsze — wystepuja wskutek podwyzszonego stezenia kwasu problemy korozji, albo tez konieczne sa reaktory odporne na dziala¬ nie cisnienia.Celem wynalazku jest unikniecie wad znanych rozwiazan. Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania cynku z materialów, zawierajacych cynk i zelazo, przewaznie tlenków, przez lugowa¬ nie goracym kwasem siarkowym w nadmiarze, przy czym po zakonczeniu lugowania lug zawiera wolny kwas siarkowy, oraz przez zmniejszanie kwasowosci lugu za pomoca tlenków zawierajacych cynk, 7. wytracaniem zelaza, kazdorazowo przy podwyzszonych temperaturach, w którym materia¬ ly, zawierajace cynk i zelazo luguje sie za pomoca roztworu zawierajacego 180 do 220 g/l HjSO* w temperaturach o zakresie od 95 do 100°C do obni¬ zenia zawartosci kwasu siarkowego do 20—60 g/l H?SO/„ przy czym po dodaniu jonów alkalicznych i/lub jonów amonowych dodaje sie, równiez w tem¬ peraturach od 95 do 100°C tlenki zawierajace cynk w takich ilosciach, ze stezenie kwasu siarkowego w zawiesinie obniza sie do ilosci nizszej 10 g/l H0SO4.Jako srodek lugujacy stosuje sie na przyklad powstajacy przy elektrolizie cynku kwas komoro¬ wy, który oprócz kwasu siarkowego zawiera okolo 40—60 g/l cynku i 2—3 g/l manganu.Kwas i material zawierajacy cynk i zelazo moga byc laczone jednoczesnie, w sposób ciagly lub por¬ cjami. Inny przyklad wykonania wynalazku prze¬ widuje umieszczanie kwasu w zbiorniku z miesza¬ dlem, doprowadzanie go do podwyzszonej tempera¬ tury i nastepnie dodawanie materialów, podlega¬ jacych lugowaniu, porcjami lub w sposób ciagly az do zmniejszenia zawartosci kwasu siarkowego do 20—60 g/l H2S04.Zgodnie z wynalazkiem korzystne jest obnizanie zawartosci kwasu siarkowego poczatkowo tylka 4 do stezenia w zakresie od 70 do 90 g/l, dla zapew¬ nienia potrzebnego stezenia kwasu siarkowego. Lu¬ gowanie nastepuje w sposób korzystny przy zasto¬ sowaniu srodka utleniajacego, takiego jak braun- 5 sztyn.Oddzielanie pozostalosci otrzymanej przy lugo¬ waniu, zawierajacej przede wszystkim olów, srebro, miedz i kwas krzemowy, jest korzystne dlatego, by zasadowy siarczan zelaza tworzacy sie podczas 10 nastepnego stopnia wytracania nie zawieral warto¬ sciowych skladników. Roztwór, powstajacy przy lu¬ gowaniu zawiera kwas siarkowy w ilosciach od 20—60 g/l H0SO/5, a jako glówne skladniki okolo 10—25 g/l zelaza i 120—160 g/l cynku. Do roztworu 15 dodaje sie jony alkaliczne i/lub jony amonowe, które moga byc wprowadzone w postaci soli lub zasad. Dzieki temu otrzymuje sie, wobec dodawa¬ nia tlenków, zawierajacych cynk az do spadku stezenia kwasu siarkowego ponizej 10 g/l, wytraco- 20 ne zelazo w postaci latwo oddzielajacych sie jaro- zytów, na przyklad NH^Fe^SO/sJ-j OHrJ.Zaleta tego sposobu jest to, ze przez wytracanie zelaza w postaci zawierajacego siarczany jarozytu uzyskuje sie mozliwosc regulowania zawartosci 25 siarczanu. Z prazona blenda cynkowa doprowadza sie mianowicie stale siarczan, chocby nawet w ma¬ lych ilosciach, tak, ze w ukladzie obiegu lugowa¬ nie/elektroliza, koncentracja siarczanu stale wzra¬ sta, bez stosowania jakichkolwiek srodków. Przy 30 wytracaniu zelaza w postaci jarozytu odprowadza sie jednak wlasnie tyle siarczanu, ze jego stezenie w obiegu pozostaje praktycznie stale.Przy wspomnianym powyzej wytracaniu, steze¬ nie zelaza w roztworze powinno spasc ponizej 35 1 g/l, gdyz w przeciwnym razie utrudnione jest filtrowanie lub osadzanie sie. Przez dalsze obniza¬ nie kwasowosci, odpowiednio do wartosci pH 3,3—4,0, korzystnie przez dodanie tlenku cynku, mozna wytracic dalsza ilosc zelaza, tak ze jego ste- 40 zenie obniza sie do niewielu mg/l. Dla elektroli¬ tycznego wytracania cynku roztwór, otrzymany zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku poddawa¬ ny jest elektrolizie.Sposób wedlug wynalazku jest objasniony na po- ** nizszych przykladach.Przyklad I. W zbiorniku lugu umieszczono 105 m3 kwasu komorowego o stezeniu kwasu 180 g/l i w przeciagu 20 minut dodano 12 t wypra¬ zonego materialu. Jednoczesnie ogrzano roztwór w do temperatury 95 do 100°C. Po 2 godzinach trwa¬ nia reakcji zawartosc kwasu zmniejszyla sie do 70 g/l, po czym dodano znowu 2,5 t prazonki.Po dalszej godzinie przebiegu reakcji zawartosc H2SO/, wynosila 39 g/l. 55 Po dodaniu potrzebnej do wytracania zelaza ilo¬ sci NH3 w postaci wody amoniakalnej, dodano w przeciagu okolo 3,5 godziny dalsze 3,5 t prazonki w siedmiu równych porcjach. Zawartosc kwasu wy¬ nosila potem 6 g/l H2SO4. Bezposrednio potem, 60 przy takiej samej temperaturze reakcji 95 do 100°C, wyregulowano koncowa wartosc pH na 3,3. Do tego celu uzyto dalsze 0,87 t prazonki.Prazonka miala nastepujacy sklad: w 60,7% Zn 9,6% Fe75 770 5 '¦'¦' Odfiltrowana pozostalosc zawierala: 11,0% Zn 29,8% Fe Wydajnosc cynku wyniosla 94,2%.Przyklad II. W zbiorniku lugu umieszczono 110 m3 kwasu komorowego o 180 g/l kwasu siarko¬ wego, a nastepnie dodano w przeciagu 30 minut 15,5 t wyprazonego materialu, przy czym jednocze¬ snie ogrzano roztwór do temperatury pracy 95 do 100°C. Po 4,5 godzinach trwania reakcji zawartosc kwasu zmniejszala sie do 52 g/l, po czym dodano amoniak w postaci wody amoniakalnej w ilosci potrzebnej do wytracania zelaza. Nastepnie podczas trwania reakcji dodawano w ciagu 4 godzin w rów¬ nomiernych odstepach czasu trzy porcje prazonki w lacznej ilosci 4,3 t, tak, ze na koniec uzyskano wartosc pH 3,3.Prazonka miala nastepujacy sklad: 59,5% Zn 10,1% Fe Odfiltrowana pozostalosc zawierala: 10,2% Zn 28,3% Fe Wydajnosc cynku wyniosla 93,9%. PL PL

Claims

1. Zastrzezenia patentowa 1. Sposób otrzymywania cynku z materialów, za¬ wierajacych cynk i zelazo, w zasadzie z tlenków, przez lugowanie goracym kwasem siarkowym w nadmiarze, przy czym po zakonczeniu lugowania lug zawiera wolny kwas siarkowy, oraz przez zmniejszenie kwasowosci lugu za pomoca tlenków, z wytracaniem zelaza, kazdorazowo przy podwyz¬ szonej temperaturze, znamienny tym, ze materialy zawierajace cynk i zelazo luguje sie za pomoca roztworu, zawierajacego 180 do 220 g/l H2SO/, w temperaturach o zakresie od 95 do 100°C az do ob- 6 • nizenia zawartosci kwasu siarkowego do 20—60 g/l H2SO/„ oraz ze po dodaniu jonów alkalicznych i/lub jonów amonowych dodaje sie, równiez w tem¬ peraturach od 95 do 100°C, w takich ilosciach tlen- 5 ki, zawierajace cynk, ze stezenie kwasu siarkowego w zawiesinie obniza sie do wartosci mniejszej od 10 g/l H2SO<.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do roztworu, zawierajacego kwas siarkowy dodaje sie 10 material, podlegajacy lugowaniu porcjami lub w sposób ciagly.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze roztwór, zawierajacy kwas siarkowy oraz material, podlegajacy lugowaniu laczy sie jednoczesnie, por- 15 cjami lub w sposób ciagly.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, 2 lub 3, znamienny tym, ze zawartosc kwasu siarkowego obniza sie poczatkowo z 180—220 g/l na 70—90 g/l.

5. Sposób wedlug co najmniej jednego z zastrz. 20 1—4, znamienny tym, ze lugowanie przeprowadza sie w obecnosci srodków utleniajacych, takich, jak braunsztyn.

6. Sposób wedlug co najmniej jednego z zastrz. 1—5, znamienny tym, ze po lugowaniu oddziela sie 25 nierozpuszczalna pozostalosc.

7. Sposób wedlug co najmniej jednego z zastrz. 1—6, znamienny tym, ze jony alkaliczne i/lub jony amonowe dodaje sie w takiej ilosci, by w ukladzie 30 obiegu lugowanie/elektroliza zachowana byla stala równowaga stezenia siarczanu.

8. Sposób wedlug co najmniej jednego z zastrz. 1—7, znamienny tym, ze w polaczeniu z obnize¬ niem sie zawartosci kwasu siarkowego w zawiesi- 35 nie do ponizej 10 g/l H2S04 doprowadza sie wartosc pH do 3,3^,0.

9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze ustalanie wartosci pH w zakresie od 3,3 do 4,0 przeprowadza sie za pomoca tlenku cynku. PL PL