PL81925B1 - Method of removing dissolved ferric iron from iron-bearing solutions[us3781405a] - Google Patents

Description

Sposób wydzielania zelaza z roztworów zawierajacych rozpuszczalne zwiazki zelaza i innych metali Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania zelaza z roztworów zawierajacych rozpuszczalne zwiazki zelaza i innych metali, zwlaszcza z roztwo¬ rów zawierajacych siarczany i chlorki metali.Sposób ten ma zastosowanie szczególnie do roz¬ tworów siarczanu cynku zawierajacych rozpusz¬ czone zelazo, uzyskanych przez wylugowanie w roztworach kwasu siarkowego resztek lub kalcy- nowanych koncentratów cynku o znacznej zawar¬ tosci zelazianu cynku, a takze do oddzielania ze¬ laza od roztworów siarczanów lub chlorków zawie¬ rajacych cenne metale jak nikiel, kobalt i miedz, przy czym moze byc stosowany nie tylko do roz¬ tworów o malej zawartosci rozpuszczonego zelaza, lecz takze do roztworów o znacznej koncentracji zelaza, na przyklad powyzej 30 gramów na litr.Przy odzyskiwaniu takich metali jak kobalt, miedz, nikiel i cynk z rud, koncentratów i innych surowców, niezbedne jest czesto wydzielenie roz¬ puszczonego zelaza z siarczanowych lub chlorko¬ wych roztworów metali, gdyz rozpuszczone zelazo zaklóca poszczególne etapy odzyskiwania.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wy¬ dzielania rozpuszczonego zelaza z roztworów zawie¬ rajacych zelazo, a szczególnie z siarczanowych lub chlorkowych roztworów metali.Cel wynalazku osiagnieto przez to, ze wskaznik . pH pulpy, otrzymanej w wyniku dzialania czynni¬ kiem neutralizujacym na roztwór zawierajacy roz¬ puszczone zwiazki zelaza, utrzymywany jest w gra- 15 20 25 nicach 1,5—4,0, stezenie rozpuszczonego zelaza w tej pulpie utrzymywane jest w wysokosci nie wiekszej niz 5 g/l, a temperatura pulpy utrzymywana jest w granicach od 50°C do temperatury wrzenia pul¬ py przy cisnieniu atmosferycznym.Korzystnie jest gdy wskaznik pH tak otrzyma¬ nej pulpy utrzymuje sie w granicach 1,7—3,5, a naj¬ korzystniej w granicach 2,0—3,0, przy czym kon¬ centracja zelaza w roztworze wynosi ponizej 1 g/l, a temperature pulpy utrzymuje sie w granicach 65°C—95°C.Sposób wedlug wynalazku objasniony jest blizej na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat postepowania przy wstepnej neutralizacji roztworu, fig. 2 — schemat postepowania przy przeciwprado- wym lugowaniu kalcynatem, fig. 3 — schemat pos¬ tepowania przy wspólpradowym lugowaniu kalcy- natu, a fig. 4 — schemat nieco odmiennego od po¬ wyzszych postepowania przy wstepnej neutralizacji roztworu.Sposób wedlug wynalazku objasniony jest rów¬ niez w przykladach podanych w dalszej czesci opisu.Jedna z mozliwosci prowadzenia procesu sposo¬ bem wedlug wynalazku polega na utrzymaniu sta¬ lej wielkosci przeplywu roztworu zawierajacego rozpuszczone zelazo do naczynia reakcyjnego. Wiel¬ kosc przeplywu okreslana jest stezeniem zelaza w roztworze i rozmiarem naczynia reakcyjnego.Ustalono na przyklad, ze przy naczyniu reakcyjnym 8192581925 3 o pojemnosci*3,7 1 staly przeplyw wielkosci 12—20 cm3/minute jest odpowiedni do roztworu o zawar¬ tosci zelaza 25 g/l. Wielkosc dodatku odpowiednie¬ go czynnika neutralizujacego w celu utrzymania wskaznika pH pulpy w granicach 1,5—4,0, kontro¬ lowana jest za pomoca znanej techniki.Ustalono na przyklad, ze dodatek czynnika neu¬ tralizujacego, w postaci zawiesiny drobnych czaste¬ czek w wodizie, mozna wygodnie kontrolowac za pomoca pompy dozujacej, regulowanej zastawki przeplywowej lub innego podobnego urzadzenia re¬ gulujacego strumien zawiesiny. Alternatywnie czyn¬ nik neutralizujacy mozna dodawac w postaci su¬ chych czasteczek, na przyklad za pomoca podaj¬ nika srubowego lub innego podobnego urzadzenia, przy czym wielkosc dodatku regulowana jest przez zmiane predkosci sruby. Wielkosc dozowania czyn¬ nika neutralizujacego mozna regulowac recznie lub za pomoca odpowiedniego urzadzenia uruchamia¬ nego *sygnalemn» regulatora pH, którego elektrody zanurzone sa^wTea^ujacej mieszaninie dla utrzy¬ mania pozadanej wielkosci pH.Sposób postepowania wedlug wynalazku nie ogra¬ nicza sie jednak do opisanych wyzej przykladów.Tak wiec sposób mozna równie dobrze realizowac utrzymujac stala wielkosc dodatku odpowiedniego czynnika neutralizujacego, a zmieniajac wielkosc przeplywu roztworu zawierajacego rozpuszczone ze¬ lazo, w celu utrzymania wskaznika pH mieszanki w granicach 1,5—4,0 o stezeniu zelaza w reagujacej mieszance nie wiekszym niz 5 g/l.Alternatywnie dla uzyskania zadanych warun¬ ków mozna regulowac zarówno wielkosc dodawa¬ nego roztworu zawierajacego rozpuszczone zelazo, jak i dodatek czynnika neutralizujacego.Ksztalt naczynia reakcyjnego nie jest istotny, wazne jest jednak, aby jego zawartosc mogla byc dostatecznie mieszana, umozliwiajac gwaltowne mieszanie skladników reagujacych. Naczynie winno byc takze wyposazone w srodki umozliwiajace pod¬ grzanie mieszaniny reagujacej i utrzymanie jej temperatury na zadanej wysokosci.Pulpy otrzymane w procesie wedlug wynalazku moga byc latwo flokulowane przez dodanie odpo¬ wiedniego czynnika flokujacego. Ustalono na przy¬ klad, ze odpowiedni efekt spelnia dodatek flokula- tora w postaci poliakryloamidu o wysokim ciezarze molekularnym w ilosci okolo 0,09 kg na 1 tone stalych czesci. Poddana flókulacji pulpa osadza sie gwaltownie, a osadzone stale czasteczki posiadaja dobre wlasciwosci filtracyjne. Na przyklad stosujac roztwory siarczanowe uzyskano poczatkowa wiel¬ kosc osadzania sie flokulowanych pulp do 6 cm/mi¬ nute a stopien filtracji do 118,3 kg/dcm2 suchych czasteczek dziennie. Dla roztworów chlorkowych uzyskano „wielkosc osadzania do 20 cm/minute a wielkosc filtracji do okolo 193 kg/dcm2 suchych czasteczek dziennie.Fizyczna postac osadu wydaje sie miec wplyw na jego gestnienie i wlasnosci filtracyjne. Ustalono na przyklad, ze nadmierne mieszanie Wywiera ujemny wplyw na wielkosc osiadania i filtracji.Przy roztworach chlorkowych dodatek niewielkiej ilosci siarczanu wywiera korzystny wplyw na szyb¬ kosc osiadania. 4 Sklad Chemiczny wydzielonego zelaza zmienia sie znacznie w zaleznosci od rodzaju roztworu wskaz¬ nika pH, temperatury wydzielania oraz od rodzaju i skladu chemicznego zastosowanego neutralizatora, s Sposób wydzielania zelaza nadaje sie do ciaglego stosowania w jednym lub wiecej naczyniach, moze jednak byc stosowany takze przy jednorazowo od¬ mierzonych dawkach.Sposób wedlug wynalazku mozna szczególnie ko¬ rzystnie stosowac przy hydrometalurgicznym uzys¬ kiwaniu cynku. Jako surowiec do produkcji cynku stosuje sie najczesciej kalcynowane tlenki, wypro¬ dukowane przez prazenie koncentratów siarczku cynku.Chociaz procedury stosowane dla wylugowania takich koncentratów siarczku cynku ze zuzytych elektrolitów róznia sie w poszczególnych zakladach, jednak wszystkie te procedury posiadaja pewne wspólne cechy. Tak wiec przebieg lugowania jest starannie kontrolowany w celu uzyskania maksy¬ malnego nasycenia rozpuszczonym cynkiem a zara¬ zem minimalnego stezenia rozpuszczonego zelaza.Lugowanie kalcynatu mozna przeprowadzac daw¬ kami lub metoda ciagla, z pradem lub w przeciw- pradzie iw temperaturze 40°C—100°C. Podczas eta¬ pu lugowania, nierozpuszczone resztki, koncowe resztki produkcji fabrycznej, oddzielane sa od roz¬ tworu lugowego, który zostaje nastepnie oczyszczo¬ ny w procesach produkcyjnych, a cynk uzyskuje sie za pomoca elektrolizy.Podczas spiekania koncentratu siarczku cynku, czesc cynku wchodzi w reakcje z kazda postacia obecnego zelaza, tworzac zelazian cynku. Przebieg zwyklego lugowania stosowanego w zakladach pro¬ dukujacych cynk jest starannie kontrolowany w celu unikniecia rozpuszczenia duzych ilosci zela¬ za. Dzieje sie tak z powodu trudnosci zwiazanych z wydzieleniem rozpuszczonego zelaza z roztworu siarczku cynku. W wyniku tego, bardzo malo zela- zianu cynku obecnego w kalcynacie ulega rozpusz¬ czeniu i znajduje sie on potem w pozostalych resz¬ tkach cynku. W rezultacie, calkowity uzysk cynku z lugowanego kalcynatu, otrzymany w elektrolitycz¬ nych wytwórniach cynku, waha sie zwykle w gra¬ nicach 87%—93%, p glównie od ilosci siarczku cynku wytworzonego w etapie spiekania.Sposób wedlug wynalazku umozliwia wypraco¬ wanie nowych i zmodyfikowanie istniejacych pro¬ cesów obróbki kalcynatów i poprodukcyjnych odpa¬ dów cynku, przy czym mozna takze rozpuscic zela¬ zian cynku i uzyskany roztwór dostatecznie oczys¬ cic. Rozpuszczone zelazo mozna oddzielic od roztwo¬ ru siarczku cynku, nastepnie roztwór ten oczyscic i otrzymac cynk za pomoca elektrolizy. W rezulta¬ cie calkowity uzysk cynku z lugowania kalcynatu mozna zwiekszyc z zakresu 87%—93% do zakresu 95%—99%.Wynalazek mozna z powodzeniem stosowac przy roztworach zawierajacych rozpuszczone zelazo wyt¬ worzone przez lugowanie z roztworu kwasu siarko¬ wego resztek cynku o nadmiernej zawartosci zela- zianu cynku, w temperaturze zblizonej do punktu wrzenia. Otrzymany roztwór zawierac bedzie siar¬ czan zelaza, siarczan cynku oraz rozpuszczone za- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6081925 5 nieczyszczenia jak arsen, antymon, german i fluor.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie szczególnie do zasadniczo calkowitego usuwania zelaza z lugo¬ wanych roztworów. Jedna z mozliwosci realizowa¬ nia wynalazku zilustrowasna jest na fig. 1.Dla zmniejszenia ilosci czynnika neutralizujacego dodawanego na etapie wytracania zelaza, pozadane jest neutralizowanie odpowiednim neutralizatorem nadmiaru kwasu pozostalego po etapie lugowania.Efekt ten mozna otrzymac przez uzycie kalcynatu lub innego odpowiedniego czynnika neutralizujace¬ go w etapie wstepnej neutralizacji jak to pokazano na fig. 1. Pozostalosci resztek zelaza lub nierozpu- szczonego kalcytu, powstale po etapie wstepnej neutralizacji, mozna ponownie wprowadzic do cyklu produkcyjnego na etapie lugowania resztek, w celu poddania dalszej obróbce.Po wytraceniu calkowitej ilosci rozpuszczonego zelaza z lugowanego roztworu resztek lub odpadów poprodukcyjnych, czesciowo oczyszczony roztwór mozna ponownie wlaczyc do cyklu elektrolizy w celu dalszego oczyszczania i odzysku zawartego w nim cynku.W innym przykladzie zastosowania sposobu wedlug wynalazku, wylugowanie kalcynatu mozna wykonac metoda przeciwpradowa, przez co utys¬ kuje sie dzialanie na zasadniczo caly zelazian cynku zawarty w kalcynacie. Na fig. 2 pokazano jedna z wersji takiego postepowania.W postepowaniu tym wykorzystany elektrolit reaguje z nadmiarem kalcynatu w obojetnym eta¬ pie lugowania, który odbywa sie przy utrzymaniu pH w granicach 3,5—5,5. Po zageszczeniu lub od¬ dzieleniu stalych czesci w typowym postepowaniu, roztwór poddany zostaje odpowiedniemu oczyszcze¬ niu przecl elektrolitycznym odzyskaniem cynku.Otrzymane w obojetnym etapie lugowania stale czesci zawierajace nierozpuszczony tlenek cynku, zelazian cynku i wszelkie zanieczyszczenia wytra¬ cone podczas tego etapu, poddane sa lugowaniu kwasem przy zastosowaniu zuzytego elektrolitu, który mozna wzmocnic dodatkiem kwasu siarko¬ wego. Temperatura, czas retencji i stezenie kwasu podczas etapu lugowania mocnym kwasem sa tak dobrane, ze zasadniczo wszystek zelazian cynku za¬ warty w kalcynacie wprowadzonym do etapu lugo¬ wania zostaje rozpuszczony. Koncowa kwasowosc powyzej 20 g/l, czas retencji wiekszy od dwóch godzin oraz temperatura pomiedzy 65°C a punktem wrzenia roztworu pod cisnieniem atmosferycznym stanowia wystarczajace warunki dla otrzymania roztworu zelazianu cynku. Wszystkie stale czesci tlenku cynku pozostale z etapu lugowania zostaja w tych warunkach latwo rozpuszczone.W przypadku koniecznosci oddzielenia nieroz- puszczonych stalych czesci, na przyklad przez za¬ geszczanie i/lub filtrowanie, roztwór moze przejsc przez wstepny etap neutralizacji, w którym nad¬ miar kwasu powstaly po etapie lugowania mocnym kwasem, moze zostac zneutralizowany odpowiednim czynnikiem neutralizujacym, na przyklad kalcyna- tem. Pozostalosci lub nierozpuszczony kalcynat po¬ zostaly po etapie wstepnej neutralizacji, mozna zbierac na przyklad w postaci zageszczonego pro¬ duktu dolnego i ponownie wprowadzac do cyklu 6 produkcyjnego na etapie lugowania mocnym kwa¬ sem. ~ Roztwór lugu zawierajacy rozpuszczone zUazo, siarczan cynku i inne zanieczyszczenia rozpuszczone 5 podczas etapu lugowania kwasem zostaje nastepnie poddawany^ etapowi oczyszczania z zelaza. Podczas tego etapu rozpuszczone zelazo wytracone jest za pomoca odpowiedniego czynnika neutralizujacego, którym w tym przypadku jest kalcynat. Wytracone zelazo zostaje oddzielone, na przyklad przez za^ geszczenie i przefiltrowanie, przy czym zarówno produkt zageszczony jak i produkt filtracji moga byc ponownie wlaczone do dowolnego etapu lugo¬ wania w celu dalszego ich oczyszczenia.Wraz z wytraconymi osadami zelaza usuwane sa z roztworu znaczne ilosci arsenu, antymonu, ger¬ manu i fluoru. Wszystkie te pierwiastki sprawiaja szczególnie duzo klopotu przy elektrolitycznym odzyskiwaniu cymku, wiec mozliwosc usuniecia ich z roztworu stanowi wazna zalete sposobu wedlug wynalazku. W pewnych okolicznosciach opisany wy¬ zej sposób usuwania tych pierwiastków z roztworu stanowi jedyna mozliwosc eliminowania ich z obie¬ gu lugowania.Na przyklad wlasciwosc A osadu zelaza polegajaca na usuwaniu z lugowanego roztworu zanieczyszczen takich jak arsen, antymon, german i fluor jest szczególnie wazna w schemacie postepowania przedstawionym na fig. 2. Dzieje sie tak dlatego, ze zanieczyszczenia wytracone podczas etapu obo¬ jetnego lugowania maja tendencje do ponownego rozpuszczania sie w mocnym kwasie lugujacym i gdyby nie istniala mozliwosc usuniecia tych za¬ nieczyszczen podczas etapu wydzielania zelaza, powstaloby znaczne ich stezenie w obiegu lugo¬ wania.Kalcynat mozna równiez lugowac stosujac poste¬ powanie wspólpradowe lub czesciowo wspólprado- we, co pozwala na uzyskanie znacznego stopnia rozpuszzcenia zelazianu cynku zawartego w kalcy¬ nacie. Na fig. 3 uwidoczniono jedna z mozliwosci tego rodzaju lugowania kalcynatu. W postepowaniu zilustrowanym na fig. 3, kalcynat poddawany jest lugowaniu w wykorzystanym elektrolicie, wzmoc¬ nionym jesli trzeba mocnym kwasem siarkowym w temperaturze pomiedzy 65°C a punktem wrzenia przy cisnieniu atmosferycznym. Ilosci kalcynatu, zuzytego elektrolitu i mocnego kwasu siarkowego sa tak dobrane, ze wolna kwasowosc przy koncu etapu lugowania przekracza 20 g/l, a najkorzystniej przekracza 35 g/l, co powoduje rozpuszczenie zela¬ zianu cynku zawartego w kalcynacie. Dla rozpusz¬ czenia zelazianu cynku potrzebny jest zwykle czas retencji powyzej dwóch godzin. W tych warunkach tlenek cynku zawarty w kalcynacie zostaje latwo rozpuszczony.Po oddzieleniu nierozpuszczonych resztek na przyklad przez zageszczenie i/lub filtrowanie, nad¬ miar kwasowosci roztworu lugowego mozna zneu¬ tralizowac najkorzystniej przez dodanie nowego kalcynatu podczas etapu wstepnego neutralizowa¬ nia. Nierozpuszczony kalcynat oraz resztki z kalcy¬ natu dodanego na tym etapie mozna zebrac na przyklad jako produkt zageszczony i dodac ponow¬ nie do cyklu produkcyjnego w etapie lugowania. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6081 925 7 Roztwór zawierajacy zelazo rozpuszczone w eta¬ pie lugowania przechodzi nastepnie do etapu oczy¬ szczania z zelaza. Na tym etapie rozpuszczone zela¬ zo zostaje wytracone droga dzialania na roztwór odpowiedniego czynnika neutralizujacego, na przy¬ klad kalcynatu. Wytracone zelazo zostaje nastepnie oddzielone przykladowo za pomoca zageszczania i filtracji produktu zageszczonego. Zageszczony pro¬ dukt i produkt filtracji poddawane sa nastepnie dodatkowemu oczyszczaniu przed odzyskaniem za¬ wartego w nich cynku za pomoca elektrolizy.W opisanym powyzej, a przedstawionym na fig. 3 postepowaniu przy lugowaniu kalcynatów, wiek¬ szosc kalcynatu dodawana jest poczatkowo do eta¬ pu lugowania w mocnym kwasie, a tylko stosunko¬ wo mala jego ilosc dodawana jest na etapie wstep¬ nej neutralizacji.Wiekszosc przeznaczonego do lugowania kalcyna¬ tu mozna równiez dodac poczatkowo do etapu wstepnej neutralizacji w postepowaniu przedsta¬ wionym na fig. 4, nie dodajac juz nic do etapu lugowania mocnym kwasem. Nastepnie w etapie zageszczania nierozpuszczone stale czesci sa prze¬ kazywane ponownie do lugowania silnym kwasem w celu rozpuszczenia pozostalosci tlenku cynku wraz z zelazianem cynku znajdujacym sie poprzed¬ nio w kalcynacie. Pod innymi wzgledami schemat ten podobny jest do przedstawionego na fig. 3.Tak wiec, zaleznie od okolicznosci natury ekono¬ micznej, na etapie wstepnej neutralizacji przed¬ stawionym na fig. 3, mozna poczatkowo dodac wiekszosc lub kazda inna proporcje kalcynatu przeznaczonego do obróbki. Niezaleznie od propor¬ cji kalcynatu dodawanego do etapu wstepnej neu¬ tralizacji, ten sposób fugowania kalcynatu pozwala na wytworzenie odpowiedniego roztworu do zasto¬ sowania w niniejszym wynalazku.Lugowanie kalcynatu i resztek oraz wytracenie rozpuszczonego zelaza z roztworów lugowych, opi¬ sane powyzej, a przedstawione na fig. 1, 2 i 3, dotyczy postepowania ciaglego jako najdogodniej¬ szej technologii, moze byc równiez skuteczne przy obróbce odmierzonymi partiami.Postepowanie opisane w tresci, a zilustrowane na fig. 1, 2 i 3, obejmuje oddzielenie nierozpusz- czonych stalych czesci pozostalych po etapie lugo¬ wania mocnym kwasem. Oddzielenie tych czesci jest wymagane poniewaz zawieraja one prawie wszystek olów, srebro i zloto znajdujace sie w lu¬ gowanym kalcynacie lub resztkach. Jezeli jednak ilosci tych metali zawarte w nierozpuszczonych czastkach sa zbyt male, aby uzasadnic ich oddzie¬ lenie od roztworu lugowego, etap oddzielania mozna wyeliminowac z opisanego postepowania.Podczas lugowania resztek cynku lub kalcynatów i oczyszczania roztworów lugowych, zawierajacych rozpuszczone zelazo, mozna uzyskac zwiazki zela¬ zawe, które nastepnie mozna utlenic w zwiazki ze¬ lazowe przy zastosowaniu jednego z wielu znanych sposobów.Otrzymany osad zelaza zawiera zwykle nieco cynku, którego ilosc zalezna jest od wskaznika pH osadu, rodzaju czynnika neutralizujacego, wlasnosci filtracyjnych osadu i stopnia mozliwosci wyplu¬ kania. 8 Przykladowo, przy zastosowaniu jako czynnika neutralizujacego, kalcynatu o zawartosci 58% Zn i 9% Fe, uzyskano osad o nastepujacym skladzie: ogólna ilosc cynku 4%—13% 5 cynk rozpuszczalny w wodzie 0,1%—2,0% cynk ferrytyczny 4%—8% Fe 38 S04 9%^18% H20 34%—38% 1Q Najnizsza próbe chemiczna S04 stwierdzono w próbkach wytraconych w temperaturze 95°C.Nalezy zauwazyc, ze stosunkowo duza ogólna za¬ wartosc cynku, w wymienionym wyzej osadzie z roztworu siarczanowego, nalezy przypisac zasto- 15 sowaniu kalcynatu o regulowanym wskazniku pH, zawierajacego znaczne ilosci zelazianu cynku. Przy omawianych wielkosciach pH zelazian cynku nie jest rozpuszczalny i znajduje sie w osadzonych sta¬ lych czesciach. 20 W pewnych przypadkach korzystne jest ponowne rozpuszczanie osadu w rozcienczonym kwasie. Taki etap ponownego rozmieszania osadu, majacy na celu zmniejszenie ubytku cynku w osadzie zelaza, miesci sie takze w zakresie sposobu wedlug wy- 25 nalazku.Najbardziej odpowiedni czynnik neutralizujacy bedzie sie zmieniac zaleznie od szczególnych wa¬ runków. W hydrometalurgii cynku odpowiednimi neutralizatorami sa na przyklad opary tlenku cyn- 30 ku, kalcynaty tlenku, krzemian cynku, weglan cynku, zasadowy siarczan cynku lub wapien. Usta¬ lono, ze szczególnie odpowiednim neutralizatorem jest kalcynat tlenku wytworzony przez prazenie koncentratu siarczanu cynku w prazalniczym piecu 35 dla plynów.Czynnik neutralizujacy mozna dodawac w postaci papki lub w stanie wysuszonym, przy czym wydaj¬ nosc jego bedzie wieksza jesli bedzie bardziej roz¬ drobniony. 40 Rozpuszczone zelazo mozna równiez wydzielac z roztworów chlorowych lub z roztworów zawiera¬ jacych zarówno chlorki jak i siarczki. Jeden z ta¬ kich roztworów mozna na przyklad sporzadzic przez lugowanie w kwasie solnym laterytów zawie- 45 rajacych nikiel.Otrzymany roztwór zawierac bedzie chlorek zela¬ zowy, chlorek i rozpuszczone zanieczyszczenia, jak na przyklad magnez.Zasadniczo calosc rozpuszczonego zelaza mozna 50 wytracic przez dodanie odpowiedniego czynnika neutralizujacego, na przyklad tlenku magnezu. Nas¬ tepnie osad zelazny mozna oddzielic za pomoca znanego typowego postepowania, a z roztworu takze w znany sposób wydzielic magnez i odzyskac nikiel. 55 Opisane wyzej postepowanie moze wydawac sie fachowcom podobne pod niektórymi wzgledami do stosowanego w wielu zakladach produkujacych cynk sposobu lugowania kalcynatów w kierunku pod prad. eo Glówna i wazna róznice w obecnym schemacie postepowania stanowi zastapienie zwyklego etapu lugowania przez bardziej agresywne lugowanie kwasem w celu rozpuszczenia zelazianu cynku za¬ wartego w kalcynacie. Nastepnie mozna zastosowac os etap wstepnej neutralizacji w celu zredukowania81925 9 kwasowosci roztworu lugowego, oraz etap oczysz¬ czania zelaza, podczas którego rozpuszczone zelazo zostaje wytracone zgodnie ze sposobem wedlug wy¬ nalazku.Calkowity uzysk otrzymany wedlug tego poste¬ powania powinien wynosic 96%—&8% w porówna- niu_z uzyskiem 87%—98% otrzymanym sposobami tradycyjnymi.Ponizej podane sa przyklady zastosowania spo¬ sobu wedlug wynalazku.Przyklad I. Surowiec zawierajacy 21,5% Zn i 31,0% Fe poddano lugowaniu w rozcienczonym kwasie siarkowym o temperaturze 90°C w ciagu 6 godzin. Po tym czasie, roztwór pozostawiono do odstania a nastepnie zlano roztwór lugowy znajdu¬ jacy sie ponad stalym osadem. Roztwór lugowy posiadal nastepujacy sklad; Zn 23,0 g/l, Fe3+25,0 g/l, H2S04 15,5 g/l, As 196 mg/1. Sb 5,0 mg/1 Ge 0,07 mg/l, F 5,0 mg/l.Roztwór lugowy byl stale pompowany z predkos¬ cia okolo 2 l/godzine do pierwszego z trzech ogrze¬ wanych para i mechanicznie mieszanych naczyn reakcyjnych z nierdzewnej stali, ustawionych szere¬ gowo w ten sposób, ze pulpa z pierwszego naczynia przelewala sie do drugiego, a z drugiego naczynia do trzeciego naczynia. Pojemnosc kazdego z naczyn wynosila 6,3 litra.Papke o zawartosci 500 g/l, 35° spieczonego kal- cynatu o rozdrobnieniu 74 a zawieszona w roztwo¬ rze siarczanu cynku o zawartosci cynku 110 g/l, dozowano za pomoca podajnika kubelkowego do pierwszego naczynia reakcyjnego. Papka neutrali¬ zujaca kontrolowana byla sygnalem z miernika pH, którego elektrody umieszczone byly w pierwszym naczyniu reakcyjnym. Analiza kalcynatu byla nas¬ tepujaca: Zn 5.8%, Fe 9,1%, Pb 1,7%.Temperatura wszystkich trzech naczyn i ich za¬ wartosci utrzymywana byla w wysokosci 70°C przez regulowanie doplywu pary do ich plaszczów. Dzia¬ lanie zaworów regulujacych doplyw pary bylo ste¬ rowane automatycznie termometrami kontaktowymi zawieszonymi w kazdym naczyniu.Stopien pH pulpy w pierwszym naczyniu utrzy¬ mywany byl w wysokosci 2,4 przy temperaturze 70°C.Postepowanie trwalo przez 10 godzin przy zacho¬ waniu stalych warunków. Próbki pulpy pobrano z trzech naczyn, zmierzono ilosc czynnika flokula- cyjnego oraz przeprowadzono próby osiadania i fil¬ tracji Przy dodatku czynnika flokulacyjnego w ilosci 0,092 kg/tone stalych czesci, uzyskano dla próbek z pierwszego naczynia poczatkowa wielkosc osia¬ dania 3 cm/minute, dla próbek z drugiego naczynia 2,3 cm/minute i dla próbek z trzeciego naczynia 1,9 cm/minute. Poddane wytracaniu próbki pozo¬ stawiono nastepnie do odstania przez noc, zlano ciecz sklarowana nad osadem i przeprowadzono próby filtracji zageszczonej pulpy. 10 W temperaturze otoczenia i przy cisnieniu 510 mm slupa rteci^otrzymano nastepujace ilosci pulpy o ciezarze wlasciwym 1,4, zmierzonym przy zasto¬ sowaniu lejka Buchnera o srednicy 12,5 cm: 107,5 5 kg/dcm2 dziennie suchych czesci stalych na 5 mm , grubosci zbitej w twarda mase pulpy z pierwszego naczynia; 75,5 kg/dcm2 dziennie suchych czesci sta¬ lych pulpy z drugiego naczynia i 59,3 kg/dcm2 dziennie suchych czesci stalych pulpy z trzeciego 10 naczynia. .Przefiltrowane czesci stale przeplukano, wysu¬ szono i poddano analizie. Czesci stale ze wszystkich trzech naczyn posiadaly bardzo podobny sklad.Przecietny ich sklad byl nastepujacy: Zn (osad) 15 7,9%, Zn (roztwór) 0,33%, Fe 40,0%, S04 16,5%, As 0,25%, Ge 0,0005%, Cl 0,004%, Na 0,11%, K, 0,10%, NH4 — nie wykryto.Stezenie zelaza w produktach filtracji z trzech naczyn wynosilo odpowiednio: 1, 2, 0,8 i 0,7 g/l. 20 Pod innymi wzgledami sklad produktów filtracji ze wszystkich trzech naczyn byl bardzo podobny.Przecietna mieszanka miala nastepujacy sklad: Zn 80, 0 g/l, As 0,4 mg/l, Sb 0,9 mg/l, Ge 0,05 mg/l, F 3,4 mg/l. Zuzycie kalcynatu wynioslo 2,8 grama 25 na 1 gram wytraconego zelaza.1' Przyklad II. Przeprowadzono szereg ekspery¬ mentów przy zastosowaniu wyposazenia opisanego w przykladzie I. Roztwór podobny jak w przykla¬ dzie I pompowano do pierwszego naczynia z pred- 30 koscia 40, 60 lub 80 cm3/minute. Wskaznik pH pulpy utrzymywany byl na poziomie 2,4, 2,7 lub 3,0 a jej temperatura odpowiednio w wysokosci 50°C, 70°C lub 90°C.Próby osiadania i próby filtracji podobne do 35. przeprowadzonych w przykladzie I zostaly dokonane na próbkach pobranych z pierwszego naczynia. Wy¬ niki tych prób wraz z wynikami chemicznych prób roztworu i stalych czesci oraz innymi danymi, ze¬ stawione sa w tabeli 1. 40 Przyklad III. Stosujac sprzet opisany w przy¬ kladzie I dokonano badania podawanego roztworu nastepujacym skladzie: Zn 113,4 g/l, Fe3+7,2 g/l, Fe2+0,18 g/l, i H2SO4 17,8 g/l. Roztwór ten pompo¬ wano do pierwszego naczynia z predkoscia 160 cm3/ 45 /minute zachowujac nominalny czas retencji 39 minut na jedno naczynie.Tak jak w przykladzie I, wskaznik pH pulpy w pierwszym naczyniu utrzymywany byl na pozio¬ mie 2,4 przez automatyczne dodawanie plynnego 50 prazonego kalcynatu zawieszonego w roztworze siarczanu cynku.Temperature trzech naczyn utrzymywano w wy¬ sokosci 70°C. Po kilkugodzinnym przebiegu dziala¬ nia, gdy utrwalily sie stale warunki, pobrano prób-. 55 ki z trzech naczyn. Dodano czynnik wywolujacy flokulacje i przeprowadzono próby na osiadanie.Poczatkowe osiadanie próbek z naczyn 1, 2 i 3 wy¬ nosilo odpowiednio 1,5, 1,8 i 2,0 cm/minute.81 925 11 U Tempe¬ ratura °C 95 95 70 70 70 50 95 95 70 70 95 95 95 70 70 PH ^^ 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,7 2,7 2,7 2,7 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Czas retencji w godzi¬ nach 1,35 2,70 1,35 1,75 2,70 1,8 1,35 2,70 1,35 2,70 1,35 1,8 2,70 1,35 2,70 Stopien osiadania cm/minute 3,3 2,1 1,4 1,8 2,3 slaby 2,5 2,0 1,3 1,8 5,3 5,3 2,4 3,2 5,7 Tabele Stopien filtracji l/dcm2/mi- nute 0,069 0,041 0,037 0,028 0,061 — 0,061 0,110 0,117 0,113 0,020 0,t)37 0,033 0,069 0,094 i 1 % sklad wyplukanych czesci stalych Calko- wity Zn 9,2 8,2 8,0 4,9 0,8 14,3 10,5 — 8,6 8,4 8,9 12,6 11,9 10,7 9,4 Roztwór wodny Zn 0,7 0,6 0,3 0,2 0,3 3,1 0,7 — 0,9 0,91 0,72 0,54 0,50 1,46 1,7 Fe 41,0 41,1 40,0 40,2 38,6 29,3 39,5 — 39,6 38,2 38,9 40,0- 41,0 39,7 40,0 so4 12,5 12,1 16,5 — 17,9 27,5 9,9 — 14,9 13,9 13,2 10,1 9,6 11,8 12,4 Sklad produktu filtracji-g/1 Fe3+ 0,7 . 0,4 1,2 0,4 1,0 1,8 0,1 0,5 0,3 0,8 0,5 0,4 0,2 0,1 0,1 Osad pulpy zostal przefiltrowany, przeplukany, wysuszony i poddany analizie. Próby chemiczne produktu filtracji i stalych czesci zestawiono w tabeli 2.Tabela 2 25 Naczynie nr Produkt filtr.: Fe3+ [g/l] Fe2+ ¦ . Zn Czesci stale [%]: ogólny % Zn wodny roztwór Zn Fe so4 1 1,5 0,45 133,0 9,7 1,0 29,4 25,2 2 1,4 0,48 135,0 8,4 0,20 30,7 26,5 3 '| 1,0 0,45 127,2 8,8 0,6 30,2 26,9 Przyklad IV. Przygotowano syntetyczny roz¬ twór mieszanki podobnej do mieszanki jaka mogla¬ by zostac wyprodukowana przez lugowanie laterytu zawierajacego nikiel w kwasie chlorowodorowym.Roztwór ten mial nastepujacy sklad: Ni 7,4 g/l, skladniki zelazowe 54,0 g/l, Mg 30,0 g/l, HC1 7,7 g/l.Roztwór ten odmierzono w stalej dawce 37 cm3/ /minute do 5 litrowej zlewki gdzie byl stale mie¬ szany. Zlewka wyposazona byla w rure syfonowa utrzymujaca staly poziom. Zawiesine wodna mialko rozdrobnionego tlenku magnezu dodawano recznie w ilosci niezbednej do utrzymania w zlewce wskaz¬ nika pH pulpy w granicach 2,1—2,3. Temperature pulpy utrzymywano w wysokosci 70°C przez usta¬ wienie zlewki na goracej plytce, regulowanej ter¬ mostatem.Po kilku godzinach dzialania i po utrwaleniu sta¬ lych wairuników pobrano próbki pulpy, dodano do nich niewielka ilosc czynnika wywolujacego floku- lacje, a nastepnie przeprowadzono badania osiada¬ nia i filtracji.Uzyskano poczatkowa wielkosc osiadania do 4 cm/minute a wielkosc filtracji osadu pulpy mies¬ cila sie w granicach 107—183 kg/dcm2 dziennie su- 35 4D 45 50 55 60 chych czesci stalych przy cisnieniu 508 mm slupka rteci.Uzyskano nastepujace wyniki analizy wypluka¬ nych i wysuszonych stalych czesci: Ni 0,18%, Mg 0,72%, Fe 43,8%, Cl 4,2%. Analiza produktu filtracji dala nastepujacy wynik: Fe3+0,65 g/l, Ni 4,4 g/l, Mg 33 g/l.Przyklad V. Przez rozpuszczenie stalych czes¬ ci, wytraconych w przykladzie I w kwasie chloro¬ wodorowym, uzyskano syntetyczny roztwór zawie¬ rajacy zarówno jony S04 jak i Cl. Sklad filtrowa¬ nego roztworu byl nastepujacy: Fe3+23,4 g/l, S04 22,1 g/l, wolny HC1 6,7 g/l.Roztwór ten dozowany byl ze stala predkoscia 25 cm3/minute do 5 litrowej zlewki zaopatrzonej w rurke syfonowa utrzymujaca staly poziom.W zlewce tej roztwór byl stale mieszany. Zawie¬ sine wodna mialko rozdrobnionego tlenku magnezu dodawano recznie w ilosci niezbednej do utrzyma¬ nia w zlewce wskaznika pH pulpy w granicach 2,3—2,5. Temperature pulpy utrzymywano w wyso¬ kosci 70°C.Po kilku godzinach i po ustaleniu sie warunków, pobrano próbki pulpy, dodano niewielka ilosc czyn¬ nika wywolujacego flokulacje, a nastepnie prze¬ prowadzono badania osiadania i filtracji. Uzyskano poczatkowa wielkosc osiadania do 10 cm/minute a wielkosc filtracji osadu pulpy w granicach 86—183 kg/dcm2 dziennie suchych czesci stalych przy cis¬ nieniu 508 mm slupka rteci.Analiza wyplukanych i wysuszonych czesci sta¬ lych wypadla nastepujaco: Fe 47,0%, Cl 1,0%, S04 10,2%.Stezenie zelaza w produkcie filtracyjnym wyno¬ silo 0,085 g/l. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wydzielania zelaza z roztworów za¬ wierajacych rozpuszczalne zwiazki zelaza i innych metaM, w kltórym na roztwór znajdujacy sjie w na¬ czyniu dziala sie czynnikiem neutralizujacym w ce-*81925 13 lu wytracenia zelaza w postaci pozwalajacej' sie latwo oddzielic, znamienny tym, ze wskaznik pH taik otrzymanej pulpy utrzymuje sie w .granicach 1,5—4,0, stezenie rozpuszczonego w tej pulpie ze¬ laza utrzymuje sie na poziomie nie wiekszym niz 5 g/l, a temperature pulpy utrzymuje sie w gra¬ nicach od 50°C do punktu wrzenia pulpy przy cisnieniu atmosferycznym.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako czynnik [neutralizujacy stosuje sie tlenek cyn¬ ku, tlenek magnezu, kalcynat tlenku cynku, krze¬ mian cynku, weglan cynku, zasadowy siarczan cyn¬ ku lub wapien.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze roztwóir zawierajacy rozpuszczony zwiazek zelazo¬ wy i odpowiedni czynnik neutralizujacy wprowa¬ dza sie do naczynia w kontrolowanych dawkach przy równoczesnym mieszaniu /tak, ze wskaznik pH uzyskamej pulpy utrzymuje sie w giranieach 1,7—3,5, a stezenie rozpuszczonego zelaza w tej pul¬ pie utrzymuje sie mniejsze niz l g/l, przy czym temperature pulpy utrzymuje sie w granicach 65°C—95°C. 4. %

4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 3, znamienny tym, ze w uzyskanej pulpie utrzymuje sie wskaznik pH w granicach 2,0—3,0.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 14 jako roztwór zawierajacy rozpuszczalne zwiazki ze¬ laza stosuje sie roztwór, zawierajacy siarczan cyn¬ ku otrzymany przez lugowanie kwasem resztek po¬ zostalych po produkcji cynku lub przez lugowanie kalcynowanych koncentratów cynku zawierajacych 5 zelazian cynku albo tez przez lugowanie odpowied¬ nich rud, koncentratów lub odpadów zawierajacych zarówno cynk jak i zelazo.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zwiazki zelaza rozpuszczone sa w roztworze chlor- 10 ków metali, zawierajacych nikiel, kobalt, miedz, cynk i/lub inne wartosciowe chlorki metali otrzy¬ mane przez lugowanie kwasem odpowiednich rud, koncentratów lub odpadów.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym,- ze 15 jako roztwór zawierajacy rozpuszczalne zwiazki ze¬ laza stosuje sie roztwór zawierajacy zarówno jony chlorków jak i siarczanów oraz wartosciowych metali takich jak miedz, nikiel, kobalt i cynk, uzy¬ skanych przez lugowanie kwasem odpowiednich 20 rud, koncentratów lub odpadów.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako roztwór zawierajacy rozpuszczalne zwiazki ze¬ laza stosuje sie roztwór siarczanów metali zawie¬ rajacych nikiel, kobalt, cynk i/lub inne wartosciowe 25 siarczany metali otrzymane przez lugowanie kwa¬ sem odpowiednich rud, koncentratów lub odpadów. /81925 Poprodukcyjne resztki cynku HM | Zuzyty elektrolit Lugouanie mocnym kwsem. Zageszczony produkt dolny Zageszczanie Zageszczony produkt wierzchni)— f hlslepna neutralizacja Zageszczanie Zageszczony produkt \mzchni, I Etap wytracania zelaza Zageszczanie Zageszczony produkt dolny Resztki ¦ Mcynat Kakynat lub inny czynnik neutralizujacy Zageszczony produkt dolny Filtracja Produkt filtracji Zageszczony produkt uitrzchni Do dalszego obiegu produkcyjnego hJ celu dalszego oczyszczenia i elektrolizy dla uzyskania cynka katodowego Opadowy osad zelazo Fig. 181923 Kalmnat luzutu elthtrolit Jl L Lugowanie obojetne Zageszczanie 1 \ Zuzyta elektrolit Zageszczony J i produkt dolny \ J zageszczony \pioduht wierzchni Oczyszczanie roztworu Elektroliza Cynk katodowy Lugowanie mocnym AuaseA Zageszczanie *" Resztki Zageszczony produkt dolny zageszczony produkt [uierzchnir hlcpat zstepna neutralizacja Zageszczony produkt ototny Zageszczanie Zageszczony produkt uierzchni Etap oczyszczania zelaza Zageszczony produkt uierzchnt Kolcynat lub inny czynnik neutralizujacy Zageszczanie Produkt filtracji Zageszczony produkt \ddny filtracja Odpadowy osad zelaza Fig. 2 \81 925 m Zageszczony produkt dolny Kalcunat 1 £ 'Zuzyty elektrolit tugównie mocnym krasem Zageszczanie Zageszczony produkt dolny ^ Radki Zagesttzony produkt wierzchni £ 'Mcynat Usfepna neutralizacja Zageszczanie Oczyszczanie zelaza Zageszczanie Zageszczony produkt dolny Filtracja Zageszczony produkt wierzchni Produkt Filtracji Oczyszczanie roztuoru Odpadowy osad zelaza Elektroliza. Cynk kafoofoiut/ Fig. 381925 W 1 luiilti] elektrolit Morne lugouama (Mocny faas taoujdcy) Zageszczen {Zuzyty elektrolit 1_ -Resztki wtrzchru. l fterusze tugouanie (Uslepaa neutralizacja) Zageszczanie ZcOfSZCl .produkt r \uierzchni \ Oczyszczanie zelaza . Kakunat lub inny czynnik neolral&jjocy Zageszczenie Zagesza, produkty dolny filtracja. Oczyszczanie rozporu Produkt Odparouy osad zelaza filtracji ftektrolim tynk katodouy. Fig. $ Cena 10 zl D. N. K-w. Zakl. nr 16 T-w 1639-70 lOff egz. A4 PL PL