DE2406394C3 - Hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus deren Ferriten - Google Patents

Description

sauer gewaschen wird (norwegische Patentschrift 123 248). Dem eingedickten Jarositschlamm wird in passender Weise Schwefelsäure oder Llektroiysen-Rücksäure zugesetzt; die Auflösung;,Verhältnisse werden so gewählt, daß sie denen der Ferrit-Auflösungsstufe entsprechen. Dabei kommt es zur Auflösung des Großteils der im Schlamm enthaltenen Ferrite, während der Jarosit ungelöst bleibt.

Der Jarosit-Prozeß kann somit neben der neutralen Auflösung vier Zusatzstufen umfassen: Auflösung der Ferrite, Neutralisierung der überschüssigen Säure. Fällung des Eisens als Jarosit und saures Waschen des ausgelällten Jarositschlamms. Jede dieser Stufen erfordert ein eigenes Regelungs- und Überwachungssystem sowie eine beträchtliche Anzahl Reaktoren und Eindicker (F i g. 1).

Weiter besteht auch die Möglichkeit, aas Eisen im Autoklav ohne Neutralisation entweder bei höherer Temperatur (180 bis 220 C) als ein Gemisch aus Hämatit und Hydroniumjarosit oder unter Anwesenheit von NH₄N Na ⁺ - und K⁺-Ionen bei etwas niedrigerer Temperatur (140 bis 180 C) als Ammonium-, Natrium- und Kaliumjarosit auszufällen (USA,-Patentschrift 3493 365: kanadische Patentschrift 7 87 853).

In beiden vorangehend umrissenen Verfahren erfolgen Auflösen der Ferrite und Fällung des Eisens in getrennten Stufen. Bei ersterem Verfahren in seiner allgemeinsten Form — gehören zur Fällungsstufe eine Vorbehandlungs- (Vorneutralisation) und eine Nachbehandlungsstufe (saures Waschen). Bei letzterem Verfahren erfolgt die Eisenfällung im Autoklav, was sich in Verfahrens- und anlagentechnischer Hinsicht wesentlich schwieriger gestaltet als das Arbeiten unter atmosphärischen Verhältnissen.

Die vorliegende Erfindung bietet nun die Möglichkeit - auch unter atmosphärischen Verhältnissen
in einer einzigen Stufe zum gleichen Ergebnis zu gelangen wie bei den vorangehend umrissenen Verfahren in allen auf die Neutral-Auflösung folgenden Stufen zusammen (z. B. im atmosphärischen Prozeß, Fig. 1, Stufen 2 bis 5), d. h. nahezu ferritfreien Eisenschlamm (Eisenniederschlag) zu erzielen.

Die Erfindung führt zu einem einfachen, zuverlässigen Prozeß, der außerdem gegenüber den früheren Verfahren mit wesentlich weniger aufwendigen Anlagen auskommt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehend beschrieben. In den Zeichnungen zeigen F i g. 1 das Fließbild des an sich bekannten Jarosit-Prozesses, Fig. 2 als Beispiel die Löslichkeit eines Ammoniumjarosites bei 95"C in Abhängigkeit von der H₂SO₄-Konzentration und F i g. 3 und 4 die Fließbilder von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.

Vor der eigentlichen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jedoch einige Betrachtungen über die Lösungsgeschwindigkeit der Ferrite zum einen und die Fällungsgeschwindigkeit des Jarosiles und der anderen basischen Eisensalze zum anderen beeinflussende Faktoren anzustellen.

Die Lösungsgeschwindigkeit der Ferrite erfüllt folgende Gleichung:

oder in integrierter Form geschrieben

1 - Il - .ν)¹-¹ = Ki. (2)

wobei

K = ykS_u.

Die Änderung der spezifischen Oberfläche während ίο des Auflösungsvorganges erfolgt nach der Formel

d.v

d/

= kS„ (1 - .ν)²'·¹

In den Gleichungen (1—4) bedeuten:

.v = Grad (Fortgeschrittenheit) der Auflösung,
S₀ = ursprüngliche spezifische Oberfläche im²/g)

der Ferrite.
S_A. = spezifische Oberfläche für die Werte des

Lösungsgrades x(irr/g),
ί = Lösungszeit (min),
K = von der spezifischen Oberfläche abhängige

Lösungskonstante (min"¹),
k = von der spezifischen Oberfläche unabhängige Lösungsgeschwindigkeits-Konstante

(g · min"¹ · m"²).

Die Werte der Reaktionsgeschwindigkeits-Konslanten k bewegen sich in der Größenordnung von 3 —6 · 10 " -¹ g · min"' · m "².

Die Lösungsgeschwindigkeit von Zinkferriten ist in erster Linie eine Funktion der spezifischen Oberfläche, der Temperatur und der Schwefelsäure-Konzentration. Stark beeinflußt wird die Lösungsgeschwindigkeit von Änderungen der spezifischen Oberfläche. Allerdings läßt sich diese im allgemeinen nicht durch Regulierung der Röstverhältnisse verändern, sondern kann als — aus dem Gefüge des Konzentrats herrührende — charakteristische Größe des jeweiligen Röstgutes angesehen werden. Auch die Temperatur hat beträchtlichen Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Unumgänglich ist, beim Lösen im Temperaturbereich von 70 bis 100^rC, besser noch im Bereich von 90 bis 100 C zu operieren. Bezüglich des Einflusses der Schwefelsäure-Konzentration kann festgestellt werden, daß die Lösungsgeschwindigkeit wenigstens

• im Bereich IO bis 100 g/l in einem nahezu linearen Abhängigkeitsverhältnis zur Schwefelsäure-Konzentration steht. Bewegt sich die Temperatur im Bereich 95 bis lOO'C, so hat die Reaktionsgeschwindigkeits-Konstante k auch schon bei H₂SO₄-Konzentrationen von weniger als 30 g/l einen für das nachfolgend zu beschreibende Verfahren genügend großen Wert.
Die Eisen-Fällungsgeschwindigkeit wiederum wird von der Fe³ ^Konzentration, dem H₂SO₄-Gehalt, den NH₄ ⁺-, Na ⁺ - und K■'-Ionenkonzentrationen und der Temperatur bestimmt.

Die Eisenfällung im ammonium- und alkalifreien System Fe₂O, — SO, — H₂O wird unter anderem in folgendem Artikel behandelt: J. Rast as, S. Fuglcberg. T-L. Huggare; Treatment of Iron Residues in the Electrolytic Zinc Process: The Metallurgical Society 102nd AIME Annual Meeting in Chicago, Illinois.

Enthält die Lösung Alkali- oder NH^-Ionen, so verschiebt sich das Gleichgewicht in Mischjarosite (A.,H,0,_ J[Fe₁(SO₄MOH)₆]) begünstigende Richtung, wie in letztgenanntem Artikel dargelegt worden

ist. In der Literatur findet man zwar Teile der Stabilitätsbcrciche des allgemeineren Systems

A₂O

Fc₂O, — SO, -H₂O

(A = NH₄, Na oder K) behandelt, aber detaillierte und übersichtliche Stabililüls-Schaubildcr liegen unseres Wissens nicht vor.

In Fig. 2 ist zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Löslichkeitslinie eines Mischjarosites im System

H₂SO₄-Fe₂(SO₄),-(NH₄I₂SO₄-

^L H₂O-(NH₄)_V(H,O), _ JFe₃(S O₄J₂(OH)₁J(s) ,₅

dargestellt. Die Kurve entspricht folgender Situation: Reiner —- unter verfahrenstechnischen Verhältnissen ausgefällter ■— NH₄—H₃O-Jarosit wurde in verdünnter Schwefelsäure aufgelöst; dem System wurde genügend Zeil gelassen, sich auf ein Gleichgewicht einzuspielen. Liegt der der Zusammensetzung der Lauge entsprechende Punkt oberhalb (Fig. 2) de Kurve, so bedeutel das, daß das in der Lauge befind liehe dreiwertige Eisen als Mischjarosit ausfallt; dii Fällungsgcschwindigkeit hängt dabei unter anderen davon ab. wieviel Fe^{1 +}-Konzentration sich oberhall des der Kurve entsprechenden Gleichgewichtswerte: befindet.

Aus F i g. 2 und aus dem, was vorangehend über dai Lösen von Ferriten gesagt worden ist, ist ersichtlich daß, liegt der der Zusammensetzung der Lösungsstuf« entsprechende Punkt oberhalb der Gleichgewichts linie (Festsloff-Stabililätsbereich), die Möglichkeit ge geben ist. gleichzeitig und unter atmosphärischer Verhältnissen Ferrite aufzulösen und Eisen auszu fallen. Die vorliegende Erfindung, deren Hauptmerk male aus Patentanspruch I hervorgehen, gründet sicr prinzipiell darauf, daß die im ferrithaltigen Feststof enthaltenen wertvollen Metalle in einer einziger Reaktionsstufe als Sulfate in die Lösungsstufe über führt und das in den Ferriten enthaltene Eisen in festei basisches Salz überführt werden. In dieser Stufe finde folgende Reaktion statt:

3MeO · Fe₂O₃(S) + (7 - x)H₂SO₄(aq) + vA₂SO₄(aq) + (2 - 2.v)H,O
^2A₁H₃O₁.. _v[Fe₃(SO₄)₂(OH)₍,](s) + 3MeSO₄(aq)

(Me = Zn, Cu. Cd; A = Na. K. NH₄)

Im Prinzip kann man diese Reaktion als Kombination aus der die Ferrit-Auflösung charakterisierenden Reaktion

3MeO ■ Fe₂O₃(S) + 12H₂SO₄(aq)=^3MeSO₄(aq) + 3Fc₂(SO₄)₃(aq) + 12H₂O (6)

und der die Eisenfallung wiedergebenden Reaktion

3Fe₂(SO₄)₃(aq) + xA₂SO₄(ag) + (14 - 2.X)H₂O=*= 2Α_Λ H,O,_ _v[Fe,(SO₄)₂(OHy(s) + (5 + x)H₂SO₄(aq)

auffassen, wobei jedoch ins Auge fällt, daß man bei der Umformungsreaktion (5) mit einer geringeren Schwefelsäuremenge — und damit mit kleineren Laugenströmen -- auskommt als bei getrennter Durchführung der Reaktionen (6) und (7).

Speist man in die Umformungsstufe so viel Ferrosulfatlauge ein. daß die bei der Reaktion (7) frei werdende Schwefelsäuremenge äquivalent zu der für die Reaktion (6) benötigten Schwefelsäuremenge ist, so erhält man

als Summenreaktion (8) = (~~p J ■ (6) + (7).

I *

MeO · Fe₂O₃(S) + ( ₄ -) Fe₂(SO₄)₃(aq) + .vA₂SO₄(aq) + (9 - 3.V)H₂O
=*= 2A_x H₃O₁. .[Fe₃(SO₄I₂(OHy(S) + (-J-) MeS0₄(aq)
(Me = Zn, Cu, Cd; A = Na. K, NH₄)

Im Prinzip besteht die Möglichkeit, an allen Punkten, die oberhalb der Gleichgewichtslinie (Fig. 2) liegen, gleichzeitig sowohl Ferrite aufzulösen als auch Eisen auszufällen. Da nun aber die Lösungsgeschwindigkeit der Ferrite mit sinkendem Säuregehalt der Lösung (Lauge) abnimmt und andererseits der Anteil an ungefälltem Eisen in der Lauge mit zunehmendem Säuregehalt der Lauge steigt, sind in der Praxis die Operationsverhältnisse so zu wählen, daß im optimalen Säurekonzentrationsbereich gearbeitet wird, wobei dann durch Minimierung der durch Umlauf-Eisen und Behandlungszeiten bedingten Kosten eine maximale Ausbeute an Zink und sonstigen wertvollen Metallen erreicht werden kann.

Im Zusammenhang mit dem elektrolytischen Zinkgewinnungsprozeß läßt sich das oben beschriebene Verfahren z. B. in folgender Weise anwenden:

Nach dem Neutrallösen wird der ferrithaltige Fest stoff (Eindicken, Filtern) abgeschieden und der Um wandlungsstufe zugeführt. Die erforderliche Schwefel säure — gemäß Reaktion 5 — wird in Form vor Elektrolysen-Rücksäure und/oder konzentrierte! Schwefelsäure zugesetzt (die Menge der konzentrierten Schwefelsäure wird durch die Sulfat-Bilanz de; Prozesses bestimmt; Jarosite Process boosts Zinc World Mining. Sept. [1972], 34 bis 38). Die günstigsten Verhältnisse liegen dann vor, wenn die Temperatur einen Wert nahe dem Laugen-Siedepunkl hat und der Alkali- und/oder Ammoniumgehall möglichst hoch liegt.

(ο

Durch Regulierung der Säurekonzentration wird zum einen der Ferrit-Lösungsgrad, zum anderen der in der Lauge verbleibende Ferrieisengehalt optimiert.

Diese Behandlung der Ferrite kann entweder in Form eines kontinuierlichen Prozesses oder in Chargen erfolgen. Sobald sich die wertvollen Metalle in den gewünschten Quantitäten gelöst haben, werden Lauge und Feststoffe voneinander getrennt Die Lauge wird in die Neulralstufe zurückgeleitet, während der Feststoff einer konventionellen Behandlung unterzogen wird (d. h. der Feststoff wird mit Wasser gewaschen und aus dem Prozeß herausgenommen). In die Konversionsstufe gelangt nur eine möglichst knappe Laugenmenge, sofern der Ferrit-Schlamm frei von sii ure verbrauchendem Zinkoxid ist.

Dieser Zustand läßt sich durch zweistufiges Gcgenstrom-Neutrallösen des Röstgutes erreichen. Ein diesbezügliches typisches Fließbild ist in F i g. 3 b gezeigt. Bei dieser Schaltweise wird die Rohlauge(-lösung) des Zinkgewinnungsprozesses von der ersten Neutralstufe geliefert, wobei der pH-Wert normalerweise so hoch liegt, daß das Ferrieisen vollständig ausgefällt ist (pH 3,5 bis 5,0). Unter diesen Verhältnissen bleibt immer eine gewisse· Menge ZnO ungelöst (sofern auch für die Endneutralisierung Röstgut verwendet wird). Dieser Oxidüberschuß kann in einer zweiten »Neutral«-Stufe aufgelöst werden, wobei dann der pH-Wert in einem Bereich gehalten wird, in dem sich zwar die Oxide lösen, die Ferrite aber praktisch gesehen ungelöst bleiben.

Stellt man für die Umwandlungsstufe ein etwas größeres Reaktorvolumen bereit und nimmt man einen etwas umfangreicheren Eisenumlauf in Kauf, so kann man auf die zweite Neulralstufe verzichten. Eine solche Schaltung ist in Fi g. 3 a gezeigt.

Im folgenden soll noch eine Gegenüberstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens -■· des Konversionsprozesses mit dem eingangs beschriebenen Jarosit-Prozeß gegeben werden. Das Schaltbild des letztgenannten Prozesses ist in Fig. 1 dargestellt. In F i g. 1 und F i g. 3 sind die angenäherten berechneten Lösungsströme für den Jarosit- bzw. den Konversionsprozeß angegeben; Berechnungsgrundlage: 100000 t Zn Jahr, Konzentrat mit 52% Zn und 10% Fe. Die Neutralstufe (pH 4,5) ist in allen drei Fällen die gleiche (85% des im Röstgut enthaltenen Zn-Oxids lösen sich), desgleichen die Zugabe von starker Säure. Bei der Berechnung des Reaktor-Fassungsvermögens wurde davon ausgegangen, daß in beiden Prozessen die gleiche Ausbeute an wertvollen Metallen erzielt wird. Die Berechnungen basieren auf von den Patentanmeldern durchgeführten Versuchen. Wie aus der Gegenüberstellung ersichtlich ist, kommt man selbst beim Arbeiten mit nur einer Neutralstufe (3a) beim Konversionsprozeß mit einem geringeren Reaktorvolumen als beim Jarosit-Prozeß aus.

Die Regelung des Konversionsprozesses gestaltet sich gegenüber der Regelung des in Fig. 1 dargestellten Prozesses bedeutend einfacher, denn (1) die Stufenzahl ist geringer, (2) die Einspeisung des Röstgutes erfolgt nur an einer einzigen Stelle und (3) die Regelung erfolgt mit Hilfe von Laugen (Lösungen). Weiter ist die Konversionsstufe weilgehend selbststeuernd und erfordert nur eine relativ »grobe« Regelung.

Beim Jarosit-Prozeß besteht im Prinzip die Möglichkeit, den Pb- und Ag-haltigen, beim Lösen in starker Säure anfallenden Lösungsrückstand abzuscheiden und Prozessen zuzuführen, die der Gewinnung dieser Metalle dienen. In der Praxis wird jedoch im allgemeinen wegen des geringen Ag-Gehaltes des Konzentrates selten so verfahren, sondern der vorgenannte Rückstand wird zusammen mit dem Eisenschlamm aus dem Prozeß genommen. Dies ist auch beim Konversionsprozeß der Fall, sofern er auf die in F i g. 3 gezeigte Weise durchgeführt wird. EmpfiehlI es sich nun aber, wegen hohen Pb- und Ag-Gehaltes des

ίο Konzentrales den obengenannten Lösungsrückstand Tür sich abzuscheiden, so ist dies auch beim Konversionsprozeß möglich, wobei die betreffende Stufe unter Ausnutzung der Reaktion (8) z. B. auf in F i g. 4 gezeigte Weise in den Prozeß eingeschaltet werden kann.

Aus der Reaktion (8) ist ersichtlich, daß etwa 50% des in den Prozeß gelangenden Eisens über diese zwischengeschaltete Stufe kommen können ohne daß sich dies in irgend einer Weise auf die Konversionsstufe auswirkt.

Beispiel 1

Die Konversionsstufe wurde als Chargen-Prozeß durchgeführt. Die Analyse des zinkferrithaltigen Feststoffes ergab folgende Werte:

Zn 20,8%

Fe 38,0%

NH₄ 0,26%

Cu 0,47%

Cd 0,19%

Pb 3,5%

1 kg des vorgenannten Feststoffes wurde in die Konversionsstufe gegeben, weiter wurden dieser Stufe 6,61 Zinkelektrolysen-Rücksäure zugesetzt. In der Umwandlungsstufe herrschte eine Temperatur von etwa 95°C, der H₂SO₄-Gehalt wurde durch Schwefelsäurezugaben im Bereich zwischen 22 und 25 g/l gehalten. Nach 24 Stunden wurden Feststoff und Lauge (Lösung) voneinander getrennt. Der gewaschene und getrocknete Feststoff hatte ein Gewicht von 1100g und folgende Zusammensetzung:

Zn 3,6%

Fe 30,5%

NH₄ 2,3%

Cu 0,08%

Cd 0,02%

Pb 3,2%

Die H₂SO₄-, Fe- und NH₄-Konzentrationen dei Lauge (Lösung) ergaben sich entsprechend zu 22,0 5,4 und etwa 5 g/l.

Die Zinkausbeute in die Lauge betrug in der Kon versionsstufe 81%, die Eisenausbeute in den Schlamrr (Niederschlag) betrug 88,5%.

Bei einem Zink- und Eisengehalt von 60,3 bzw 12,4% im Röstgut bedeutet dies, daß 97,9% des Zink: vom Röstgut in die Lauge (Lösung) übergeführ wurden.

Beispiel 2

Der Versuch wurde wie im Beispiel 1 durchgeführi jedoch wurde nun der H₂SO₄-GeUaIt in der Konvei sionsstufe im Bereich zwischen 28 und 33 g/l gehalter

609 617/29

Der gewaschene uiul getrocknete Feststoff halle ein Gewicht von 945 g und folgende Zusammensetzung:

Zn . .
Fc...
NH₄.
Cu . .
Cd ..
Pb ..

2,9'/«
31.0%
2,2%
0,06%
0.01%
3.7%

Die H₂SO₄-, I⁷C- und Nl !,,-Konzentrationen der Lauge (Lösung) betrugen entsprechend 33,0, 11,4 und etwa 5 g/l.

Die Zinkausbeute in die Lösung betrug 87%, die Eisenausbeute in den Schlamm Ti %. Die Gesamlausbeutc an Zink aus dem Rüsljait in die Lauge (Lösung) betrug98,6%.

Beispiel 3

Die Konversionsstufe erfolgte als. kontinuierlicher Prozeß. Als zinkferrithaltiger Feststoff diente das gleiche Material wie im Beispiel 1, das mit einer Geschwindigkeit von 150 g/h in einen dreiteiligen Reihenreaktor eingespeist wurde. Die Zinkelektrolysen-Rüeksäurc wurde mit einer Geschwindigkeit von I l/h eingespeist. Die Temperatur in der Umwandlungsstufe betrug etwa 95 C, und die Sehwefelsaurezufuhr wurde so reguliert, daß der H₂SO₄-Gehall am Ende der Stufe 35 bis 36 g/l betrug. Die Gesamtverweilzcit betrug 24 Stunden. In den einzelnen Teilen (Kammern) des Reihenreaktors halte die Lauge (Lösung) folgende H₂SO₄- bzw. Fe-Konzentration:

10

H₂SO₄, g/I etwa 30 32 34

IV \ g/l 14 15

35 36

I 1

Am linde der Stufe hatte der gewaschene Feslstol einen Zinkgchalt von 2,0% und einen Hiscngehalt voi 29,9%.

Die Zinkausbeulc in die Lauge betrug in der Kon versionsstufe 91,0%, die Gesamtausbeutc aus den Röstgut in die Lauge belief sich auf 99,0%. In dei Konversionsstufe gingen 78% des Eisens in dei Schlamm über.

B c i s ρ i e 1 4

Der Versuch wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben durchgerührt, jedoch wurde der H₂SO₄-Gehalt in de Konversionsstufe auf 65 bis 70 g/ϊ gehalten, und dii Trennung des Feststoffes von der Lauge erfolgti bereits nach 8 Stunden. Der gewaschene und gelrock nete Feststoff hatte eine Masse von 980 g und dii folgende Zusammensetzung:

Zn

Fe

Cu

Cd

Pb

1.3%
6,5%

3,6%

Die FI₂SO₄-, Fe- und K-Konzentralioncn der Laugt betrugen am Ende des Versuches entsprechend 69 10,8 und 2,4 g/l.

Die Ausbeute an Zink in die Lauge betrug 93,9% die Ausbeute an Eisen in den Schlamm 81%. Insge samt gingen 99,3% des im Röstgut enthaltenen Zink; in die Lauge (Lösung) über.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus deren Ferriten durch Behandlung mit einer schwefelsäurehaltigen Lösung in Gegenwart von Kalium-, Natrium- oder Ammoniumionen bei einer Temperatur von 85 bis 105 "C, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in einer einzigen Stufe durch Regulierung der Schwefelsäure- oder Ferrisulfatzugabe äquivalent zur in diese Stufe aufgegebenen verdichteten oder filtrierten Ferritmenge und durch Weiterresulierung des Schwefelsäuregehaltes auf einen Wert, der einen genügend schnellen Ablauf der Reaktion gewährleistet, durchgeführt wird, wonach der Feststoff von der Lauge getrennt und gründlich mit Wasser gewaschen wird, und die Lauge sowie das Waschwasser in die Neutrallösungsstufe zurückgeleitet werden, in die auch ein Teil der Säure und die ganze Röstgutmenge eingespeist werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Schwefelsäuregehalt der Lauge von 15 bis 80 g/l gearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem blei-, silber- und goldreiches Zinkröstgut getrennt in schwefelsäure-, ferri- und zinksulfathaltiger Lauge gelöst wird, daß das Zinkoxyd und die Ferrite des Röstgutes nahezu in ihrei Gesamtheit in Lösung übergehen und der blei-, silber- und goldhaltige Feststoff von der Lauge abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die ferrisulfathaltige Lauge einem dem Anspruch 1 oder 2 entsprechenden Behandluno.szyklus zugeführt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Zink, Kupfer und Kadmium aus in Oxidform vorliegenden Eisenverbindungen dieser Metalle. Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung im Zusammenhang mit der hydrometallurgischen Gewinnung von Zink.

Beim elektrolytischen Zinkgewinnungsprozeß wird als Hauptausgangsmaterial Röstgut, ein aus sulfidischem Zinkkonzentrat durch Rösten hergestelltes oxydisches Produkt, verarbeitet, in dem das Zink zum Großteil als Oxid (80 bis 90%), zu einem beträchtlichen Teil als Ferrit (5 bis 15%), zu einem gewissen Teil auch als Sulfat (2 bis 5%) sowie in geringfügigen Mengen als ungeröstetes Sulfid, Silikat und Aluminat enthalten ist. Das Rösigut, dessen Zinkgehalt im allgemeinen zwischen 50 und 65% beträgt, enthält bis 12% Eisen, etwa I % Blei und Siliziumoxid sowie einige Zehntelprozent Kupfer, Kadmium, Mangan, Magnesium, Barium und Aluminium. Daneben finden sich im Rösigut auch geringe Mengen an Silber (H) bis KM) ppm) und Gold (< I ppm).

Das Eisen des Röstgutes liegt nahezu ausschließlich in Ferritform vor, und zwar hauptsächlich als Zinkferrit ZnFe₂O₄. Den Ferriten kommt im Hinblick auf die weitere Verarbeitung des Röstgutes entscheidende Bedeutung zu.

Beinahe bis auf den heutigen Tag erfolgte ein selektives Auflösen des Röstgutes in verdünnter Schwefelsäure in der Form, daß die Oxide aufgelöst werden während die Ferrite zum Großteil ungelöst bleiben Diese Verfahrensweise wurde deshalb gewählt, weil es schwierig war, die beim Auflösen der Ferrite anfallenden großen Eisenmengen in einer gut filtrierbaren Form" auszufällen. Der bei dieser Auflösung anfallende Lösungsrückstand setzt sich somit zum überwiegenden Teil aus Ferriten zusammen, enthüll aber auch unlösliche Sulfate und andere unlösliche ,o Verbindungen, wie z. B. Silikate.

Zur weiteren Behandlung dieses ferntischen Losungsrückstandes und zur Gewinnung der darin enthaltenen wertvollen Stoffe wurde unter anderem ein unter der Bezeichnung Jarosit-Prozeß bekanntes hy-„ drometallureisches Verfahren entwickelt. Eine nähere Beschreibung dieses Verfahrens wird in der norwegischen Patentschrift 1 08 047 und in dem Artikel von G S (ein (veil »Die Eisenfallung als Jarosit und ihre Anwendung in der Naßmetallurgie des Zinks«. Erzmetall 23 (1970), 532 bis 539, gegeben

Beim Jarosit-Prozeß wird der ferritische Losungsrückstand bei genügend hoher Temperatur (90 bis 95 C) in Zinkelektrolysen-Rücklauge aufgelöst, wobei es zu einer Auflösung des Großteils der Ferrite kommt Der bei diesem Auflösungsprozeß verbleibende Teste Rückstand, der noch ungelöste Ferrite, die schwerlöslichen Sulfate (PbSO₄, CaSO₄, BaSO₄), den Großteil des Siliziums (in Form von SiO₂) sowie das Gold und Silber enthält, kann von der Lauge getrennt und Prozessen zugeführt werden, die der Abscheidung und Gewinnung der darin enthaltenen wertvollen Stoffe (Pb, Ag, Au) dienen. Falls die Pb-, Ag- und Au-Konzentrationen gering sind, erübrigt sich eine solche Trennung, und die Lauge kann einschließlich Feststoffen — wie heute meist üblich unmittelbar dei Eisenfällung zugeführt werden.

Im Zusammenhang mit der Auflösung der Ferrite bildet sich eine Lösung, deren Eisen- und Schwefelgehalte meist innerhalb der Grenzen von 20 bis 35 g/l bzw. 40 bis 80 g/I liegen, und die direkt oder nach einer Vorneutralisation der Eisenausfällung zugeführt wird. Dieser Eisenfällungsstufe hat man, um die überschüssige und die bei der Fällungsreaktion frei werdende Schwefelsäure zu neutralisieren, Zinkröslgul zugesetzt. Im allgemeinen strebte man danach, den pH-Wert in der Fällungsstufe des Jarosit-Prozesses auf 1,2 bis 1,4 zu halten. Da dieser Stufe zusätzlich Natrium- und Ammoniumsalze zugesetzt werden kommt es zu einer Fällung des Eisens in Form vor Natrium-oder Ammoniumjarosit (A[Fe₃(SOJ₂(OH)₆]; A = Na, NH₄). Hierbei nutzte man die Eigenschafi des Ferri-Ions, in Gegenwart von NH₄ ⁺-, Na⁺- unc K⁺-Ionen unter atmosphärischen Verhältnissen ir sauren Lösungen schwerlösliche basische Sulfate zi bilden (J. G. Fairchild, Amer. Min. 18 [1933] 543 bis 547; G. P. Br ο ph y, E. S. Scott, R. A Snellgrove, Amer. Min. 47 [1962], 112 bis 126 N. W. S ζ i s ζ h i η . Zap. Ws. Min. Obszcz. 79 [1950] 94 bis 102, N. W. Sziszhin, H. A. Krogius P. A. L w ο w i c s , Zap. Ws. Min. Obszcz. 87 [1958] 682 bis 686; Z. H a r a d a , M. G ο t ο , Kobutsugaki Zasshi 1 [1954], 344 bis 355, Ref. Chem. Abstr. 51 [1957], 143 h).

Die ferritische Komponente des zum Neutralisierei verwendeten Röstgutes löst sich in der Fällungsstufc nicht auf, sondern geht in den Eisenschlamm über. Aus diesem Grunde hat man dem Jarosit-Prozeß nocl eine Stufe angegliedert, in der der Jarositschlamtr