BE817355A

BE817355A - Procede de traitement de jarosite pour la recuperation de fer et d'engrais

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Publication number: BE817355A
Application number: BE146309A
Authority: BE
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-08
Publication date: 1975-01-08

Description


  "Procédé de traitement de jarosite pour la

  
récupération de fer et d'engrais" La présente invention concerne le traitement des résidus de jarosite permettant la récupération de fer et d'engrais.

  
Bien que des résidus de jarosite soient formés au cours de divers procédés chimiques, notamment dans l'affinage des métaux, la description qui suit se réfère par raison de simplicité à l'affinage électrolytique du zinc qui nécessite

  
la séparation du fer des composés du zinc.

  
Au cours de l'affinage électrolytique du zinc à partri des concentrés de minerai de zinc. du fer qui est habituellement présent en quantité importante, est séparé du zinc par précipitation d'un sulfate basique complexe de fer d'une solution de sulfates de zinc et de fer contenant d'autres ingrédients en petite quantité, en présence d'ions ammonium, potassium et sodium. Ces composés de sulfate de fer sont très analogues à la jarosite qu'on trouve dans la nature, et

  
on les appelle dans le présent mémoire résidus de jarosite. L'ouvrage AIME World Symposium on Mining & Metallurgy of

  
Lead & Zinc, volume II, Extractive Metallurgy of Lead and

  
Zinc, 1970, the American Institute of Mining, Metallurgical

  
and Petroleum Engineers, Inc., Library of Congress Catalogue Card Number 78-132404, à partir de la page 229 décrit le

  
procédé à la jarosite utilisé pour l'affinage du zinc. Le procédé de séparation de fer et de zinc par précipitation, provoquant

  
la formation de jarosite, est aussi décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 434 947. 

  
On a considéré jusqu'à présent les résidus de jarosite comme des matières totalement inutiles et on les a jetés

  
en conséquence. Comme elle est produite en très grande quantité, cette matière pose des problèmes pour sa décharge et impose l'acquisition et l'utilisation de décharges, et des prix très importants de manutention de la matière.

  
La jarosite d'ammonium obtenue lors d'une précipitation de séparation en présence d'ions ammonium peut être re-

  
 <EMI ID=1.1> 

  
l'ammoniac et du fer présents dans la jarosite, le résidu contient du zinc et dunsiganèse et de façon générale du cuivre et d'autres métaux présents à raison de traces. Ces éléments sont des matières nutritives utiles pour les plantes et les résidus de jarosite n'ont donc pas une valeur négligeable comme engrais. La découverte de la valeur de ces résidus transforme les sousproduits génants et jetés jusqu'à présent en une matière

  
utile et précieuse.

  
L'invention concerne l'utilisation des résidus de jarosite et simultanément la résolution du problème posé par la décharge de ces résidus. Plus précisément, l'invention concerne l'utilisation de cette matière qui était jetée jusqu'à présent sous forme d'une matière nutritive pour les plantes, ainsi que la récupération d'une partie du fer des résidus.

  
Plus précisément,l'invention concerne un procédé d'affinage électrolytique du zinc du type du procédé à la jarosite mais modifié de manière que la production d'un engrais utile provenant du résidu de jarosite soit intégrée à l'affinage connu et permette l'obtention d'un engrais ayant

  
 <EMI ID=2.1> 

  
site produits jusqu'à présent. Plus précisément, les jarosites à base de sulfate basique de fer sont précipitées à partir

  
de solutions contenant des ions ammonium et potassium à la fois, provenant de matières compatibles avec l'affinage,

  
si bien qu'il se forme des jarosites mixtes d'ammonium et de potassium ayant une valeur nutritive améliorée pour les plantes. Cette matière constitue un engrais contenant de l'azote, du phosphore et du potassium ainsi que des traces d'éléments métalliques utiles, après addition de superphosphate. L'acide sulfurique formé comme sous-produit du grillage des concentrés de zinc peut être utilisé pour le traitement des roches ou

  
os phosphatés permettant l'obtention de superphosphate dont

  
la production est intégrée à la production de l'engrais et à l'affinage. 

  
L'invention présente aussi l'avantage qui est important dans certaines régions, de permettre la récupération

  
de l'eau de traitement qui peut être réutilisée. Elle permet aussi la récupération du fer du résidu de jarosite par cristallisation fractionnée de la solution obtenue par redissolution du sulfate, le reste.du fer étant présent dans le résidu utilisé comme engrais. Le sulfate de fer qui est séparé peut être traité sous forme de fer métallique. 

  
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 est un diagramme synoptique illustrant la production d'un engrais et d'oxyde de fer au cours de l'affinage électrolytique du zinc, comprenant la précipitation de jarosite ; et
- la figure 2 est un diagramme synoptique analogue à la figure 1 mais représente un perfectionnement au procédé de production de sous-produits utiles, notamment de fer et d'eau.

  
Au cours de la production et de l'affinage du zinc comme décrit par exemple dans le brevet précité n[deg.] 3 434 947,

  
 <EMI ID=3.1> 

  
sont grillés en 12 et forment une matière calcinée 14. Celleci qui contient du fer et d'autres métaux en plus du zinc, subit une attaque neutre 16 par H2S04 provenant d'une installation 18 de formation d'acide, dans des conditions telles qu'une quantité aussi faible que possible da fer est dissoute, la solution, après purification en 22, étant électrolysée

  
en 24 et séparée du résidu 20. Celui-ci qui contient du zinc, . du fer et d'autres métaux, subit une attaque par un acide fort en 26 et est filtré en 28. Au cours de ce procédé, les ferrites de zinc sont décomposés et un résidu final contenant le plomb et l'argent du minerai de zinc est retiré à cet emplacement. Le zinc, le cuivre, le cadmium et le fer sont dissous par l'acide chaud. La phase restante et importante de la production et de l'affinage du zinc est la séparation du fer

  
et du zinc de cette solution, c'est-à-dire la précipitation
30 de jarosite.

  
La température étant maintenue à 95[deg.]C environ, un agent de neutralisation est ajouté progressivement dans la solution décantée de sulfate acide. Cet agent de neutralisation peut être l'oxyde de zinc. Pendant 3 à 4 h pendant lesquelles

  
 <EMI ID=4.1> 

  
le fer précipite sous forme de sulfate basique. La précipitation est particulièrement totale et le précipité particulièrement cristallin donc facilement séparable, lorsque la précipitation est réalisée en présence d'ions ajoutés choisis  <EMI ID=5.1> 

  
parmi les ions potassium, sodium et ammonium. La solution obtenue est recyclée à l'attaque neutre 16 et le précipité soluble 32 appelé résidu de jarosite, est laissé sous forme

  
de déchet, dans le procédé habituel.

  
Selon 1'invention, les résidus de jarosite ainsi formés au cours de ce procédé d'affinage électrolytique du zinc, représenté sur les diagrammes des figures 1 et 2, peuvent être utilisés comme engrais, comme constituants d'un engrais enrichi, et à la fois comme source de composés du

  
fer et comme engrais.

  
Lorsque, selon le procédé décrit, la précipitation du sulfate basique complexe de fer est réalisée à partir

  
d'une solution de sulfate de zinc et de fer en présence d'ions ammonium, il se forme des jarosites d'ammonium. Lorsqu'une partie proportionnée au moins de potassium doit être incorporée dans les résidus de jarosite, une source d'ions potassium, compatible avec'les solutions d'électrolyse,

  
peut être ajoutée aux ions ammonium dans la solution, lors

  
de la séparation du fer et du zinc, si bien que des jarosites d'ammonium et de potassium précipitent simultanément.

  
Le cas échéant, de la potasse ou une autre matière donnant du potassium peut être ajoutée aux résidus normaux

  
de jarosite d'ammonium de manière que l'engrais formé contienne du potassium. Du superphosphate peut aussi être mélange avec les jarosites d'ammonium et/ou de potassium et l'engrais contient alors des phosphates.

  
La production de l'engrais enrichi peut être avantageusement planifiée et le procédé de production de cet engrais peut être intégré au procédé d'affinage électrolytique de zinc. En- plus de la jarosite, du superphosphate 48

  
peut être formé-par traitement de roches ou d'os phosphatés

  
46 par l'acide sulfurique formé comme sous-produit du grillage des concentrés de minerai de zinc, et le superphosphate ainsi formé peut être mélangé aux résidus de jarosite. Le produit résultant peut être séché et ensaché en vue de l'expédition.

  
Le cas échéant, de la potasse ou une source équivalente de 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
 <EMI ID=7.1>  

  
le résidu 32 de jarosite peut être redissous en 34 par acidification suffisante pour que le sulfate basique soit dissocié. La solution contenant les sulfates de fer et d'ammonium
(et d'autres métaux) est chauffée de manière que l'eau Libre soit chassée puis subit une cristallisation fractionnée 36 permettant la séparation d'une partie du sulfate de fer. La solution à l'équilibre contenant les- sulfates principaux à raison de 50 % d'ammonium, 30 % de zinc et 20 % de fer,

  
est alors décantée et séchée en 42 de manière qu'elle forme l'engrais 44. Le sulfate solide de fer retiré est récupéré sous forme d'un produit utile. Le cas échéant, le sulfate de fer ainsi séparé peut être séché en 38 et grillé en 40 de manière que toutes les matières volatiles soient chassées

  
et qu'il ne reste que de l'oxyde de fer formant un sousproduit précieux.

  
Comme représenté sur le diagramme de la figure 1, le procédé connu à la jarosite d'affinage électrolytique permet l'obtention de résidus de jarosite d'ammonium. Selon l'invention, ces résidus sont traités avec l'acide sulfurique de l'installation 18 de récupération d'acide de l'opération d'affinage et les matières solides sont redissoutes,  .le sulfate de zinc précipitant ensuite par cristallisation fractionnée 36. La liqueur mère qui est une solution de sulfates de fer, de zinc et d'ammonium avec d'autres sels présents à l'état de traces, est chauffée de manière que l'eau soit évaporée en 42 et laisse un engrais sec 44. Entre temps, le sulfate de fer qui a cristallisé est séché en 38 et grillé en 40 sous forme d'oxyde de fer.

  
Comme représenté sur la figure 2, l'oxyde de fer produit par grillage des cristaux de sulfate de fer peut être réduit en 54 enfer métallique 56 par traitement avec du gaz naturel, du carbone ou de l'hydrogène provenant de nombreuses matières disponibles,'de manière connue. Suivant le procédé utilise pour la réduction, on obtient du fer en poudre ou

  
 <EMI ID=8.1> 

  
Comme indiqué sur les dessins, le traitement des ré-

  
 <EMI ID=9.1> 

  
cieux sans déchets à évacuer. Des quantités importantes de fer de bonne qualité sont récupérées et les sulfates sont utilisés comme engrais. Lorsque l'eau est rare, elle est récupérée au cours des diverses opérations dans lesquelles elle est produite si bien que l'ensemble de l'installation d'affinage-de zinc peut être pratiquement autonome au point de vue des circuits d'eau.

  
Il faut noter que l'invention permet l'utilisation d'une matière considérée jusqu'à prssent comme tout à fait inutile. De cette manière, l'invention concerne le recyclage des déchets et évite la pollution de l'environnement. Elle résout le problème de la décharge des résidus de jarosite

  
qui a nécessité jusqu'à présent des dépenses considérables, l'immobilisation de grandes zones de terrain déjà rare pour

  
la décharge, et du danger de pollution des sols et des eaux souterraines.

  
L'invention qui concerne particulièrement l'utilisation des résidus de jarosite, concerne aussi des variantes

  
de procédé et d'autres sous-produits. Les composés du fer peuvent être utilisés sous forme de cristaux de sulfate de

  
fer, sous forme d'oxyde de fer ou sous forme de fer métallique, en poudre ou spongieux. L'engrais peut être utilisé sous forme de la liqueur mère de la cristallisation fractionnée, c' est-à-dire sous forme d'un engrais liquide, ou sons forme

  
du soluté séché de cette solution. L'engrais contient du potassium lorsque du potassium est introduit avec l'ammoniac dans la précipitation de jarosite. L'engrais sec 44 peut être enrichi par mélange avec un superphosphate 48 et de la potasse
50, sous forme d'un engrais plus complet 52.

  
Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims

RESUME

L'invention concerne :

A. Un procédé de préparation d'un constituant d'engrais <EMI ID=10.1>

trolytique du zinc, caractérisé par les points suivants considérés isolément ou en combinaisons diverse? techniquement possibles :

<EMI ID=11.1>

nière suffisante pour que le sulfate basique soit dissocié et pour que le sulfate basique de fer se redissolve et forme un engrais liquide contenant des matières nutritives pour les plantes, contenant des sulfates de fer, d'ammonium, de zinc,

de manganèse et d'autres métaux à l'état de traces.

2. Il comprend de plus l'évaporation de l'eau libre de l'engrais liquide de manière qu'une partie notable du sulfate de fer soit cristallisée et retirée.

3. Il comprend de plus le grillage de cristaux de sulfate de fer de manière que le sulfate de fer soit transformé en oxyde de fer.

4. Il comprend de plus la réduction de l'oxyde de fer en fer métallique.

B. Un procédé d'accroissement de la valeur nutritive du sol et d'amélioration de la croissance des plantes, caractérisé en ce qu'il comprend l'application dans le sol de ré-

<EMI ID=12.1>

tituant au moins une partie d'un engrais, ces résidus provenant de l'affinage électrolytique du zinc.

C. Un procédé d'affinage électrolytique de zinc, du type donnant un résidu de jarosite, caractérisé par les points suivants considérés isolément ou en combinaisons diverses techniquement possibles :

1. Il est destiné à la formation d'un excellent engrais à partir du résidu de jarosite et il comprend la précipitation de sulfate basique de fer à partir de la solution de sulfates de fer et de zinc en présence de réactifs qui, par dissociation dans la solution, donnent des ions ammonium et potassium, si bien que des jarosites d'ammonium et de potassium précipitent simultanément. 2. Il comprend de plus l'acidification du résidu de jarosite avec de l'acide sulfurique formé à partir des oxydes

de soufre dégagés dans des phases antérieures de l'affinage, de manière que le sulfate basique soit dissocié et le sulfate de fer est redissous et forme un liquide contenant des matières nutritives pour les plantes, contenant des sulfates de fer, d'ammonium, de zinc, de manganèse et de métaux présents à l'état de traces, la cristallisation fractionnée et le retrait du sulfate

<EMI ID=13.1>

restante sous forme d'un constituant sec d'engrais.

3. Il comprend de plus le traitement d'une matière brute contenant un phosphate, telle qu'une roche phosphatée ou des

os phosphatés, par de l'acide sulfurique formé au cours des phases antérieures de l'affinage, sous forme d'un superphosphate, et le mélange de ce superphosphate avec le constituant sec d'engrais.

4. Il comprend le traitement de résidus de jarosite permettant la récupération de sous-produits précieux, ce traite- ment comprenant l'acidification du résidu humide de jarosite par de l'acide sulfurique provenant de l'installation de formation d'acide de l'affinage, en quantité suffisante pour que

le sulfate basique soit dissocié et pour que le sulfate de

fer soit redissous et forme un liquide contenant des matières nutritives des plantes en dissolution, ces matières contenant des sulfates de fer, d'ammonium, de zinc, de manganèse et de métaux présents à l'état de traces, l'évaporation de l'eau libre du liquide de manière qu'une partie notable du sulfate

de fer soit cristallisée et retirée, le séchage et le grillage des cristaux de sulfate de fer sous forme d'oxyde de fer et d'anhydride sulfurique, la transmission de cet anhydride sulfurique à l'installation de formation d'acide, la réduction de l'oxyde de fer en fer métallique, le chauffage de la liqueur mère provenant de la cristallisation fractionnée de manière

que l'eau soit chassée mais qu'il reste un engrais solide, le traitement de roches phosphatées avec l'acide de l'installation de formation d'acide, sous forme de superphosphate, et le mélange du superphosphate avec l'engrais solide.

<EMI ID=14.1> dans les diverses phases est récupérée et réutilisée dans l'affinage électrolytique.

D. Un engrais, caractérisé.en ce qu'il comprend un mélange de jarosites d'ammonium et de potassium précipitées simultanément lors de la précipitation de sulfate basique

de fer en présence d'ions ammonium et potassium,au cours d'un procédé d'affinage électrolytique du zinc.