Procédé pour l'extraction du zinc de produits zincifères. La présente invention se rapporte<B>à</B> un procédé pour Fextraction du zinc de produits zincifères (minerais, produits de concentration de minerais de zinc et résidus de zinc), en traitant ces produits de telle manière que presque tout leur contenu en zinc devienne soluble dans l'acide sulfurique dilué ou dans l'eau et puisse en être extrait par lixiviation.
Suivant ce procédé on oxyde ces produits zincifères par grillage en présence d'air, en extrait par lixiviation <B>à</B> l'aide d'acide sulfuri que dilué les composés de zinc<B>y</B> devenus solubles par ce grillage oxydant, chauffe le résidu de cette lixiviation contenant encore des composés de zinc insolubles dans l'acide sulfurique dilué, dans une atmosphère sulfa- tante pour transformer lesdits composés de zinc insolubles en composés de zinc faciles<B>à</B> extraire par une lixiviation <B>à</B> laquelle on soumet ensuite le résidu.
Suivant un exemple de réalisation prati que de ce procédé, on chauffe le minerai, pro duit<B>de</B> concentration ou résidu, dans une atmosphère oxydante, jusqu'à une température de<B>7600 0,</B> pour lui faire subir un ,grillage oxydant", de manière<B>à</B> transformer une quantité aussi grande que possible de son contenu en zinc en composés solubles dans l'acide sulfurique dilué, après quoi ces com posés de zinc solubles en sont extraits par lixiviation avec de l'acide sulfurique dilué.
Le résidu, contenant des composés<B>de</B> zinc dans des combinaisons telles que ferrite de zinc, ferrate de zinc, silicate<B>de</B> zinc et spinel (ZnO, A120'), qui sont insolubles dans l'acide sulfurique dilué, est alors chauffé dans une atmosphère sulfatante, qui peut être consti tuée par de la vapeur d'eau et de l'anhy dride sulfureux (SO') et de l'oxygène, ou de l'anhydride sulfureux (SO2) et de l'air, jus qu'à une température qui transformera le zinc contenu dans ces combinaisons insolubles en composés de zinc solubles;
le résidu sulfaté est alors lessivé dans de l'eau, ou dans la solution neutralisée provenant du lessivage du produit ayant subi le grillage oxydant. Pendant le chauffage du résidu dans l'atmos phère sulfatante, opération qui peut, pour plus de facilité, être appelée<B>le</B> ,grillage sulfa tant", l'oxyde ferrique présent agit comme catalyseur et active la réaction entre l'an hydride sulfureux (SO2) et l'oxygène pour former de l'anhydride sulfurique (SO3), qui, <B>à</B> son tour, se combine avec l'oxyde de zinc et forme du sulfate de zinc, en attaquant ainsi les composés de zinc renfermant du fer, de sorte que le zinc, qui existait auparavant sous forme de composé insoluble dans l'acide sulfurique dilué, est rendu soluble dans cette solution ou l'eau, en même temps,
il se forme une faible quantité d'oxyde ferreux, de sulfate ferrique et de' sulfate ferreux; les composés ferreux sont oxydés<B>à</B> l'état ferrique par l'addition d'un agent oxydant tel que le bioxyde de manganèse (MriO') pen dant le lessivage suivant le ,grillage sulfa tant" et l'es composés ferriques formés se séparent alors de la solution.par hydrolyse sous forme d'hydroxyde ferrique, en entrai- nant avec eux, par adsorption, Parsenic, l'an timoine, le sélénium, le tellure etc., pouvant exister dans la solution.
Si l'on désire empêcher l'accumulation d'acide sulfurique dans un procédé cyclique, le grillage sulfatant peut être poursuivi<B>à</B> une température suffisamment élevée pour attaquer une partie, aussi grande qu'on le désire, de sulfate de zinc et transformer celui- ci en oxyde de zinc soluble dans J'acide sul furique dilué.
Des jessives contenant les composés de zinc en dissolution, le zinc peut être extrait par un procédé d'électrolyse quelconque.
Le zinc non combiné restant dans le pro duit après le grillage sulfatant peut être dis sous par l'addition d'une faible quantité d'acide sulfurique<B>à</B> la lessive, ou peut être dissous par l'électrolyte régénéré provenant de l'extraction du zinc des lessives par pro <B>cédé</B> électrolytique.
Dans le cas de minerais<B>de</B> zinc dans la composition desquels le fer n'entre pas en quantité suffisante pour effectuer la réaction, il peut être nécessaire d'ajouter un catalyseur tel que de l'oxyde ferrique, ou un composé de fer qui donnera lieu<B>à</B> la formation d'oxyde ferrique pendant le grillage sulfatant, en vue d'activer la décomposition et la recombinaisoi#, des composés de zinc.
Le procédé peut être exécuté par exemple comme suit<B>à</B> l'aide d'une installation poss6- dant les éléments ci-après mentionnés.
Le minerai est grillé dans un four dans une atmosphère d'air,<B>à</B> une température ap propriée pour transformer une quantité aussi grande que possible du minerai de zinc en composés de zinc solubles.
Le produit de calcination provenant de ce four de grillage oxydant est amené<B>à</B> un ap pareil dit<B>,</B> cuve<B>à</B> bain neutre 11, où il ren contre un courant d'électrolyte partiellement neutralisé. Dans cet appareil, le produit de la calcination et l'électrolyte partiellement neutralisé sont violemment agités pour com pléter la neutralisation, et le contenu de la cuve est alors envoyé<B>à</B> un appareil dit <B>.</B> séparateur neutre I', où les matières solides grossières sont séparées du liquide et en voyées<B>à</B> une cuve dite ,cuve<B>à</B> acide".
Du séparateur neutre, le liquide passe<B>à</B> des appareils dits & ëbourbeurs neutres, oit les matières solides fines et les boues sont sépa rées du liquide et dirigées<B>à</B> la<B> </B> cuve<B>à</B> acide<B>"</B> précitée.
Des débourbeurs neutres le liquide passe <B>à</B> une cuve dite<B>,</B> cuve<B>de</B> précipitation<B>Il,</B> où le cuivre, le cadmium et d'autres impuretés existant dans le liquide en sont précipités par une addition de fine poussière de zinc et agitation de ladite poussière avec le liquide, ce dernier passant ensuite<B>à</B> des ,filtres", où il est clarifié avant de pénétrer dans un réservoir dit ,réservoir d'emmagasinage de l'électrolyte<B>Il.</B>
De ce réservoir d%mmagasinage de l'élec trolyte le liquide purifié est envoyé<B>à</B> des électrolyseurs, où<B>le</B> zinc est récupéré sous forme de zinc métallique et oit le solvant acide est régénéré et passe<B>à</B> un réservoir dit réservoir d'emmagasinage d'acide<B>Il.</B>
De ce réservoir d'emmagasinage d'acide le solvant acide régénéré passe<B>à</B> la<B>,</B> cuve acide<B>Il</B> précitée oit il rencontre le courant de matières solides grossières et fines et de boues séparées du liquide par le<B>,</B>séparateur neutre" et les<B> </B> débourbeurs neutres<B>Il</B> et est partielle ment neutralisé par les composés solubles de zinc<B>y</B> contenus.
<B>De</B> la ,cuve<B>à</B> acide", l'électrolyte par tiellement neutralisé et les matières solides passent<B>à</B> un appareil dit ,séparateur acide" qui sépare du liquide les matières solides gros- sîùres et les évacue comme résidus".
Du séparateur acide, le liquide passe<B>à</B> des appareils dit ,débourbeurs acides" où les matières solides fines et les boues sont sépa rées du liquide et évacuées aussi comme ,,résidus"; le liquide passe alors<B>à</B> la cuve <B>à</B> bain neutre précitée où il rencontre le pro duit d'une nouvelle calcination provenant du four de grillage oxydant et est neutralisé avant de recommencer<B>le</B> cycle complet du procédé.
Les deux sortes de matières solides les sivées ci-dessus évacuées comme ,résidus" sont ainen6es <B>à</B> un four dit ,four de grillage sulfatant" et<B>y</B> sont chauffées dans une at mosphère de vapeur d'eau, d'anhydride sul fureux<B>(SOI)</B> et d'oxygène, ou d'anhydride sulfureux<B>(SOI)</B> et d'air.. jusqu'à une tempé rature de<B>650 0 0</B> et en présence d'un cata lyseur. Pendant le grillage, les composés d'oxyde<B>de</B> zinc insolubles dans l'électrolyte au lessivage précédent, sont transformés en composés de zinc solubles. dans lacide sul furique dilué ou dans l'eau.
Le produit de la calcination du four de grillage sulfatant passe alors<B>à</B> une cuve dite cuve<B>à</B> sulfate, o-à il rencontre un courant d'eau, ou une partie du liquide débordant des débourbeurs acides ou des d6bourbeurs neu tres, ainsi que de l'électrolyte régénéré en quantité nécessaire pour dissoudre tous les composés de zinc solubles dans ce milieu, et c*est dans cette cuve qu'est ajouté du bioxyde de manganèse (MnO2) pour oxyder les com posés ferreux et les amener<B>à</B> l'état<B>de</B> com posés ferriques.
De la cuve<B>à</B> sulfate, le liquide s'écoule <B>à</B> travers une batterie de débourbeurs<B>à</B> sul fate jusqu'à la cuve<B>à</B> bain neutre, oh il ren contre du produit de calcination frais pro- venant du four de grillage oxydant et Félec- trolyte partiellement neutralisé provenant des débourbeurs acides, et les matières solides passent desdits débourbeurs<B>à</B> sulfate au re but ou sont soumises<B>à</B> un autre procédé pour la récupération des autres matières<B>y</B> contenues.
Un minerai de marmafite contenant<B>56,8</B> 1/o de zinc, 10 % de fer et 33,2 % de soufre, traité par le procédé suivant l'invention, a fourni au grillage oxydant, 74,
2 % de sa te- lieur eu oxyde de zinc<B>à</B> l'état soluble dans l'acide sulfurique dilué (HIS04) et 25#2 % de ferrite de zinc, contenant 8,
2-% d'oxyde de zinc et 17 % d'oxyde ferrique, insoluble dans cette solution. Ce produit de calcination a fourni<B>à</B> la lixiviation <B>à</B> l'acide. sulfurique di- luô la totalité de sa teneur en zinc rendue soluble.
Après avoir été grillé dans une at- mosphùre d'anhydride sulfureux<B>(SOI)</B> et d'air, opération par laquelle le ferrite de zinc fut transformé en sulfate de zinc, en oxyde de zinc et en oxyde ferrique, on put récupérer du résidu presque la totalité de sa teneur en composés de zinc solubles, l'analyse finale de ce résidu montrant seulement 0,8 % de la te- neur primitive en zinc, ce qui correspond<B>à</B> un rendement total de<B>99,
2</B> 0/0.
Le terme ,résidu de zinc", tel qu'il a été utilisé dans la description pour désigner des matières premières<B>à</B> employer dans le pro cédé, se rapporte<B>à</B> la fois aux résidus lessivés provenant de procédés d'électrolyse du zinc, aux résidus de cornues provenant d'usines de distillation du zinc, aux résidus provenant des trieurs Wetherill et autres opérations de récu pération de zinc, aux scories de cubilots souf flés traitant des minerais de zinc et<B>à</B> toute la classe de matières contenant des composés oxydés de zinc sous forme de combinaisons ,insolubles dans l'acide sulfurique dilué. Par minerais de zinc, il faut entendre les sulfures, carbonates et silicates zincifères.
Process for the extraction of zinc from zinc products. The present invention relates <B> to </B> a process for the extraction of zinc from zinciferous products (ores, zinc ore concentration products and zinc residues), by treating these products in such a way that almost all of their contents zinc becomes soluble in dilute sulfuric acid or in water and can be extracted therefrom by leaching.
According to this process, these zinciferous products are oxidized by roasting in the presence of air, extracted by leaching <B> with </B> using sulfuric acid which diluted the zinc compounds <B> y </B> which have become soluble by this oxidizing roasting, heats the residue of this leaching still containing zinc compounds insoluble in dilute sulfuric acid, in a sulphating atmosphere to transform said insoluble zinc compounds into easy zinc compounds <B> to </ B> extract by leaching <B> to </B> which is then subjected the residue.
According to an exemplary practical embodiment of this process, the ore, product of <B> of </B> concentration or residue, is heated in an oxidizing atmosphere, to a temperature of <B> 7600 0, </ B > to subject it to an, oxidative roasting ", so as to <B> </B> transform as large a quantity as possible of its zinc content into compounds soluble in dilute sulfuric acid, after which these zinc compounds soluble products are extracted therefrom by leaching with dilute sulfuric acid.
The residue, containing <B> </B> zinc compounds in combinations such as zinc ferrite, zinc ferrate, zinc <B> </B> silicate and spinel (ZnO, A120 '), which are insoluble in dilute sulfuric acid, is then heated in a sulphating atmosphere, which can be constituted by water vapor and sulfur dioxide (SO ') and oxygen, or sulfur dioxide (SO2) and air, up to a temperature which will transform the zinc contained in these insoluble combinations into soluble zinc compounds;
the sulphated residue is then leached in water, or in the neutralized solution resulting from the leaching of the product which has undergone the oxidizing roasting. During the heating of the residue in the sulphating atmosphere, an operation which may, for convenience, be called <B> the </B>, sulphide roasting ", the ferric oxide present acts as a catalyst and activates the reaction between sulfur dioxide (SO2) and oxygen to form sulfur trioxide (SO3), which in turn combines with zinc oxide to form zinc sulfate , thereby attacking the zinc compounds containing iron, so that the zinc, which previously existed as a compound insoluble in dilute sulfuric acid, is made soluble in this solution or water, at the same time,
a small amount of ferrous oxide, ferric sulphate and ferrous sulphate is formed; ferrous compounds are oxidized <B> to </B> the ferric state by the addition of an oxidizing agent such as manganese dioxide (MriO ') during the leaching following the sulphate roasting and the The ferric compounds formed then separate from the solution by hydrolysis in the form of ferric hydroxide, carrying with them, by adsorption, Parsenic, timoin, selenium, tellurium etc., which may exist in the solution. .
If it is desired to prevent the build-up of sulfuric acid in a cyclic process, the sulphating roasting can be continued <B> at </B> a temperature high enough to attack a portion, as large as desired, of the material. zinc sulphate and transforming this into zinc oxide soluble in dilute sulphuric acid.
From the jessives containing the dissolved zinc compounds, the zinc can be extracted by any electrolysis process.
Uncombined zinc remaining in the product after sulfating roasting can be dissipated by adding a small amount of sulfuric acid <B> to </B> the lye, or can be dissolved by the regenerated electrolyte. from the extraction of zinc from washing liquids by an electrolytic <B> </B> process.
In the case of <B> zinc </B> ores in which the iron does not enter in sufficient quantity to effect the reaction, it may be necessary to add a catalyst such as ferric oxide, or an iron compound which will give rise to <B> </B> the formation of ferric oxide during sulphating roasting, in order to promote the decomposition and recombination of zinc compounds.
The method can be carried out, for example, as follows <B> to </B> using a plant having the elements mentioned below.
The ore is roasted in a kiln in an atmosphere of air, <B> at </B> a temperature suitable to convert as much of the zinc ore as possible into soluble zinc compounds.
The calcination product from this oxidizing roasting furnace is brought <B> to </B> a similar apparatus called <B>, </B> tank <B> to </B> neutral bath 11, where it meets a partially neutralized electrolyte stream. In this apparatus, the calcination product and the partially neutralized electrolyte are vigorously stirred to complete the neutralization, and the contents of the vessel are then sent <B> to </B> an apparatus called <B>. </ B> neutral separator I ', where the coarse solids are separated from the liquid and sent <B> to </B> a so-called tank, <B> to </B> acid tank ".
From the neutral separator, the liquid passes <B> to </B> so called neutral sludge devices, where fine solids and sludge are separated from the liquid and directed <B> to </B> the <B> < / B> <B> acid </B> tank <B> "</B> above.
Neutral sludges the liquid passes <B> to </B> a tank called <B>, </B> tank <B> of </B> precipitation <B> Il, </B> where the copper, the cadmium and other impurities existing in the liquid are precipitated therefrom by addition of fine zinc dust and agitation of said dust with the liquid, the latter then passing <B> to </B> filters ", where it is clarified before entering a said reservoir, <B> Il. </B> electrolyte storage reservoir.
From this electrolyte storage tank the purified liquid is sent <B> to </B> electrolysers, where <B> the </B> zinc is recovered in the form of metallic zinc and the acidic solvent is recovered. regenerated and passes <B> to </B> a reservoir called the <B> Il acid storage reservoir. </B>
From this acid storage tank the regenerated acid solvent passes <B> to </B> the aforementioned <B>, </B> acid tank <B> It </B> where it meets the stream of solids coarse and fine and sludge separated from the liquid by the <B>, </B> neutral separator "and the <B> </B> neutral sludges <B> It </B> and is partially neutralized by the soluble compounds zinc <B> y </B> contained.
<B> From </B> the <B> to </B> acid tank ", the partially neutralized electrolyte and the solids pass <B> to </B> a device called, acid separator" which separates coarse solids and discharges them as residues ".
From the acid separator, the liquid passes <B> to </B> devices called, acid sludges "where fine solids and sludge are separated from the liquid and also discharged as ,, residues"; the liquid then passes <B> to </B> the aforementioned neutral bath <B> to </B> tank where it encounters the product of a new calcination from the oxidizing roasting furnace and is neutralized before starting again <B > the </B> complete process cycle.
Both kinds of solids the above discharged as, residues "are thus <B> at </B> a furnace called, sulphating roasting furnace" and <B> y </B> are heated in an atmosphere of water vapor, sulfur dioxide <B> (SOI) </B> and oxygen, or sulfur dioxide <B> (SOI) </B> and air .. up to a temperature of <B> 650 0 0 </B> and in the presence of a catalytic converter. During roasting, the <B> zinc oxide </B> compounds insoluble in the electrolyte in the previous washout, are transformed into soluble zinc compounds. in diluted sulphuric acid or in water.
The product of the calcination of the sulphating roasting furnace then passes <B> to </B> a tank called a <B> sulphate </B> tank, where it meets a stream of water, or part of the liquid overflowing acidic sludges or neutral sludges, as well as regenerated electrolyte in the amount necessary to dissolve all the soluble zinc compounds in this medium, and it is in this tank that manganese dioxide (MnO2) is added to oxidize ferrous compounds and bring them <B> to </B> the state <B> of </B> ferric compounds.
From the <B> to </B> sulphate tank, the liquid flows <B> to </B> through a battery of <B> to </B> sulphate sludges to the <B> to </B> neutral bath, where there is fresh calcination product from the oxidizing roasting furnace and partially neutralized electrolyte from the acid sludges, and the solids pass from said sludges <B> to </B> sulphate to the waste or are subjected <B> to </B> another process for the recovery of the other <B> y </B> contained material.
A marmafite ore containing <B> 56.8 </B> 1 / o zinc, 10% iron and 33.2% sulfur, treated by the process according to the invention, provided the oxidizing roasting, 74,
2% of its content in zinc oxide <B> in </B> the state soluble in dilute sulfuric acid (HIS04) and 25 # 2% zinc ferrite, containing 8,
2-% zinc oxide and 17% ferric oxide, insoluble in this solution. This calcination product provided <B> to </B> the <B> to </B> acid leach. sulfuric dilute its entire zinc content made soluble.
After being roasted in an atmosphere of sulfur dioxide <B> (SOI) </B> and air, operation by which the zinc ferrite was transformed into zinc sulphate, zinc oxide and ferric oxide almost all of its content of soluble zinc compounds could be recovered from the residue, the final analysis of this residue showing only 0.8% of the original zinc content, which corresponds to <B> to </ B > a total yield of <B> 99,
2 </B> 0/0.
The term, zinc residue ", as used in the specification to denote raw materials <B> to </B> to be employed in the process, refers <B> to </B> both leaching residues from zinc electrolysis processes, retort residues from zinc distillation plants, residues from Wetherill sorters and other zinc recovery operations, slag from blown cupolas processing zinc ores and <B> to </B> the whole class of materials containing oxidized compounds of zinc in the form of combinations, insoluble in dilute sulfuric acid Zinc ores are understood to mean zinc sulphides, carbonates and silicates.