198759. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cink előállítására cinkszulfid tartalmú ércekből és koncentrátumokból hidrometallurgiai és elektrokémiai eljárással
1 HU 198759 B 2 A találmány tárgya eljárás cink előállítására cink-szulfid-tartalmú ércekből és koncentrátumokból hidrometallurgiai és elektrokémiai eljárással. A cink leggyakrabban cink-szulfid formájában fordul elő, és ez a feldolgozásnál a légkör kén-dioxiddal való szennyezésének problémáját okozza. A cink-szulfidot a szokásos eljárások szerint pörköléssel alakítják cink-oxiddá, miközben kén-dioxid keletkezik. A kén-dioxidot egyes eljárásokban kénsavvá alakítják, más eljárások szerint nem. A cink-oxidot kénsavban oldják, és a tisztított oldat elektrolízisével a katódon cinket, az anódon oxigént nyernek. Az anódon való savképződés miatt, és mert katódon cink helyett hidrogén fejlődhet, különösen tiszta oldatokat kell használni, és az áramsűrűséget gondosan kell ellenőrizni. Ez szükségessé teszi, hogy az elektrolithoz olyan reagenseket adjanak, amelyek sima lemezfelületet biztosítanak a cellában a durva vagy poros felület helyett, mivel a durva vagy poros felület a hidrogén fejlődésnek kedvez. A 4 148 698. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban Everett a fentitől eltérő eljárást ismertet. Az eljárás lényege, hogy valamely bázikus fémet az azt tartalmazó ércből ciklikus extrakciós eljárással nyer ki. Az ércből kloridtartalmú kilúgozószerrel ionos réz katalizátor jelenlétében zagyot készit. A bázikus fém oldódását oxigénnel segíti elő. Mivel a híg sav anolit térfogategységébe igen kis mennyiségű cink lúgozódik ki a cellából, nagy cirkulációs arány szükséges, és ez költséges szilárd anyag, folyadék elválasztási lépések alkalmazásával jár. A sav anolit nehézzé teszi a cinknek a katolitból való leválását, mert a hidrogénionok könnyen átjutnak a diafragmán még akkor is, ha ionszelektív membránt, például Nafiont (Dupont gyártmány) használnak. Cinket úgy is állítanak elő kloridoldatból, hogy az anódon klórgáz keletkezzen. Ehhez nagy anódpotenciál és költséges anódok (platina vagy ruténiummal bevont titán) szükségesek. Ezen kívül az anyag kezelésében is nehézségek jelentkeznek, mivel a cink és a klór hajlamos a robbanással járó reagálásra. Az anolit is savas, így hidrogénion forrósul szolgál, általában ez a fő oka a nem kielégítő cinkleválásnak. Fémeknek szulfidjaikból és vegyes szulfidjaikból való kinyerését ismertetik a 3 673 061 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban. Az eljárás szerint a szulfidot alkálifém- és/vagy alkáli földfém-kloridokat tartalmazó elektrolitban kezelik, majd a fémet az oldatból elektrolitikus úton nyerik ki legalább 130 A/m2 anódóramsűrűség alkalmazásával. Ez az anódáramsűrűség jelentős anódelhasználást okoz. A rézkatalizátor találmány szerinti alkalmazásával az anódáramerősség csökkenthető és a fenti hátrány kiküszöbölhető. Lényegi eltérés a fenti anterioritás és a találmány szerinti eljárás között az oxigéntartalmú gáz használata, amelynek segítségével a pH-t a megfelelő értéken tudjuk tartani és az oldatba, jutó vasat eltávolítjuk, ezzel az elektrolit és az oldatba jutó vasat eltávolítjuk, ezzel az elektrolit és az elektród szennyeződését megelőzzük. A találmány szerinti eljárással kiküszöböljük az ismert eljárások hibáit, a cink kilúgozását és leválasztását alacsony hidrogénion koncentrációjú közegben valósítjuk meg. Ez növeli a cinkleválás hatékonyságát és lehetővé teszi a tapadó lemez helyett a cinkpor leválását. Így elkerülhető a kilúgozásra kóros hatású lemezképző adalékok alkalmazása. Az anolitot és a katolitot ionszelektív membránnal, például Nafionnal választjuk el egymástól, és az áram a cinklevólást nem befolyásoló ionok, például nátriumion révén jut ót a membránon. A hidrogénionok ugyancsak átjutnak ezeken a diafragmákon és zavarják a cinkleválást. Ez az oka annak, hogy az eljárásban az ásványt gyengén savas közeggel lúgozzuk ki, hogy elkerüljük, a gyenge hatékonyságú cinklevélás okozta magas költségeket. A találmány szerinti eljárásban cink-szulfid-tartalmú ércből vagy koncentrátumból elektrolitikus cellában nyerjük ki a cinket. A cella katódot tartalmazó katódtérból és anódot tartalmazó anódtérböl áll, a katódtér és az anódtér között ionszelektív membrán van elhelyezve, amely membrán meg tudja akadályozni azoknak az ionoknak az anódtérbcl a katódtérbe való vándorlását, amelyek a cinkleválást zavarhatják. A cink-szulfid-tartalmú ércből vagy koncentrótumból kloridionokat és rézionokat tartalmazó oldattal zagyot készítünk az anódtérben, a zagyot oxigéntartalmú gázzal alaposan összekeverjük, az elegyet légköri nyomáson és 50 °C és az oldószer forráspontja közötti hőmérsékleten tartjuk, az elegy pH-ját 1-4 közé állítjuk, miáltal oldott cinkben dús oldatot nyerünk. Az elegynek legalább egy részét kivesszük az anódtérböl, szűréssel vagy más ismert művelettel elkülönítjük belőle a kapott oldatot, majd az oldatot cinktartalmú érccel vagy koncentrátummal hozzuk érintkezésbe, mikoris az ionos réz kicsapódik az oldatból. Az oldatot ezután a katódtérbe visszük és elektrokémiai eljárással a katódon kinyerjük belőle a cinket. Adott esetben a visszamaradt oldatot elkülöníthetjük az ásványtól, és a kapott oldatot további tisztítás céljából a fém cinkkel érintkezésbe hozhatjuk. Az oxigéntartalmú gáz alkalmazásának szerepe a pH megfelelő értéken tartása és az esetleg oldatba menő vas eltávolítása. Az oxigén az anódos vízbomlás következtében fellépő savanyodás ellen hat az alábbi reakcióegyenlet szerint: 2 Cuf + 1/2 02+2 H*—2 Cu" + H2O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
