198759. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cink előállítására cinkszulfid tartalmú ércekből és koncentrátumokból hidrometallurgiai és elektrokémiai eljárással
3 HU 198759 B 4 Az oxigéntartalmú gáz alkalmazása révén a pH 1-4, ezen belül az optimális 2,5-3,5 értéken tartható, amely az előzőekben említettek folytán kedvezőbb, mint az előzőekben említett 4 148 698 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban közölt eljárásban adódó (0,5-1) és 3,0 közötti pH. Ebben az anterioritásban mind az oxigénnek, mind a rézion katalizátornak a fém oldatba vitelében van szerepe, és ennek megfelelő az alkalmazásuk is. Az anterioritás szerint az oxigén, a hidrogénionok és az érc vagy koncentrátum férne között zajlik le reakció a bivalens rézion katalizátor jelenlétében. A találmány szerinti eljárásban a rézionok az anód és az ásvány (illetve koncentrátum) fémes anyaggal között töltenek be katalizátor szerepet. A fenti intézkedések révén a zagy-sűrűségétől függően 50-150 g/1 cink kivonása válik lehetővé, így az oldási, reciklizálási költségek alacsonyak. A találmány előnye az ismert eljárásokkal szemben, hogy a cink minden oldási kinyerési lépése egyetlen cellában zajlik le, amely cella ionszelektiv membránt, például Nafiont tartalmaz. Nincs szükség nagy oldatáramlásra, mivel a folyamatosan történő kilúgozás során a cellában keletkező hidrogénatomok felhasználódnak. Ezen kívül a találmány szerinti eljárás lehetővé teszi az ionos réz katalizátor minimális veszteséggel való recirkuláltatását. Ezzel az eljárással az anolit alacsony savtartalom mellett is működőképes anélkül, hogy klórgéz fejlődne, így a klórvagy oxigéngáz fejlődéshez mérten alacsony oxidációs potenciál révén lehetővé válik az olcsó grafit anódok alkalmazása, ami ugyancsak hozzájárul ahhoz, hogy a cellafeszültséget alacsonyan tarthassuk, így áramköltség megtakarítást érünk el. A találmány szerinti eljárás további előnye, hogy az esetleg kilúgozódó vas vas(IIl)-formára oxidálódik, majd goethitté vagy acagenitté hidrolizál. így elkerüljük az elektrolitnak vassal való szenynyeződését. Az alcsony savkoncentrációjú anolit alkalmazása az ismert eljárásokhoz képest növeli a cinkleválési hatékonyságot és csökkenti az áramkőltséget, amely a cinktermelés költségeinek legfontosabb tényezője. A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja szerint az anódtérbe célszerűen részben olyan cink-szulfid-tartalmú ércet vagy koncentrátumot táplálunk be, amelyre ionos rezet csapattunk ró. Így a réz újraoldható anélkül, hogy külön jelentős mennyiségű katalizátort kellene adagolni. Egy másik előnyös megvalósítási mód szerint az anódtérben lévő elegy pH-ját 2,5- -3,5 értéken, még előnyösebben pH = 3,0 értéken tartjuk. Amint azt az előzőekben ismertettük, a gyengén savas környezet megkönnyíti annak elkerülését, hogy a katódtérben hidrogén-, az anódtérben klórgáz fejlődjön. A gázfejlődést az ásványtartalmú zagy redukálóképessége gátolja. 4 Egy további előnyös megvalósítási forma szerint az anódtérben lévő oldatot 70-100 °C, még előnyösebben 85-95 °C hőmérsékleten tartjuk. A cink-szulfid-tartalmú érc vagy koncentrátum kilúgozásához ionos réz katalizátort használunk általában 1-50 g/1, előnyösen 5-25 g/1 mennyiségben. A 20-200 g/1 kloridion-tartalmú kilúgozófolyadékban kloridion-forrásul nétrium-kloridot vagy más alkálifém- vagy alkálifőldfém-kloridot alkalmazunk. Általában nátrium-kloridot alkalmazunk 200-300 g/1 koncentrációban. (Ez 121-181 g/1 kloridion-koncentrációnak felel meg.) A réznek a cinkércré ■ vagy - koncentrótumra való kicsapását illetően megjegyezzük, hogy más ásványra is kicsapható a réz, nemcsak szfaleritre; például említjük a galenitet, a pirrotitet és kalkopiritet. A következő példákban bemutatjuk az eljárás alkalmazását cink-szulfid-tartalmú ércek felhasználásával. Természetesen más bózikus fémek is lehetnek jelen az ércben, vagy előzőén ezeket a fémeket eltávolíthatjuk az ércből például a 4 148 698. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett módon. A talámóny szerinti eljárás az egymástól ionszelektiv membránnal elválasztott anódon és katódon lejátszódó reakciókon alapszik. Az ionos réz katalizálja az anódos oxi- _ dálást az anolitban, a tisztított cinkoldat katolit pedig katódosan redukálódik. A folyamatokat a következő reakcióegyenletek mutatják be: Anód: Cu'—»-Cu2* + e* ZnS + 2 Cu2*—hZn2* + 2 Cu* + S° Katód: Zn2‘ + 2e*—>Zn° Az elektromos semlegességet az ionszelektiv membránon átvándorló nátriumionok biztosítják. 1. Példa Ionos réz kicsapása Idő Hőmérséklet C° PH Cu/Cu2* o-55 2,8 22,0/2,8 0* 65 4,3 18,8/2,9 1/2 83 4,4 2,1/2,0 1 86 4,7 0,05/0,2 1 1/2 86 4,6 0,02/0,04 2-,008/0,02 Betáplált anyag: 0,7 tömegX réztartalmú szfalerit koncentrátum Maradék: 4,6 tömegX Cu Zagysűrűség: 50 tömegX Az 1. táblázat az ionos réz visszanyerésének hatékonyságát mutatja szfaleritre lecsapva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
