RU2239667C1

RU2239667C1 - Method for oxidation of iron atoms in zinc sulfate solutions

Info

Publication number: RU2239667C1
Application number: RU2003104723/02A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Казанбаев (RU); Л.А. Казанбаев; П.А. Козлов (RU); П.А. Козлов; А.В. Колесников (RU); А.В. Колесников
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод"
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to hydrometallurgical production of zinc and can be used in hydrolytical purification of zinc sulfate solutions from iron and other impurities. For that, iron atoms are oxidized with gaseous oxygen at 50-70^оС in presence of nitrite ions at weight ratio of ferrous ions to nitrite ions in initial solution equal to (10-59):1.

EFFECT: increased iron oxidation rate in neutral and acid zinc sulfate solutions.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области гидрометаллургического производства цинка и может быть использовано при гидролитической очистке сульфатных цинковых растворов от железа и других примесей.The invention relates to the field of hydrometallurgical production of zinc and can be used in the hydrolytic purification of zinc sulfate solutions from iron and other impurities.

Известен способ окисления ионов железа в сульфатных цинковых растворах, включающий проведение процесса при рН раствора в пределах от 4,5 до 5,8 при температурах раствора более 40°С в присутствии нейтрализующего реагента ZnO либо СаО с использованием в качестве окислителя газообразного кислорода, входящего в состав воздуха процесса (патент ПНР, кл. С 22 В 19/22, №94887, заявл. 9.08.74, №173401, опубл.31.12.77, РЖ. Металлургия, 1979, 7Г400П).A known method for the oxidation of iron ions in zinc sulfate solutions, including the process at a pH of the solution in the range from 4.5 to 5.8 at solution temperatures of more than 40 ° C in the presence of a neutralizing reagent ZnO or CaO using gaseous oxygen as an oxidizing agent, is included in the composition of the air of the process (patent PNR, class C 22 V 19/22, No. 94887, application form. 9.08.74, No. 173401, publ. 31.12.77, RZh. Metallurgy, 1979, 7G400P).

Недостатками указанного способа являются низкие скорости окисления железа при его высоких концентрациях в цинксодержащих растворах (10 г/л и более) и проведение процесса только практически в нейтральных средах (рН 4,5-5,8), что не позволяет проводить осаждение окисленного трехвалентного железа в хорошо фильтруемые ярозитные осадки (рН осаждения ярозита 1-2).The disadvantages of this method are the low oxidation rates of iron at its high concentrations in zinc-containing solutions (10 g / l or more) and the process only in practically neutral environments (pH 4.5-5.8), which does not allow the deposition of oxidized ferric iron into well-filtered jarosite sediments (pH of jarosite precipitation is 1-2).

Известны способы окисления ионов железа в сульфатных цинковых растворах, включающие проведение процесса в нейтральных и кислых средах с использованием в качестве окислителя марганцевой руды, кислорода воздуха, меди, анодного марганцевого шлама, перманганата калия (см. А.П.Снурников, Гидрометаллургия цинка, М., Металлургия, 1981 г., с.186).Known methods for the oxidation of iron ions in zinc sulfate solutions, including carrying out the process in neutral and acidic environments using manganese ore, oxygen, copper, anode manganese sludge, potassium permanganate as an oxidizing agent (see A.P. Snurnikov, Zinc hydrometallurgy, M ., Metallurgy, 1981, p.186).

Недостатками указанных способов является в одних случаях низкие скорости процесса, требующие большого объема используемого оборудования (в случае использования газообразного кислорода), а в других случаях (при использовании марганцевой руды и т.п.) значительно возрастает содержание марганца в растворах, отрицательно влияющего на показатели электролиза цинка.The disadvantages of these methods is in some cases low process speeds, requiring a large amount of equipment used (in the case of using gaseous oxygen), and in other cases (when using manganese ore, etc.), the manganese content in solutions increases significantly, which negatively affects the performance electrolysis of zinc.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ окисления ионов железа в сульфатных цинковых растворах, включающий проведение процесса окисления железа (+2) в нейтральных и кислых средах с использованием в качестве окислителя газообразного кислорода (Основы металлургии, т.2, М., Металлургия, 1962, с.344-350).The closest in technical essence and the achieved result is a method of oxidation of iron ions in sulfate zinc solutions, including the process of oxidation of iron (+2) in neutral and acidic environments using gaseous oxygen as an oxidizing agent (Fundamentals of Metallurgy, vol. 2, M., Metallurgy, 1962, p. 344-350).

Техническим результатом данного изобретения является повышение скорости окисления железа и получение при этом хорошо фильтруемых ярозитных осадков. Указанный результат достигается тем, что в способе окисления ионов железа в сульфатных цинковых растворах, включающем проведение процесса окисления железа (+2) в нейтральных и кислых средах с использованием в качестве окислителя газообразного кислорода, окисление ионов железа проводят при добавке в раствор нитрит иона при массовом соотношении ионов железа (+2) и нитрит ионов, равном (10-50):1, в области температур 50-70°С.The technical result of this invention is to increase the rate of oxidation of iron and to obtain well filtered jarosite sediments. This result is achieved by the fact that in the method of oxidizing iron ions in zinc sulfate solutions, including the process of iron oxidation (+2) in neutral and acidic environments using gaseous oxygen as an oxidizing agent, iron ions are oxidized when an ion of nitrite is added to the solution at mass the ratio of iron ions (+2) and nitrite ions, equal to (10-50): 1, in the temperature range 50-70 ° С.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Исходный сульфатный цинковый раствор состава, г/л: цинк 5-150, железо (+2) 1,5-50, медь 0,1-3, кислотность 0-250 г/л нагревают в реакционной емкости до температур 50-70°С (не выше 70°С). Окислитель - газообразный кислород (воздух, воздух, обогащенный техническим кислородом, технический кислород) подают с помощью диспергирующего импеллера. Добавка нитрита натрия (или других металлов, например, калия) вводится в виде водного раствора с концентрацией 100-200 г/л в течение первых 10 минут в количестве из расчета в исходном сульфатном цинковом растворе массового соотношения ионов железа (+2) и нитрит ионов, равном (10-50):1. Процесс полного окисления железа протекает в течение 1 часа. При необходимости до начала процесса окисления или после в раствор может быть введено нейтрализующее (окись цинка, кальцинированная сода или едкая щелочь, известь). После проведения операции окисления из раствора выводят железо (+3) путем получения ярозитных или гетитных осадков по известной технологии.The initial sulfate zinc solution of the composition, g / l: zinc 5-150, iron (+2) 1.5-50, copper 0.1-3, acidity 0-250 g / l is heated in a reaction vessel to temperatures of 50-70 ° C (not higher than 70 ° C). Oxidizing agent - gaseous oxygen (air, air enriched with technical oxygen, technical oxygen) is supplied using a dispersing impeller. The addition of sodium nitrite (or other metals, for example, potassium) is introduced in the form of an aqueous solution with a concentration of 100-200 g / l for the first 10 minutes in an amount based on the weight ratio of iron ions (+2) and nitrite ions in the initial zinc sulfate solution equal to (10-50): 1. The process of complete oxidation of iron proceeds within 1 hour. If necessary, a neutralizing agent (zinc oxide, soda ash or caustic alkali, lime) can be introduced into the solution before or after the oxidation process begins. After the oxidation operation, iron (+3) is removed from the solution by obtaining jarosite or goethite precipitates according to known technology.

Предложенный способ испытан в лабораторных условиях.The proposed method is tested in laboratory conditions.

Испытания показали, что проведение процесса окисления ионов железа (+2) в нейтральных и кислых сульфатных цинковых растворах с использованием в качестве окислителя газообразный кислород при введении в раствор добавок нитрит иона при массовом соотношении ионов железа (+2) и нитрит ионов, равном (10-50):1, в области температур 50-70°С позволяет заметно повысить скорость окисления железа независимо от его исходного содержания и кислотности среды. Пределы изменения массового соотношения железа (+2) в растворе к введенной каталитической добавке нитрит иона связаны с полнотой окисления железа и содержанием цинка в растворах. Так, при содержаниях цинка в сульфатном растворе до 20-30 г/л соотношение (железа (+2): нитрит ион) составляет 50:1. При содержаниях цинка 130-150 г/л соотношение (железа (+2): нитрит ион) составляет 10:1. При температурах выше 70°С растворимость кислорода настолько понижается, что дальнейшее повышение температуры не дает эффекта повышения скорости процесса и полноты окисления. При температурах ниже 50°С при высоких концентрациях железа и серной кислоты начинается кристаллизация солей.Tests showed that the process of oxidation of iron ions (+2) in neutral and acidic sulfate zinc solutions using oxygen gas as an oxidizing agent when nitrite ion is added to the solution at a mass ratio of iron ions (+2) and ion nitrite equal to (10 -50): 1, in the temperature range of 50-70 ° С it can significantly increase the rate of oxidation of iron, regardless of its initial content and acidity of the medium. The limits of the change in the mass ratio of iron (+2) in the solution to the introduced catalytic additive nitrite ion are related to the completeness of iron oxidation and the zinc content in the solutions. So, with zinc contents in the sulfate solution up to 20-30 g / l, the ratio (iron (+2): nitrite ion) is 50: 1. With zinc contents of 130-150 g / l, the ratio (iron (+2): nitrite ion) is 10: 1. At temperatures above 70 ° C, the solubility of oxygen is so reduced that a further increase in temperature does not give the effect of increasing the speed of the process and the completeness of oxidation. At temperatures below 50 ° C at high concentrations of iron and sulfuric acid, crystallization of salts begins.

Проверку способа осуществляли следующим образом.The verification of the method was carried out as follows.

Сульфатный цинковый раствор состава, г/л: цинк 75, железо (+2) 22,5, медь 2,3, кислотность 24,3 нагревали в реакционной емкости объемом в 1 л до 60°С. С помощью диспергирующего импеллера подавали воздух, обогащенный техническим кислородом. Нитрит ионы вводили в виде водного раствора нитрита натрия с концентрацией 150 г/л. Выходящие из реакционной емкости газообразные пары полностью или частично засасывались импеллером снова в сульфатный цинковый раствор. В аналогичных условиях был проверен известный способ.Zinc sulfate solution of the composition, g / l: zinc 75, iron (+2) 22.5, copper 2.3, acidity 24.3 were heated in a 1 liter reaction vessel to 60 ° C. Using a dispersing impeller, air enriched with technical oxygen was supplied. Nitrite ions were introduced in the form of an aqueous solution of sodium nitrite with a concentration of 150 g / l. Gaseous vapors leaving the reaction vessel were completely or partially sucked into the sulfate zinc solution by the impeller again. In similar conditions, the known method was tested.

В таблице приведены сравнительные данные проверки известного и предлагаемого способа окисления ионов железа в сульфатных цинковых растворах.The table shows the comparative verification data of the known and proposed method for the oxidation of iron ions in zinc sulfate solutions.

Как видно из полученных данных, при использовании предлагаемого способа окисления ионов железа в сульфатах цинковых растворах, скорость окисления железа значительно выше, практически на 2 порядка, чем при использовании известного способа.As can be seen from the data obtained, when using the proposed method for the oxidation of iron ions in zinc sulfates, the rate of oxidation of iron is much higher, almost 2 orders of magnitude, than when using the known method.

Claims

The method of oxidation of iron ions in zinc sulfate solutions, including the oxidation of iron ions (+2) in neutral and acidic environments using oxygen gas as an oxidizing agent, characterized in that the oxidation of iron ions in a zinc sulfate solution is carried out when nitrite ions are added to the solution at the mass ratio of iron ions (+2) and nitrite ions, equal to (10-50): 1, in the temperature range of 50-70 ° C.