بررسی لیچینگ اکسیدی اسفالریت توسط پیرولوزیت در محیط های کلریدی و سولفاته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

مهم‌ترین منبع برای استحصال فلز روی را کانی‌های سولفیدی از جمله اسفالریت تشکیل می‌دهد که چالش اصلی در این زمینه عدم انحلال مناسب روی در اسیدهای معدنی به دلیل وجود لایه غیر فعال گوگردی در سطح آن است. تحقیقات وسیعی در جهت انحلال اسفالریت در محیط اسیدی به کمک اکسنده های مختلف نظیر اکسیژن انجام شده است که در اکثر این تحقیقات، معایبی نظیر هزینه بالای تولید اکسنده، هزینه سرمایه‌گذاری بالا، استهلاک زیاد تجهیزات و مخاطرات زیست‌محیطی مشاهده می‌شود. از این رو در این تحقیق، انحلال اسیدی کنسانتره اسفالریت که حاوی 41/24 درصد روی، 26/24 درصد گوگرد و 6/6 درصد آهن است، توسط پیرولوزیت در محیط‌های سولفاتی و کلریدی، مورد بررسی قرار گرفت. پیرولوزیت به دلیل ارزان و قابل دسترس بودن از جمله اکسنده هایی است که قابلیت استفاده صنعتی خوبی دارد. پارامترهای مورد بررسی شامل غلظت پیرولوزیت، غلظت اسید، دما و نسبت جامد به مایع است که مورد بررسی قرار گرفته‌اند. طبق نتایج، درصد بازیابی روی با افزایش دما از 25 به 85 درجه سلسیوس، به 85 درصد می‌رسد. با کاهش نسبت جامد به مایع از 150 به 50 گرم بر لیتر، بازیابی روی به 99/78 درصد می‌رسد. همچنین، محیط انحلال سولفاتی نسبت به کلریدی دارای بازیابی بیش‌تری است، به‌طوری که در محیط انحلال کلریدی، بازیابی روی در شرایط یکسان 22 درصد کاهش یافته است. در این بررسی، بازیابی روی در حالت بهینه و در مدت زمان 5 ساعت، 99/78 درصد حاصل شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the sphalerite oxidation leaching by pyrolusite in chloride and sulfate medium

نویسندگان [English]

  • Mahmood Tirgham
  • Hossein Kamran Haghighi
  • Hossein Irannajad
Department of Mining Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The most important resource for zinc metal is sulfide ores which have a dissolution problem due to an inactive layer of sulfur on their surface causing the low leaching efficiency. Extensive research has been done to dissolve sphalerite in an acidic environment with various oxidants such as oxygen. In most of these researches, disadvantages such as the high cost of oxidant production, high investment cost, high depreciation of equipment, and environmental hazards are observed. In this research, acidic leaching of a sphalerite concentrate, which contains 41.235% zinc, 26.24% sulfur, and 6.6% iron, by pyrolusite in sulfate and chloride medium has been investigated. The investigated parameters include pyrolusite concentration, acid concentration, temperature, time, and solid-to-liquid ratio, each of which has been investigated at 5 levels. According to the results, the efficiency of zinc leaching reaches 85% by increasing the temperature from 25 to 85 °C. By reducing the ratio of solid to liquid from 150 to 50 g/L, zinc efficiency reaches 99.78%. Also, the sulfate leaching medium is more efficient than chloride. Comparatively, the zinc efficiency of the chloride medium has decreased by 22% in comparison with the sulfate medium under the same conditions. In the optimum condition, the efficiency of zinc leaching during 5 h reached 99.87%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sphalerite
  • Atmospheric Leaching
  • Pyrolusite
  • Oxidation
  • Chloride
  • Sulfate

مراجع

[1] S. Latif, Leaching of sphalerite using hydrogen peroxide in sulphuric acid media, Murdoch University, 2017.
[2] S. Moradi, Zinc (Zn), Iran University of Science and Technology Press, Tehran, 2005. in Persian
[3] M. Bernasowski, A. Klimczyk, R. Stachura, Overview of zinc production in imperial smelting process, in  Iron and Steelmaking Conference, 2017, pp. 4-6.10.
[4] G. Melcher, E. Muller, H. Weigel, The KIVCET cyclone smelting process for impure copper concentrates, JOM, 28(7) (1976) 4-8.
[5] R. Ghasemzadeh, Metal Extraction, Iran University of Science and Technology Press, Tehran, 1999. in Persian
[6] M. Lampinen, Development of hydrometallurgical reactor leaching for recovery of zinc and gold,  (2016).
[7] A.J. Henning, Mechanisms and kinetics of atmospheric sphalerite oxidative and non-oxidative leaching, Stellenbosch: Stellenbosch University, 2018.
[8] M. Lampinen, A. Laari, I. Turunen, Simulation of direct leaching of zinc concentrate in a non‐ideally mixed CSTR, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 88(4) (2010) 625-632.
[9] A.D.d. Souza, P.d.S. Pina, V.A. Leão, C.A.d. Silva, P.d.F. Siqueira, The leaching kinetics of a zinc sulphide concentrate in acid ferric sulphate, Hydrometallurgy, 89(1-2) (2007) 72-81.
[10] M. Madhuchhanda, N.B. Devi, K.S. Rao, P. Rath, R. Paramguru, Oxidation of sphalerite in hydrochloric acid medium in the presence of manganese dioxide, Mineral Processing, and Extractive Metallurgy, 109(3) (2000) 150-155.
[11] J.-h. Peng, C.-p. Liu, Kinetics of leaching sphalerite with pyrolusite simultaneously by microwave irradiation, Transactions of the Nonferrous Metals Society of China(China), 7(3) (1997) 152-154.
[12] K.S. Rao, R. Paramguru, Dissolution of sphalerite (ZnS) in acidic ferric sulfate solution in the presence of manganese dioxide, Mining, Metallurgy & Exploration, 15 (1998) 29-34.
[13] S.-f. Wang, Z. Fang, Y. Tai, Application of thermo-electrochemistry to simultaneous leaching of sphalerite and MnO 2, Journal of Thermal analysis and Calorimetry, 85(3) (2006) 741-743.
[14] A. Pande, K. Gupta, V. Altekar, Single cell extraction of zinc and manganese dioxide from zinc sulphide concentrate and manganese ores, Hydrometallurgy, 9(1) (1982) 57-68.
[15] P.K. Everett, Simultaneous leaching of zinc and manganese ores, in, Google Patents, 1970.
[16] J. Lorenzo-Tallafigo, N. Iglesias-Gonzalez, R. Romero, A. Mazuelos, F. Carranza, Ferric leaching of the sphalerite contained in a bulk concentrate: Kinetic study, Minerals Engineering, 125 (2018) 50-59.
[17] N. Sadeghi, J. Moghaddam, M.O. Ilkhchi, Determination of effective parameters in pilot plant scale direct leaching of a zinc sulfide concentrate, Physicochem. Probl. Miner. Process, 53(1) (2017) 601-616.
[18] C. Ferron, Atmospheric leaching of zinc sulphide concentrates using regenerated ferric sulphate solutions, in:  Proceedings of the Lead–Zinc 2000 Symposium, the TMS Fall Extraction & Process Metallurgy Meeting. Pittsburgh, USA, October, 2000, pp. 22-25.
[19] F. Nikkhou, F. Xia, A.P. Deditius, Variable surface passivation during direct leaching of sphalerite by ferric sulfate, ferric chloride, and ferric nitrate in a citrate medium, Hydrometallurgy, 188 (2019) 201-215.
[20] C. Xin, H. Xia, Q. Zhang, L. Zhang, W. Zhang, Leaching of zinc and germanium from zinc oxide dust in sulfuric acid-ozone media, Arabian Journal of Chemistry, 14(12) (2021) 103450.
[21] G. Uçar, Kinetics of sphalerite dissolution by sodium chlorate in hydrochloric acid, Hydrometallurgy, 95(1-2) (2009) 39-43.
[22] H. Takala, Leaching of zinc concentrates at Outokumpu Kokkola plant, Erzmetall, 52(1) (1999) 37-42.
[23] M.N. Babu, K. Sahu, B. Pandey, Zinc recovery from sphalerite concentrate by direct oxidative leaching with ammonium, sodium and potassium persulphates, Hydrometallurgy, 64(2) (2002) 119-129.
[24] T. Haakana, B. Saxén, L. Lehtinen, H. Takala, M. Lahtinen, K. Svens, M. Ruonala, X. Gongming, Outotec direct leaching application in China, Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 108(5) (2008) 245-251.
[25] Y. Fan, Y. Liu, L. Niu, T. Jing, T.-a. Zhang, Separation and purification of elemental sulfur from sphalerite concentrate direct leaching residue by liquid paraffin, Hydrometallurgy, 186 (2019) 162-169.
[26] D. Torres, L. Ayala, R.I. Jeldres, E. Cerecedo-Sáenz, E. Salinas-Rodríguez, P. Robles, N. Toro, Leaching chalcopyrite with high MnO2 and chloride concentrations, Metals, 10(1) (2020) 107.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 56، شماره 4
1403
صفحه 497-514

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار