DE601794C - Verfahren zur Entfernung des Eisens aus zinkhaltigen Loesungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entfernung des Eisens aus zinkhaltigen Lösungen Die Erfindung betrifft die Behandlung von Eisenoxydul- und Zinksalze enthaltenden Lösungen, die gegebenenfalls auch Salze anderer Metalle aufweisen, zur Ausscheidung des Eisens. In der Praxis bietet bei solchen Lösungen die Abscheidung des Eisens von den anderen Metallen große Schwierigkeiten. Es ist zwar möglich, durch Einwirkenlassen von Kalk oder eines Alkalis das Eisen im Zustande des Hydroxyds zu fällen, jedoch ist der sich bildende Niederschlag so leicht und raumhaltig, daß die betriebsmäßige Absch,eidung nicht auf befriedigende Weise ausgeführt werden kann.
• Andere Verfahren haben auch keine besseren Ergebnisse gezeitigt. Man hat zwar die Abscheidung des Eisens nach einem bekannten Verfahren in der Weise zu erzielen gesucht, daß man unter Zusatz von Calciu mchlo.rid und Calciumcarbonat fein verteilte Luft in großem Überschuß in die Lösung einleitete, und zwar unter heftigem Bewegen der Flüssigkeit, und das Eisen in Form von gelatinösem Eisenoxydhydrat ausfällte; indessen ist die Abscheidung des Eisens in solcher Form praktisch mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden und nur unter großem Kosten- und Zeitaufwand ausführbar. Auch das vorgeschlagene Einblasen von Luft in solche mit Erdalkalicarbonat versetzten Lösungen unter gleichzeitigem Erhitzen der Lösung auf höhere Temperatur bzw. bis zum Sieden zur Überführung des Eisens in die leichter abfiltrierbare höhere Oxydationsstufe ist ziemlich kostspielig und zeitraubend.
• Aus diesem Grunde werden täglich kostbare Stoffe enthaltende Lösungen alte wertlos entfernt, da die mit der Ausscheidung .des Eisens und :des Zinks verbundenen Ausgaben bedeutend die Vorteile übertreffen würden, welche die Gewinnung dieser Metalle bieten könnten. Dies bezieht sich besonders auf die Abwässer, welche durch die nasse Behandlung der zinkhaltigen Kupferkiese nach Entfernen des Kupfers durch Zementieren entstehen.
• Bei dem vorliegenden Verfahren wird die eisenoxydul- und zinkhaltige Lösung ebenfalls einer Oxydation mit Luft oder sauerstoffhaltigen Gasen in Gegenwart eines kohlensauren Erdalkalis unterworfen; es genügt jedoch nicht, zu diesem Zweck, wie früher angegeben, die Luft lediglich bei ihrem Eintritt in den Reaktionsbehälter zu verteilen. Um in der Tat wirklich brauchbare Ergebnisse zu erzielen, muß die erwähnte Zerteilung gemät3 der Erfindung im Innern der Flüssigkeit immer wieder von neuem wiederholt werden. Gerade zur Erzielung .dieser immer wiederholten Zerteilung des aufströmenden Gases bzw. der Luft wird letztere mehrfach durch gelochte Flächen aufgehalten, welche die größeren Blasen, die durch die Begegnung und das Zusammentreten von kleineren Blasen gebildet werden; zwingen, sich von neuem zu zerteilen, um in der gesamten Flüssigkeitsmenge die zur Erzielung der gewollten weitgehenden Oxydation erforderliche innige Berührung aufrechtzuerhalten. Die Luftblasen kommen hierbei ohne jede Anwendung von Wärme in fein verteilter Form, z. B. durch Verwendung übereinandergelegter durchlochter Platten oder Siebe, so lange zur Einwirkung, bis die Lösung sich bei der Prüfung als eisenfrei erweist; das Eisen scheidet sich dabei in Gestalt eines Niederschlages von im wesentlichen der Zusammensetzung Fe304 ab, der sehr dicht, wenig raumhaltig und leicht von der überstehenden Flüssigkeit abtrennbar ist.
• Hierbei bildet sich in der Lösung außer dem Eisenoxyduloxyd auch ein Calciumsalz, das dem Säureradikal des durch den Niederschlag enthobenen Eisenoxy dulsalzes entspricht und wobei .die Kohlensäure abgeschieden wird. Die vorhandenen Zinksalze bleiben unberührt in der wäßrigen Lösung. Da das Eisenoxyduloxyd sehr schwer ist, so bildet sich der Niederschlag sehr schnell, so daß eine mühelose Abscheidung der die Zinksalze enthaltenden Flüssigkeit ermöglicht wird. Trocknet man diesen Niederschlag unter Einwirkung mäßiger Temperaturen, so erhält er das Aussehen eines schönen braunen Ockers. Durch leichtes Rösten kann letzterer in roten Ocker verwandelt werden. Der schwefelsaure Kalk, der zusammen mit dem Eisenoxyduloxyd gefällt wird, kann vorzugsweise mit diesem zusammengemischt bleiben, da er dem Eisenoxyduloxyd vorteilhafte Deckeigenschaften zwecks dessen Ausnutzung als Überzug verleiht.
• Die klare, alle Zinksalze enthaltende, durch Abgießen erhaltene Lösung kann nach den üblichen Verfahren zur Gewinnung kristallisierter Zinksalze, Zinkoxyde, kohlensauren Zinks, Lithopons usw. weiterbehandelt werden.
• Es besteht zwischen der zur Abscheidung des Eisens durch Fällen .bestimmten Menge kohlensauren Kalkes und dem Gehalt an Eisen ein bestimmtes Verhältnis. Infolgedessen ist es von Wichtigkeit, .die notwendige Menge kohlensauren Kalkes durch eine vorhergehende Bestimmung des in der zu behandelnden Lösung enthaltenen Eisens zu dosieren, da ein Überschuß von kohlensaurem Kalk sofort nach der Ausscheidung,des Eisens .die Fällung einer entsprechenden Menge Zinkoxyds bedingen würde.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung soll nachstehend mit seinen Einzelheiten in seiner Anwendung zur Behandlung der durch das Chlorieren der zinkhaltigen Kupferkiese gebildeten Abwässer beschrieben werden. Diese Abwässer enthalten, nachdem sie zum Entfernen des Kupfers durch Abfalleisen durchgelassen worden sind, je nach der Beschaffenheit .des behandelten Erzes, verschiedene Mengen schwefelsauren Eisenoxyduls und Eisenchlorids, schwefelsauren Zinks und Zinkchlorids, schwefelsauren Natriums und Natriumchlorids und manchmal Spuren von Mangan.
• Nachdem durch Analyse der Gehalt der.zu behandelnden Abwässer an Eisen und danach die genaue Menge des anzuwendenden kohlensauren Kalkes bestimmt worden ist, werden diese Abwässer in eine mit Druckluftspeisung versehene Vorrichtung .geleitet, die gemäß der Erfindung ein immer wieder erneutes Verteilen der Druckluft ermöglicht.
• Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise eine zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß .der Erfindung in schematischer Darstellung.
• In der Zeichnung bedeutet i den Behälter, in welchem die Reaktion zustande kommt, ein Rohr für die Zuleitung von Druckluft und 3 ein Zuleitungsrohr für kohlensauren Kalk, welcher vorher der zu behandelnden Lösung oder einem Teil derselben beigemischt wird. Zu diesem Zweck können gemahlene Kreide oder fein zerkleinerter Kalkstein verwendet werden. Die Rohre z und 3 treffen in q. zusammen, und das Gemisch von Luft und kohlensaurem Kalk wird in den Behälter i durch mehrere symmetrisch am Boden des Behälters verteilte Düsen 5 geleitet. Die Düsen sind mit gelochten Hauben 6 bedeckt, welche die Rolle von Brausen spielen und bezwecken, daß ;die Luft möglichst gleichmäßig in der Masse verteilt wird. Die wiederholte Zerteilung der Luft wird dadurch erreicht, daß im Innern des Behälters eine Reihe von übereinanderliegenden gelochten Blech- oder Metallgitterwerkplatten 7 angeordnet ist. Am unteren Teil .des Behälters ist ein Ablaßhahn 8 angeordnet.
• Anstatt .mit der Luft eingeblasen zu werden, kann selbstverständlich die Mischung der Lösung mit :dem kohlensauren Kalk einzeln hineingeleitet werden, und bei größeren Anlagen kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Mischung an verschiedenen Stellen der Vorrichtung zwischen den Platten einzuleiten. Die Vorrichtung kann auch mit einem mit rotierenden Schaufeln sich langsam drehenden Rührwerk versehen werden, welches die Oberfläche der Platten fegt, um eine gegen Ende der Reaktion leicht in die Erscheinung tretende Schlammablagerung zu vermeiden. Man bemerkt während des Fortschreitens der Reaktion eine sich steigernde Bräunung, welche durch die Zerlegung und das Oxydieren der Eisenoxydulsalze und die Bildung eines schweren, aus einem Gemisch von Eisenoxyduloxyd und kohlensaurem Kalk bestehenden Niederschlages verursacht ist. Mit dem schwefelsauren Eisenoxydul, welches das vorherrschende Salz in den in Betracht kommenden Rückstandswässern bildet, gestaltet sich die Reaktion wie folgt: 6 S 04Fe + 02 -f- 6 C 03Ca - 6- S 04Ca + 2 Fes04 + 6 CO2. Mit dem Eisenoxydulchlorid, das meistens gleichfalls vorhanden ist, findet die Reaktion durch Einsvirkung von schwefelsaurem Natrium, welches .immer in großen Mengen in diesen Wässern enthalten ist, statt: 6 C12Fe -I- O. + 6 C 03Ca + 6 S 04Na2 -6S04Ca-#2Fe304+i2C1Na+6C02. Sind außerdem noch Eisenoxydsalze vorhanden, so ergeben letztere einen Niederschlag von Eisenhydroxyd, welches mit dem Eisenoxyduloxyd ausgefällt wird. Die Zinksalze dagegen reagieren nicht und bleiben in der Lösung, wenn :diese keinen Überschuß an kohlensaurem Kalk enthält.
• Die unter vorzugsweise ununterbrochener Zuleitung von Luft und kohlensaurem Kalk ausgeführte Reaktion wird während mehrerer Stunden bis zur restlosen Ausscheidung des Eisenoxyduloxyds fortgesetzt, was durch Entnahme von Proben und deren Einwirkung auf einen Indikator, wie z. B. Ammoniak, festgestellt wird. Nach Ausscheidung der Eisenoxydulsalze wird die mit dem Niederschlage beladene Lösung durch die Leitung ä entleert und in Filter oder einfach in Absitzbecken geleitet, wo sich der Niederschlag infolge seiner großen Dichtigkeit sehr schnell ablagert. Nach der Abscheidung der Flüssigkeit wird der Schlamm erst mit Wasser, welchem man vorzugsweise eine kleine Menge schwefelsauren Natriums beigefügt hat, und nachher mit reinem Wasser gewaschen. Der Schlamm wird darauf getrocknet und geröstet, je nachdem man gelben oder roten Ocker erhalten will.
• Die klare abgegossene Lösung enthält Zink-und Natriumsalze und zuweilen Mangan. Letzteres Metall kann, wenn vorhanden, als Hydroxyd gefällt werden, indem man die Lösung, gegebenenfalls nach Zusatz von Natriumhypochlorid und. eines kohlensauren Erdalkalis, kochen läßt. Hierbei findet die Oxydation des Mangans durch -den in der Flüssigkeit gelösten Sauerstoff statt.
• Nach Beendigung dieser Behandlung, welche unterlassen werden kann, falls die Lösung nicht mariganhaltig ist, kann diese durch die üblichen Methoden der Abscheidung des Zinks im oxydischen und kohlensauren Zustande in Form von Lithopon usw. behandelt werden. Nach dem Filtrieren können die Natriumsalze durch Kristallisieren wiedergewonnen werden.
• Es ist selbstverständlich, daß die Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens geändert werden kann. So kann z. B. der zur Fällung des Eisens mit dem Sauerstoff angewandte kohlensaure Kalk unter denselben Bedingungen durch kohlensaures Barium ersetzt werden und, wenn nötig, können der Lösung geeignete reagierende Mittel, wie z. B. schwefelsaures Natrium, zugegeben werden, um die zur Fällung des Eisens im Zustande eines Eisenoxyduloxyds notwendigen Bedingungen zu gewährleisten.

Claims (1)

1. `PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Entfernung des Eisens aus zinkhaltigen, das Eisen im Oxydulzustande enthaltenden Lösungen durch Oxydation der Lösung mittels Einblasens von Luft und Fällen des Eisens mittels kohlensauren Erdalkalis, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luft auf ihrem Wege durch die Flüssigkeit durch Verteilerorgane, z. B. übereinandergelegte durchlochte Platten oder Siebe, immer wieder von neuem in den Zustand feinster Verteilung gebracht wird.