Epäpuhtaudet sinkin uutossa

Abstract

Työssä tutkittiin metalli- ja anioniepäpuhtauksien myötäuuttautumista sinkin mukana di(2-etyyliheksyyli)fosforihappoalla (D2EHPA). Laboratoriokokeissa selvitettiin pH:n vaikutusta metalliepäpuhtauksien uuttautumiseen pH-alueella -O, l... 3 sekä pesujen vaikutusta sinkillä ladatun orgaanisen faasin metallipitoisuuksiin. Kokeita tehtiin sekä synteettisillä että autenttisilla prosessiliuoksilla. Anionikokeissa tutkittiin raudan ja sinkin vaikutusta kloridin ja fluoridin uuttautumiseen.

Synteettisillä liuoksilla tehdyissä kokeissa tutkittiin kadmiumin, koboltin, nikkelin, kuparin sekä antimonin uuttautumista sinkkisulfaattiliuoksesta. Kokeissa havaittiin D2EHPA:n uuttavan sinkkiä selvästi em. metalleja paremmin. Sinkki uuttautui sulfaattiliuoksesta lähes täydellisesti tasapaino-pH:n ollessa yli 2,3. Sinkin jälkeen muista metalleista uuttautui eniten kadmium ja järjestyksessä sitten kupari, koboltti ja nikkeli. Epäpuhtausmetallien myötäuuttautumista lisääntyi uuton tasapaino-pH:n kasvaessa ja väheni sinkkilatauksen kasvaessa. Kahdella peräkkäisellä pesuaskeleella, joissa ensimmäinen pesuliuos sisälsi 5 g/L rikkihappoa ja toinen sekä 15 g/L rikkihappoa että 5 g/L sinkkiä saatiin kaikkien epäpuhtausmetallien pitoisuudet jäämään alle 3 mg/L. Antimonin uuttokokeissa huomattiin antimonin uuttautuvan täydellisesti D2EHPA:lla pH:sta riippumatta pH-alueella0...3.

Prosessiliuoksilla tehdyissä kokeissa todettiin D2EHPA:n pystyvän tehokkaasti erottamaan sinkin magnesiumista ßzn,Mg ˜107 ja kadmiumista ßzn,cd ˜106. Havaittiin myös, että mitä suurempi sinkki- ja rautalataus orgaanisessa faasissa on sitä vähemmän magnesiumia ja kadmiumia uuttautuu. Ensimmäisessä pesussa saatiin sekä kadmiumin että magnesiumin pitoisuudet putoamaan keskimäärin 0,1 mg/L eli 30 alkuperäisestä pitoisuudesta. Toisella pesuaskeleella ei enää ollut vaikutusta kadmiumin ja magnesiumin pitoisuuksiin orgaanisessa faasissa. Kokeissa havaittiin myös, että D2EHPA:n latausasteen ylittäessä 0,7 alkaa sinkki-D2EHPA-kompleksit polymeroitua ja faasit eivät enää selkeytyneet helposti. Anionikokeissa huomattiin, ettei D2EHPA uuttanut kloridi tai fluoridi sinkin tai raudan mukana. D2EHPA:n havaittiin myös itsessään sisältävän hieman kloridia.

In this work the extraction of metallic and anionic impurities in zinc extraction using di(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) was studied. The effect of pH in the range of-0,1... 3 on the extraction of metallic impurities into the organic phase as well as the scrubbing of zinc loaded organic phase was elucidated in laboratory experiments. Experiments were carried out with synthetic as well as authentic industrial process solutions. In the experiments concerning anions the effect of zinc and iron on the extraction of chloride and fluoride was studied.

The extraction pH-isoterms for cadmium, cobalt, antimony, nickel and copper from synthetic zinc sulfate solution was studied. It was found that zinc is selectively extracted by D2EHPA before the other metals. Almost all zinc was extracted when the equilibrium pH was above 2,3. After zinc D2EHPA extracts cadmium best and copper second best of the remaining metals. Also small amounts of nickel and cobalt were extracted. After two sequential scrubbing steps, first scrubbing solution contained 5 g/L sulfuric acid and the second 15 g/L sulfuric acid and 5 g/L zinc, the impurity concentrations in the extract were less than 3 mg/L. It was also found that D2EHPA extracts antimony almost completely and independently of pH - even when the pH was near zero.

Equilibrium experiments carried out with process solutions showed that D2EHPA separates efficiently zinc from cadmium ßzn,cd ˜106 and magnesium ßzn,Mg ˜l07 . Furthermore, it was found that the higher zinc load is the less the magnesium and cadmium concentrations are in organic phase are. The first scrubbing step lowered the cadmium and magnesium concentrations about 0,1 mg/L. The second scrubbing step did not have any effect to the concentrations. It was also found that when the loading of D2EHPA reaches 0,7 the zinc-D2EHPA-complex polymerizes and the phase separation is extremely slow.

Anionic experiments showed that iron or zinc did not have any effect on the extraction of chloride and fluoride. It was also found out that the D2EHPA itself contains some chloride.