Epäpuhtausmetallien talteenotto sinkkiprosessissa

There are small amounts of valuable metals, such as indium, gallium and germanium, in zinc process solutions. Their solvent extraction was studied in this work in sulphate solutions containing zinc and other metals present in industrial solutions. It was discovered, that a commercial bis(2-ethylhexyl)phosphate (D2EHPA) extractant can be used to extract indium and gallium. Indium was extracted separately at a higher acid concentration than gallium. Zinc was co-extracted faster than gallium and almost as much as gallium at the same pH. However, the scrubbing of zinc was possible using a dilute sulphuric acid and a short contact time while gallium losses were small. Both indium and gallium were stripped with sulphuric acid. Germanium was extracted with 5,8-diethyl-7-hydroxydodecane-6-oxime with the commercial name of LIX 63. Unlike other metals in the solution the extraction of germanium increased with different extractants as the acidity increased. Germanium extraction isotherm was measured for a 125 g/L sulfuric acid solution. The loaded organic phase was washed with pure water. It removed the co-extracted acid and part of the germanium and extracted impurities such as iron and copper. Germanium was stripped using a NaOH solution. A process model utilizing own experimentally determined extraction, scrubbing and stripping isotherms was made with HSC Sim software developed by Outotec Oyj. The model based on McCabe–Thiele diagrams was used in sizing the necessary amount of stages and phase ratios in a recovery process. It was concluded, that indium, gallium and germanium can be recovered in the process from a feed where their concentrations are low (<300 ppm). In an example case the feed contained also more than 20 g/L zinc and 2–8 g/L iron, aluminium and copper. The recoveries of indium, gallium and germanium were more than 90 % when 1–3 stages were used in each extraction, scrubbing and stripping section. Since the number of stages is small mixer-settlers would be well suited for this purpose.

Sinkkiprosessin liuoksissa on pieniä määriä arvokkaita metalleja, kuten indiumia, galliumia ja germaniumia. Työssä tutkittiin niiden neste–nesteuuttoa sinkkiä ja muita teollisissa liuoksissa läsnä olevia metalleja sisältävistä sulfaattiliuoksista. Havaittiin, että kaupallista bis(2-etyyliheksyyli)fosfaatti (D2EHPA) -uuttoreagenssia voidaan käyttää sekä indiumin että galliumin uuttoon. Indium uutettiin erikseen korkeammassa happopitoisuudessa kuin gallium. Sinkki myötäuuttautui galliumia nopeammin ja lähes yhtä paljon samassa pH:ssa. Sinkin pesu oli kuitenkin mahdollista laimealla rikkihapolla ja lyhyellä kontaktiajalla galliumin häviöiden jäädessä pieniksi. Sekä indium että gallium takaisinuutettiin rikkihapolla. Työssä päädyttiin uuttamaan germaniumia 5,8-dietyyli-7-hydroksidodekaani-6-oksiimilla, jonka kauppanimi on LIX 63. Toisin kuin muilla liuoksen metalleilla germaniumin uuttautuminen lisääntyi eri reagensseilla happopitoisuuden kasvaessa. Germaniumin uuttoisotermi mitattiin 125 g/L rikkihappoliuoksesta. Ladattu orgaaninen faasi pestiin puhtaalla vedellä. Siinä poistui myötäuuttautuneen hapon lisäksi osa germaniumista sekä uuttautuneista epäpuhtauksista kuten raudasta ja kuparista. Germanium takaisinuutettiin NaOH-liuoksella. Kokeellisesti itse määritettyjä uutto-, pesu- ja takaisinuuttoisotermejä hyödynnettiin prosessimallissa, joka tehtiin Outotec Oyj:n kehittämällä HSC Sim -ohjelmistolla. Sillä mitoitettiin talteenottoprosessissa tarvittavat askellukumäärät ja faasisuhteet McCabe–Thiele -diagrammien perusteella. Indium, gallium ja germanium voitiin kaikki ottaa talteen syötöstä, jossa niiden konsentraatiot olivat pieniä (<300 ppm). Esimerkkitapauksessa syöttö sisälsi myös yli 20 g/L sinkkiä ja 2–8 g/L kuparia, rautaa ja alumiinia. Indiumin, galliumin ja germaniumin saannot olivat yli 90 %, kun uutoissa, pesuissa ja takaisinuutoissa kussakin askelten lukumäärä oli 1–3. Koska uuttoaskelten lukumäärä oli pieni, soveltuisivat sekoitin-selkeytin laitteistot hyvin tähän tarkoitukseen.