Study of Conversion of Waste Jarosite Precipitates to Hematite

• Autorzy: Vu H. N. , Dvorak P. , Sita T.

Warianty tytułu

PL

Badania nad konwersją wytrąceń jarosytu w hematyt

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sodium and ammonium jarosite precipitates from the sulfuric acid leaching of deep-sea nodules were converted into well crystallized hematite by alkali decomposition of jarosite using sodium hydroxide or ammonia solutions at different temperature and subsequent sintering at 400 and 750°C. The obtained sodium and ammonium jarosite precipitates were intergrown aggregates composed of half-prism and tabular-like crystals with sharp corners and edges. It was found that base-strength of alkali solutions effected the kinetics of conversion reactions and morphology of solid phase. The residual solids retained the shape and the particle size of the original jarosite precipitates. The main feature of the residual from sodium jarosite is a severe surface pitting and an erosion of edges and corners. The decomposition of ammonium jarosite precipitates at different temperatures took place very fast and completed within 15 minutes at 25°C. Increasing temperature increased the decomposition rate. At 60°C jarosite decomposition was completed in less than 2 minutes. But the experimental results indicated that the sulfate anions slowly diffused from the jarosite structure after the completion of the decomposition reaction. The main impurities in jarosite precipitates such as Mn, Cu and Ni reported into the final product but hematite obtained from decomposition of ammonium jarosite contained significantly less Cu due to formation of copper ammonia complex. The XRD analysis results indicated that the decomposition products at temperatures lower than 90°C are amorphous. At 90°C the decomposition products consisted of poorly crystallized hematite. After sintering the decomposition products from both sodium and ammonium jarosites at 400°C and 750°C, well-crystallized hematite was obtained.

PL

Sodowy i amonowy jarosyt wytrąca się podczas ługowania kwasem solnym guzków głębinowych i zostaje przetworzony w wyraźnie skrystal-izowany hematyt za pomocą dekompozycji alkalicznej jarosytu, która zachodzi przy użyciu wodorotlenku sodu lub roztworów amonowych w różnych temperaturach oraz następujących potem procesów spiekania w 400 i 750°C. Uzyskane wytrącenia sodowego i amonowego jarosytu utworzyły następnie skupienia złożone z pół-pryzmatycznych i tabularycznych kryształów o ostrych końcach i krawędziach. Stwierdzono, że siła roztworów alkalicznych wpływa na kinetykę reakcji konwersji oraz morfologię fazy stałej. Pozostałe części stałe utrzymały kształt i wielkość ziaren oryginalnego wytrącenia jarosytu. Główną cechą reszt z sodowego jarosytu są wżery powierzchniowe oraz erozja krawędzi i końców. Dekompozycja wytrąceń jarosytu amonowego zachodzi bardzo szybko w innej temperaturze. Zajmuje to nie więcej jak 15 minut w temperaturze 25°C. Wzrost temperatury powoduje wzrost stopnia dekompozycji. W temperaturze 60°C dekompozycja jarosytu została ukończona w czasie mniejszym niż 2 minuty. Jednakże, wyniki eksperymentu wskazały, że aniony siarczanowe ulegają powolnej dyfuzji ze struktury jarosytu po ukończeniu reakcji rozkładu. Głównymi zanieczyszczeniami w wytrąceniach jarosytu są takie pierwiastki jak Mn, Cu oraz Ni, których obecność stwierdzono w finalnym produkcie. Jednak hematyt otrzymany w wyniku dekompozycji jarosytu amonowego zawierał znacznie mniej Cu ze względu na utworzenie kompleksu amonowego miedzi. Wyniki analizy XRD wykazały, że produkty rozkładu w temperaturze niższej niż 90°C są amorficzne. W temperaturze 90°C produkty rozkładu zawierały słabo skrystalizowany hematyt. Po spiekaniu produktów rozkładu z zarówno sodowego, jak i amonowego jarosytu w temperaturach 400°C oraz 750°C otrzymano dobrze skrystalizowany hematyt.

Słowa kluczowe

EN

aqueous conversion; deep-sea nodules; jarosite; iron oxides

PL

konwersja wodna; guzki głębinowe; jarosyt; tlenki żelaza

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 275--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Vu H. N.

• Institute of Chemical Technology (ICT), Technická 5, 16628 Prague 6, Czech Republic

autor

Dvorak P.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, Prague Institute of Chemical Technology, Prague, Technicka 5, 16628 Prague 6, Czech Republic

autor

Sita T.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, Prague Institute of Chemical Technology, Prague, Czech Republic

Bibliografia

• 1. Bohacek, J., Subrt, J., Hanslik, T., Tlaskal, J. Preparing particulate magnetites with pigment properties from suspensions of basic iron(III) sulfates with the structure of jarosite. J. Materials Science. 1993, 28(10), 2827-2832. ISSN 0022-2461.
• 2. Dutrizac, J. E., Jambor, J.L. Jarosites and their application in hydrometallurgy. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2000, 40(Sulfate Minerals), 405-452. ISSN 1529-6466.
• 3. Dutrizac, J.E. Jarosite-type compounds and their application in the metallurgical industry. In: Hydrometallurgy: Research, Development and Plant Practice, Proceedings of International Symposium, 3rd. Warrendale, PA, USA: The Metallurgical Society of AIME, 1982. pp. 531-551. ISBN 978-0895204561.
• 4. Dutrizac, J.E. The hydrothermal conversion of jarosite-type compounds to hematite. In: Productivity and Technology in the Metallurgical Industries. Warrendale, PA: TMS-AIME, 1989. pp. 587-612.
• 5. Hage, J.L.T, Schuiling, R.D., Vriend, S.P. Production of magnetite from sodium jarosite under reducing hydrothermal conditions. The reduction of Fe3+ to Fe2+ with cellulose. Canadian Metallurgical Quarterly. 1999, 38(4), 267-276. ISSN 0008-4433.
• 6. Ismael, M.R.C., Carvalho, J.M.R. Iron recovery from sulfate leach liquors in zinc hydrometallurgy. Minerals Engineering. 2003, 16(1), 31-39. ISSN 0892-6875.
• 7. Jandova, J., Vu, H., Lisa, K., Grygar, T., Bohacek, J. Hydrometallurgical processing of manganese deep-sea nodules: Dissolution and iron recovery. In: The Proceedings of The Fourth (2001) ISOPE OCEAN MINING SYMPOSIUM. Cupertino, CA, USA: ISOPE, 2001. pp. 167-171. ISBN 978–1-880653-56-2.
• 8. Kunda, W., Veltman, H. Decomposition of jarosite. Metallurgical Transactions B: Process Metallurgy. 1979, 10B(3), 439-446. ISSN 0360-2141.
• 9. Moors, E.H.M. Metal Making in Motion - Technology Choices for Sustainable Metals Production. Delft, the Netherlands: Delft University Press, 2000. Dissertation. Delft University of Technology, Faculty of Technology, Policy and Management. ISBN 90-407-2075-4.
• 10. Salinas, E., Roca, A., Cruells, M., Patino, F., Cordoba, D.A. Characterization and alkaline decomposition-cyanidation kinetics of industrial ammonium jarosite in NaOH media. Hydrometallurgy. 2001, 60(3), 237-246. ISSN 0304-386X.
• 11. Vu, H., Jandová, J., Lisá, K., Vranka, F. Leaching of manganese deep ocean nodules in FeSO4–H2SO4–H2O solutions. Hydrometallurgy. 2005, 77(1-2), 147-153. ISSN 0304-386X.