Recovery of red iron oxide pigment from zinc plant hematite precipitates

ABSTRACT

Hematite precipitates during zinc hydrometallurgy contain a certain amount of Zn and S impurities, which limit its applications. To remove these impurities and prepare high-value red iron oxide, a two-part study was carried out by atmospheric water washing and high-temperature hydrothermal treatment. The results showed that Zn²⁺ and SO₄²⁻ existed two forms: adsorbed on the surfaces of hematite precipitates and via physical inclusions; as insoluble sulfates, jarosite, and basic ferric sulfate. During the high-temperature hydrothermal reactions (240°C, 6h, 10g/L H₂SO₄, 6 mL/g liquid-to-solid ratio), the non-iron phases in hematite precipitates transformed into iron oxides. The iron content in the product increased from 58.7% to 68.8%, the sulfur content decreased from 2.96% to 0.63%, and the zinc content decreased from 1.03% to 0.07%. The specific surface area increased from 0.39m²/g to 1.44 m²/g. These products met the application requirements of ISO 1248-C-II-2-a for red iron oxide.

L’hématite qui précipite durant l’hydrométallurgie du zinc a une teneur élevée en fer, une stabilité et une compacité élevées, mais les impuretés de Zn et de S limitent ses applications. Pour éliminer ces impuretés de l’hématite précipitée et pour préparer de l’oxyde de fer rouge de haute valeur, on a effectué une étude en deux parties grâce à des expériences orthogonales incluant un lavage à l’eau atmosphérique et un traitement hydrothermal à haute température. Les résultats expérimentaux ont montré que Zn²⁺ et ${\mathrm{S}\mathrm{O}}_4^{2-}$ existaient sous deux formes. Sous une forme, ils étaient adsorbés sur les surfaces des précipités d’hématite et via des inclusions physiques. Sous l’autre forme, ils existaient sous forme de sulfates insolubles, de jarosite et de sulfate ferrique basique. Lors des réactions hydrothermales à haute température (240°C, 6 h, 10 g/L H₂SO₄, 6 mL/g rapport liquide-solide), les phases non ferreuses dans les précipités d’hématite se sont transformées en oxydes de fer. La teneur en fer du produit a augmenté de 58.7% à 68.8%, la teneur en soufre a diminué de 2.96% à 0.63% et la teneur en zinc a diminué de 1.03% à 0.07%. Le produit était également plus fin et sa surface spécifique a augmenté de 0.39 m²/g à 1.44 m²/g. Ces produits répondaient aux exigences d’application de la norme ISO 1248-C-II-2-a pour l’oxyde de fer rouge.

KEYWORDS:

• Zinc hydrometallurgy
• hematite precipitates
• red iron oxide

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

Financial support provided by the National Natural Science Foundation of China [grant numbers 51964029, 51804146], National key research and development plan solid waste resources special of China [grant number 2018YFC1900402] and Applied Basic Research project of Yunnan Province of China [grant number 202001AT070079] are gratefully acknowledged.