Hematite formation from jarosite type compounds by hydrothermal conversion

Abstract

The hydrothermal conversion of K jarosite, Pb jarosite, Na jarosite, Na–Ag jarosite, AsO₄ containing Na jarosite and in situ formed K jarosite and Na jarosite to hematite was investigated. Potassium jarosite is the most stable jarosite species. Its conversion to hematite in the absence of Fe₂O₃ seed occurred only partially after 5 h reaction at >240°C. In the presence of Fe₂O₃ seed, the conversion to hematite was nearly complete within 2 h at 225°C and was complete at 240°C. The rate of K jarosite precipitation, in situ at 225°C in the presence of 50 g L⁻¹ Fe₂O₃ seed, is faster than its rate of hydrothermal conversion to hematite. In contrast, complete conversion of either Pb jarosite or Na–Pb jarosite to hematite and insoluble PbSO₄ occurs within 0·75 h at 225°C in the presence of 20 g L⁻¹ Fe₂O₃ seed. Dissolved Fe(SO₄)_1·5 either inhibits the conversion of Pb jarosite or forms Pb jarosite from any PbSO₄ generated. The hydrothermal conversion of Na–Ag jarosite to hematite was complete within 0·75 h at 225°C in the presence of 20 g L⁻¹ Fe₂O₃ seed. The Ag dissolved during hydrothermal conversion and reported to the final solution. However, the presence of sulphur or sulphide minerals caused the reprecipitation of the dissolved Ag. The conversion of AsO₄ containing Na jarosite at 225°C in the presence of 20 g L⁻¹ Fe₂O₃ seed was complete within 2 h, for H₂SO₄ concentrations <0·4M. Increasing AsO₄ contents in the Na jarosite resulted in a linear increase in the AsO₄ content of the hematite, and ∼95% of the AsO₄ remained in the conversion product. Increasing temperatures and Fe₂O₃ seed additions significantly promote the hydrothermal conversion of in situ formed Na jarosite at 200–240°C. However, the conversion of previously synthesised Na jarosite seems to proceed to a greater degree than that of in situ formed Na jarosite.

On a examiné la conversion hydrothermale en hématite de la jarosite de K, de la jarosite de Pb, de la jarosite de Na, de la jarosite de Na-Ag, de la jarosite de Na contenant de l’AsO₄, et de la jarosite de K et de la jarosite de Na qui sont formées in situ. La jarosite de potassium est la plus stable des espèces de jarosite. Sa conversion en hématite ne se produisait que partiellement après 5 h de réaction à >240°C en l’absence d’amorce de Fe₂O₃. En présence d’amorce de Fe₂O₃, la conversion en hématite était presque complète à moins de 2 h à 225°C et était complète à 240°C. La vitesse de précipitation de la jarosite de K, in situ à 225°C en présence de 50 g L⁻¹ d’amorce de Fe₂O₃, est plus rapide que sa vitesse de conversion hydrothermale en hématite. Par contraste, la conversion complète soit de la jarosite de Pb ou de la jarosite de Na-Pb en hématite et en PbSO₄ insoluble se produit à moins de 0·75 h à 225°C en présence de 20 g L⁻¹ d’amorce de Fe₂O₃. Le Fe(SO₄)_1·5 dissous soit inhibe la conversion de la jarosite de Pb ou forme de la jarosite de Pb à partir de tout PbSO₄ produit. La conversion hydrothermale de la jarosite de Na-Ag en hématite était complète à moins de 0·75 h à 225°C en présence de 20 g L⁻¹ d’amorce de Fe₂O₃. L’Ag se dissolvait lors de la conversion hydrothermale et se rapportait dans la solution finale. Cependant, la présence de soufre ou de minéraux sulfurés avait pour résultat la re-précipitation de l’Ag dissous. La conversion de la jarosite de Na contenant de l’AsO₄ à 225°C en présence de 20 g L⁻¹ d’amorce de Fe₂O₃ était complète à moins de 2 h, avec des concentrations d’H₂SO₄ <0·4 M. L’augmentation de la teneur en AsO₄ de la jarosite de Na avait pour résultat une augmentation linéaire de la teneur en AsO₄ de l’hématite et ∼95% de l’AsO₄ demeurait dans le produit de conversion. L’augmentation de la température et d’additions d’amorce de Fe₂O₃ favorisait significativement la conversion hydrothermale de la jarosite de Na qui est formée in situ à 220–240°C. Cependant, la conversion de la jarosite de Na synthétisée antérieurement semblait se produire à un plus grand degré que celle de la jarosite de Na qui est formée in situ.

Keywords:

• jarosite-type compound
• hematite
• hydrothermal conversion
• potassium jarosite
• arsenate jarosite
• lead jarosite