Ozonation precipitation for iron removal in zinc hydrometallurgy

ABSTRACT

Iron is an undesirable constituent and should be removed before zinc electrowinning. Oxidative precipitation using ozone for iron removal from ZnSO4 solution was investigated. Meanwhile, using air as an oxidant was compared at parallel tests. The results indicated that the per centage of iron removal is above two times higher using O3 than using air. With ozone, the effects of important process parameters, such as ZnO mass, temperature, O3 mass flow rate, time, and stirring speed, were systematically investigated. Under optimised conditions, i.e. MZnO/Fe of 1.45, temperature of 90°C, ozone mass flow rate of 3.12 g/h, 30 min, and stirring speed of 300 rev min⁻¹, 99.98% of iron can be removed, causing 0.15% of Zn loss. The precipitate existed as good crystalline phases of FeOOH, MnO₂ and ZnSO₄·H₂O, and composed of rough and dense particles with different size, which is beneficial for solid–liquid separation.

Le fer est un constituant indésirable et devrait être éliminé en profondeur avant l’électro-obtention du zinc. On a étudié la précipitation par oxydation à l’aide d’ozone pour éliminer le fer de la solution de ZnSO₄. Entretemps, on a comparé l’utilisation de l’air comme oxydant lors d’essais parallèles. Les résultats ont indiqué que le pourcentage d’élimination du fer est deux fois supérieur en utilisant O₃ par rapport à l’utilisation de l’air. Avec l’ozone, on a étudié systématiquement les effets des paramètres importants du procédé tels que la masse de ZnO, la température, le débit massique d’O₃, la durée et la vitesse d’agitation. En conditions optimisées, soit M_ZnO/Fe de 1.45, température de 90°C, débit massique d’O₃ de 3.12 g/h, durée de 30 min et vitesse d’agitation de 300 tr/min, on peut éliminer 99.98% du fer, entraînant une perte de 0.15% de Zn. Le précipité existe sous forme de bonnes phases cristallines de FeOOH, MnO₂ et ZnSO₄·H₂O, et est composé de particules rugueuses et denses de différentes tailles, ce qui est avantageux pour la séparation solide-liquide.

KEYWORDS:

• Ozone
• iron removal
• precipitation
• zinc hydrometallurgy
• FeOOH
• oxidant
• zinc loss
• crystalline phase

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant 52164040; the Natural Science Foundation of Yunnan Province under Grant 202101AT070121; the Talent Training Project of Kunming University of Science and Technology under Grant KKZ3201852050.