Hydrothermal crystallization of jarosite and natrojarosite from acid leaching solution of zinc oxide dust

The separation of Zn and Fe, K, and Na ions remains a challenge in the recovery process of Zn-containing secondary resources. A hydrothermal process without adding neutralizer was developed to remove Fe, K, and Na ions from the leaching solution of zinc oxide dust. Results showed that Fe and K ions were synchronously eliminated, yielding low-contaminant jarosite products with excellent crystallinity and rosette-like morphology under the following conditions: gas pressure = 1.6 x 106 Pa, agitation speed = 600 rpm, reaction time = 3 h, and temperature ranges at 368.15 K-423.15 K. The removal efficiency of Fe and K ions reached 99.8% and 97.7%, respectively. The obtained low-contaminant jarosite contained Fe 31.09%-31.98%, Zn 1.05%-1.24%, S 12.33%-12.71%, K 6.12%-6.46%, and Na 0.44%-0.87%. Additionally, the Na ions in the leaching solution precipitated can also along with Fe ions, forming low-contaminant natrojarosite products containing Fe 31.36%-35.66%, Zn 1.60%-1.88%, S 10.66%-12.56%, Na 2.85%-3.26% and K 0.74%-0.85%. The optimal hydrothermal temperature for the removal of Fe, K, and Na ions while minimising energy consumption was determined to be 393.15 K. The low-contaminant jarosite and natrojarosite products possess potential applications in the field of yellow pigments, building materials, iron and arsenic removal, adsorption materials, catalytic materials, etc. La recuperation des ressources secondaires contenant du Zn a attire un interet important, mais la separation des ions Zn et Fe, K et Na demeure encore un defi dans le procede de purification de la solution de lixiviation du zinc. Dans cette etude, on a developpe un procede hydrothermal dans un autoclave sans l'ajout d'un neutralisant, pour eliminer les ions Fe, K et Na de la solution de lixiviation de poussiere d'oxyde de zinc. Les resultats ont montre que les ions Fe et K etaient elimines de maniere synchrone, donnant des produits de jarosite a faible teneur en contaminants avec une excellente cristallinite et une morphologie en forme de rosette dans les conditions suivantes: pression du gaz = 1.6 x 106 Pa, vitesse d'agitation = 600 tr/min, temps de reaction = 3 h et plages de temperature de 368.15 K a 423.15 K. L'efficacite d'elimination des ions Fe et K a atteint respectivement 99.8% et 97.7%. La jarosite obtenue a faible teneur en contaminants contenait 31.09% a 31.98% de Fe, 1.05% a 1.24% de Zn, 12.33% a 12.71% de S, 6.12% a 6.46% de K et 0.44% a 0.87% de Na. De plus, les ions Na presents dans la solution de lixiviation peuvent egalement precipiter avec les ions Fe, formant des produits de natrojarosite a faible teneur en contaminants contenant 31.36% a 35.66% de Fe, 1.60% a 1.88% de Zn, 10.66% a 12.56% de S, 2.85% a 3.26% de Na et 0.74% a 0.85% de K. On a determine que la temperature hydrothermale optimale pour l'elimination des ions Fe, K et Na tout en minimisant la consommation d'energie etait de 393.15 K. Les produits de jarosite et de natrojarosite a faible teneur en contaminants possedent des applications potentielles dans le domaine des pigments jaunes, des materiaux de construction, de l'elimination du fer et de l'arsenic, des materiaux d'absorption, des materiaux catalytiques et plus encore. Par consequent, la precipitation hydrothermale presente un procede prometteur, et la jarosite et la natrojarosite servent d'epurateurs efficaces des ions Fe, K et Na dans la solution de lixiviation de zinc des ressources secondaires contenant du Zn.