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Keywords:

  • slag;
  • aqueous sulphur dioxide;
  • transition metals;
  • leaching kinetics;
  • shrinking core modelling

Abstract

Smelter slag and sulphur dioxide are waste products of non-ferrous pyrometallurgical processes. Dissolution behaviour of Co, Cu, Fe, Ni and Zn from smelter slag in aqueous sulphur dioxide was studied. Experiments were carried out in batch mode, under near ambient conditions. Under the conditions studied, 81% Co, 60% Fe, 35% Ni and 68% Zn extraction were achieved within 3 h, while Cu behaved very differently. The initial dissolution of Cu was rapid, but subsequent precipitation lowered its overall extraction. The precipitation of Cu was more temperature sensitive than its dissolution. At 65°C all the dissolved Cu was precipitated in 2.5 h. The successive precipitation was explained based on the solution chemistry of the Cu-Fe-S(IV) system. Dissolution kinetics of the other metals were evaluated using the shrinking core model. Diffusion through the product/ash layer appeared to be the rate controlling step. SEM-EDS analysis was used to characterize the slag and to confirm the existence of a product/ash layer after leaching.

Les scories de fonderie et l'anhydride sulfureux sont des déchets des précedés pyrométallurgiques non ferreux. On a étudié le comportement de dissolution du Co, Cu, Fe, Ni et Zn provenant des scories de fonderie dans de l'anhydride sulfureux aqueux. Les expériences ont été menées en mode discontinu, dans des conditions proches des conditions ambiantes. Dans les conditions étudiées, une extraction de 81% pour le Co, 60% pour le Fe, 35% pour le Ni et 68% pour le Zn a été réalisée en 3 heures, tandis que le Cu se comporte très différemment. La dissolution initiale du Cu est rapide, mais la précipitation qui s'ensuit abaisse son extraction globale. La précipitation du Cu est plus sensible à la température que sa dissolution. À 65°C, tout le Cu dissous est préciptté en 2,5 heures. La précipitation qui s'ensuit s'explique par la chimie de solution du Système Cu-Fe-S(IV). Les cinétiques de dissolution des autres métaux ont été évaluées à l'aide du modèle de noyau de rétrécissement. La diffusion dans la couche produits/cendres semble être l'étape contrôlant la cinétique. On a eu recours à l'analyse SEM-EDS pour caractériser les scories et confirmer I'existence d'une couche produits/cendres après le lessivage.