The Hydrolysis of Ferric Sulphate Solutions at Elevated Temperatures

A recently developed process for the treatment of zinc leach residue involves dissolution in aqueous sulphuric acid. Soluble ferric ion is then hydrolyzed from the acidic solution either as jarosite or as hematite. depending on the temperature and the acid concentration.Accordingly, experiments have been carried out to define conditions under which hematite is formed. The following results are presented and discussed. (1) Solubilities of ferric oxide in dilute sulphuric acid at temperatures from 150°C to 200°C were determined. (2) The hydrolysis of ferric sulphate proceeds in one of three ways, depending on the acidity of the solution. (3) In the hydrolysis of ferric sulphate solution at 200°C in the absence of zinc sulphate, Fe2O3 is stable below 60 gil H2SO4, and FeOHSO4 is stable above 60 g/l H2SO4. (4) When ZnSO4 or CUSO4 is added to the solution, Fe2O3 is stable over a wider range of acid concentration and temperature. For example, at 185°C, when either 70 gil or 100 g/l Zn as zinc sulphate is added, Fe4O3 is stable up to 84 gil H2SO4 or 93 gil H2SO2, respectively. (5) Equilibrium diagrams of the ternary system Fe2O3-SO3-H2O in the presence of zinc sulphate at 185°C and 200°C were established. Résumé Un procédé récemment développé de traitement des résidus de lixiviation du zinc implique une dissolution dans l'acide sulfurique. Le fer ferrique soluble est alors hydrolysé de cette solution comme jarosite ou comme hématite, dépendant de la température et de la concentration d'acide. L'hématite est actuellement préjéré à la jarosite pour des raisons d'environnement.Des expériences ont done été conduites pour définir sous quelles conditions l'hématite est formée. Les résultats suivants sont discutés: (1) solubilités de l'oxyde ferrique dans l'acide sulfurique dilué, à températures entre 150°C et 200°C; (2) l'hydrolyse du sulfate ferrique peut se produire de trois fat;ons difjerentes, dependant de l'acidité de la solution; (3) dans l'hydrolyse de solutions de sulfate ferrique à 200°C en l'absence de sulfate de zinc, Fe2O3 est stable en dessous de 60 gpl H2SO4 et FeOHSO4 est stable au dessus de 60 gpl H2SO2; (4) quand ZnSO4 ou CUSO4 sont ajoutés à la solution: Fe2O3 est stable dans un plus large domaine de concentration acide et de température — par exemple, à 185°C quand 70 gpl ou 100 gpl de Zn sous forme de sulfate de zinc sont ajoutés, Fe2O3 est stable jusqu'à 84 gpl d'H2SO4 ou 93 gpl d'H2SO4 respectivement; (5) les diagrammes d'equilibre du systeme ternaire Fe2O3-SO3-H2O en présence de sulfate de zinc à 185°C et 200°C ont été établis.