Processing and characterization of self-reducing briquettes made of Jarosite and blast furnace sludges

Jarosite sludges coming from the hydrometallurgical zinc production route is a hazardous material, which is currently neutralized and landfilled by the so called Jarofix® process. The present study aims to assess the mechanical properties of briquettes made of jarosite powder with blast furnace sludges, acting as a reductant material, to recover the iron oxide within in form of pig iron and produce an inert slag[1], as a result, increasing the recovery of materials considered wastes nowadays. Starch was used as a binder (0 wt.%, 5 wt.% and 10 wt.%), and two different briquetting pressure levels were used (20 MPa and 40 MPa). The results show that briquetting without binding the powder is not desirable, as the agglomerating forces provided by pressure only are not sufficient, as the briquettes are very fragile without binder addition. The binder addition increased noticeably the briquettes resistance, however, only little distinction between the 5 wt.% and 10 wt.% levels were seen. The briquetting pressure, on the other hand, showed a bigger role on the mechanical properties of the bound briquettes, being the 40 MPa briquettes more resistant mechanically mostly, as the average compressive strength for these briquettes were higher than 12 MPa, and also, good abrasion and drop resistance are seen in the briquettes, showing that their production with starch as a binder is feasible. A special remark is done regarding the roasting treatment of the jarosite powder before the briquetting process, as an undesirable compound (thenardite) was formed within some briquettes due to a non-uniform heating of the powder, which hindered the briquettes’ mechanical properties.

I fanghi di Jarosite provenienti dalla via di produzione di zinco idrometallurgico sono un materiale pericoloso, attualmente neutralizzato e messo in discarica dal cosiddetto processo Jarofix®. Il presente studio mira a valutare le proprietà meccaniche delle bricchette di polvere di Jarosite con fanghi di altoforno, che agiscono come materiale riducente, per recuperare l'ossido di ferro all'interno in forma di ghisa e produrre una scoria inerte [1], di conseguenza, aumentare il recupero dei materiali considerati rifiuti oggi. L'amido è stato usato come legante (0% in peso, 5% in peso e 10% in peso) e sono stati utilizzati due diversi livelli di pressione di bricchettatura (20 MPa e 40 MPa). I risultati mostrano che la bricchettatura senza legare la polvere non è desiderabile, poiché le forze agglomeranti fornite solo dalla pressione non sono sufficienti, poiché le bricchette sono molto fragili senza aggiunta di legante. L'aggiunta di legante ha aumentato notevolmente la resistenza alle bricchette, tuttavia, sono state osservate solo poche distinzioni tra i livelli del 5% in peso e del 10% in peso. La pressione di bricchettatura, d'altra parte, ha mostrato un ruolo maggiore sulle proprietà meccaniche delle bricchette legate, essendo le bricchette da 40 MPa più resistenti meccanicamente soprattutto, poiché la resistenza a compressione media per queste bricchette era superiore a 12 MPa e, inoltre, buona l'abrasione e la resistenza alle cadute si vedono nelle bricchette, dimostrando che la loro produzione con amido come legante è fattibile. Un'osservazione speciale viene fatta riguardo al trattamento di torrefazione della polvere di jarosite prima del processo di bricchettatura, poiché un composto indesiderabile (thenardite) si è formato all'interno di alcune bricchette a causa di un riscaldamento non uniforme della polvere, che ha ostacolato le proprietà meccaniche delle bricchette.