Никелевый кек


способ извлечения кобальта и никеля из железо-кобальтовых кеков и концентратов - патент РФ 2082792

Использование: цветная металлургия, гидрометаллургические способы разделения цветных металлов. Сущность изобретения: железокобальтовый кек или концентрат подвергают выщелачиванию аммиачно-карбонатным раствором при 105-120oC в течение 2,0-2,5 ч, при этом разделение кобальта и никеля проводят сорбцией, выделение кобальта из рафината и никеля из элюированного раствора осуществляют процессом дистилляции аммиака и диоксида углерода, которые возвращают на приготовление аммиачно-карбонатного раствора для выщелачивания и промывки сорбента. 2 табл. Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к гидрометаллургическим способам разделения цветных металлов. Известен способ извлечение кобальта и никеля из железистых кеков, включающий восстановительное выщелачивание, выделение кобальта гипохлоритом с получением гидроокиси кобальта (III). Недостатком способа являются многостадийность, значительный расход реагентов. Известен способ извлечения кобальта и никеля из железистых кеков, основанный на применении восстановительного выщелачивания, разделения металлов способом экстракции и последующем выделении кобальта из раствора электролизом. Способом имеет такие недостатки, как многостадийность, использование органических реагентов для разделения металлов и значительный расход реагентов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, включающий восстановительное выщелачивание и отделение кобальта элементарным хлором от железа и никеля. Недостатками способа являются использование восстановителя на стадии выщелачивания, плохая регенерация реагентов. Предлагаемый способ позволяет исключить недостатки способа-прототипа. Для исключения использования восстановителя при выщелачивании и регенерации реагентов выщелачивание проводят аммиачно-карбонатным раствором, при этом кобальт и никель переходят в раствор, а железо и другие примеси остаются в нерастворимом остатке. Отделение никеля от кобальта проводили процессом сорбции. Очищенный кобальтовый раствор подвергали дистилляции аммиака и диоксида углерода для получения кобальтового продукта в виде гидроокиси кобальта (III). Насыщенный никелем сорбент подвергали промывке аммиачно-карбонатным раствором. Никель выделяли из раствора дистилляцией аммиака и диоксида углерода в виде основного карбоната. Аммиак и диоксид углерода улавливали для приготовления растворов выщелачивания и десорбции. Остаток после выщелачивания прокаливали для получения железокобальтового пигмента. Способ был опробован в лабораторном масштабе на железо-кобальтовом концентрате комбината "Североникель" и железокобальтовой пульпе Норильского горно-металлургического комбината. Для определения оптимальных параметров процессов выщелачивания и разделения кобальта и никеля проводили две серии опытов. В первой серии варьировали температуру выщелачивания в течение 3 ч раствором следующего состава, г/дм3: Nh4=100,0-120,0; CO2=50,0-60,0 (табл. 1). Во второй серии опытов исследовали процесс сорбции никеля на сорбенте марки AH-31. Для сорбции использовали раствор после выщелачивания, имеющий следующий состав, г/дм3 Co 12,0-16,2; Ni 1,5-3,0; Nh4 30,0-35,0; CO2 20,0-25,0. Скорость пропускания раствора, через сорбционную колонку составляла 0,25 дм3/ч. В этой серии варьировали отношением объема раствора, пропускаемого через объем сорбента (табл. 2). Лучшие результаты достигаются при следующих параметрах: температура выщелачивания 110-120oC; время 2,0-2,5 ч; отношение пропускаемого объема раствора к объему сорбента, равное 3. Пример. В автоклав объемом 1,0 дм3 загружали железо-кобальтовую пульпу или железокобальтовый концентрат в количестве 35,0-70,0 г и аммиачно-карбонатный раствор объемом 0,7 дм3 следующего состава, г/дм3: Nh4 110,0-120,0; CO2 40,0-60,0. Нагрев проводили до температуры 108,0-112,0oC при перемешивании в течение 2,0-2,5 ч. Полученную пульпу сгущали и промывали аммиачно-карбонатным раствором. Сгущенную пульпу сушили и прокаливали для получения пигмента. Раствор выщелачивания и промывной раствор объединяли и пропускали через сорбционную колонку в отношении объема пропускаемого раствора к объему сорбентов, равному 3. Насыщенный сорбент подвергали десорбции аммиачно-карбонатным раствором состава, г/дм3: Nh4 110,0-120,0; CO2 40,0-60,0 в отношении объема пропускаемого раствора к объему сорбента, равном 1,5, при этом извлечение никеля достигалось 99,2-99,5% Регенерированный сорбент возвращали на сорбцию. Полученные кобальтовый и никелевый растворы подвергали дистилляции аммиака и диоксида углерода при 98,0-105,0oC. Полученную пульпу фильтровали и сушили. Кобальтовый осадок представлен гидроокисью кобальта (III), никелевый основным карбонатом. Аммиак и диоксид углерода улавливали водой для приготовления раствора выщелачивания и десорбции. Предлагаемый способ позволяет проводить извлечение кобальта и никеля из железокобальтовых кеков и концентратов с полной регенерацией реагентов и без использования восстановителя.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ извлечения кобальта и никеля из железокобальтовых кеков и концентратов, включающий их выщелачивание и разделение кобальта и никеля, отличающийся тем, что выщелачивание проводят аммиачно-карбонатным раствором при 105 120oС в течение 2,0 2,5 ч, а разделение кобальта и никеля осуществляют сорбцией с получением очищенного от никеля кобальтового раствора и насыщенного никелем сорбента, который промывали аммиачно-карбонатным раствором с получением никелевого раствора, после этого из соответствующих растворов проводят осаждение кобальта и никеля процессом дистилляции аммиака и диоксида углерода, которые возвращают на приготовление аммиачно-карбонатного раствора для выщелачивания и промывки сорбента.

www.freepatent.ru

Способ извлечения кобальта и никеля из железо-кобальтовых кеков и концентратов

 

Использование: цветная металлургия, гидрометаллургические способы разделения цветных металлов. Сущность изобретения: железокобальтовый кек или концентрат подвергают выщелачиванию аммиачно-карбонатным раствором при 105-120oC в течение 2,0-2,5 ч, при этом разделение кобальта и никеля проводят сорбцией, выделение кобальта из рафината и никеля из элюированного раствора осуществляют процессом дистилляции аммиака и диоксида углерода, которые возвращают на приготовление аммиачно-карбонатного раствора для выщелачивания и промывки сорбента. 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к гидрометаллургическим способам разделения цветных металлов.

Известен способ извлечение кобальта и никеля из железистых кеков, включающий восстановительное выщелачивание, выделение кобальта гипохлоритом с получением гидроокиси кобальта (III).

Недостатком способа являются многостадийность, значительный расход реагентов.

Известен способ извлечения кобальта и никеля из железистых кеков, основанный на применении восстановительного выщелачивания, разделения металлов способом экстракции и последующем выделении кобальта из раствора электролизом. Способом имеет такие недостатки, как многостадийность, использование органических реагентов для разделения металлов и значительный расход реагентов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, включающий восстановительное выщелачивание и отделение кобальта элементарным хлором от железа и никеля.

Недостатками способа являются использование восстановителя на стадии выщелачивания, плохая регенерация реагентов.

Предлагаемый способ позволяет исключить недостатки способа-прототипа. Для исключения использования восстановителя при выщелачивании и регенерации реагентов выщелачивание проводят аммиачно-карбонатным раствором, при этом кобальт и никель переходят в раствор, а железо и другие примеси остаются в нерастворимом остатке.

Отделение никеля от кобальта проводили процессом сорбции. Очищенный кобальтовый раствор подвергали дистилляции аммиака и диоксида углерода для получения кобальтового продукта в виде гидроокиси кобальта (III).

Насыщенный никелем сорбент подвергали промывке аммиачно-карбонатным раствором. Никель выделяли из раствора дистилляцией аммиака и диоксида углерода в виде основного карбоната. Аммиак и диоксид углерода улавливали для приготовления растворов выщелачивания и десорбции.

Остаток после выщелачивания прокаливали для получения железокобальтового пигмента.

Способ был опробован в лабораторном масштабе на железо-кобальтовом концентрате комбината "Североникель" и железокобальтовой пульпе Норильского горно-металлургического комбината.

Для определения оптимальных параметров процессов выщелачивания и разделения кобальта и никеля проводили две серии опытов.

В первой серии варьировали температуру выщелачивания в течение 3 ч раствором следующего состава, г/дм3: Nh4=100,0-120,0; CO2=50,0-60,0 (табл. 1).

Во второй серии опытов исследовали процесс сорбции никеля на сорбенте марки AH-31. Для сорбции использовали раствор после выщелачивания, имеющий следующий состав, г/дм3 Co 12,0-16,2; Ni 1,5-3,0; Nh4 30,0-35,0; CO2 20,0-25,0.

Скорость пропускания раствора, через сорбционную колонку составляла 0,25 дм3/ч.

В этой серии варьировали отношением объема раствора, пропускаемого через объем сорбента (табл. 2).

Лучшие результаты достигаются при следующих параметрах: температура выщелачивания 110-120oC; время 2,0-2,5 ч; отношение пропускаемого объема раствора к объему сорбента, равное 3.

Пример. В автоклав объемом 1,0 дм3 загружали железо-кобальтовую пульпу или железокобальтовый концентрат в количестве 35,0-70,0 г и аммиачно-карбонатный раствор объемом 0,7 дм3 следующего состава, г/дм3: Nh4 110,0-120,0; CO2 40,0-60,0.

Нагрев проводили до температуры 108,0-112,0oC при перемешивании в течение 2,0-2,5 ч. Полученную пульпу сгущали и промывали аммиачно-карбонатным раствором. Сгущенную пульпу сушили и прокаливали для получения пигмента.

Раствор выщелачивания и промывной раствор объединяли и пропускали через сорбционную колонку в отношении объема пропускаемого раствора к объему сорбентов, равному 3.

Насыщенный сорбент подвергали десорбции аммиачно-карбонатным раствором состава, г/дм3: Nh4 110,0-120,0; CO2 40,0-60,0 в отношении объема пропускаемого раствора к объему сорбента, равном 1,5, при этом извлечение никеля достигалось 99,2-99,5% Регенерированный сорбент возвращали на сорбцию.

Полученные кобальтовый и никелевый растворы подвергали дистилляции аммиака и диоксида углерода при 98,0-105,0oC. Полученную пульпу фильтровали и сушили. Кобальтовый осадок представлен гидроокисью кобальта (III), никелевый основным карбонатом.

Аммиак и диоксид углерода улавливали водой для приготовления раствора выщелачивания и десорбции.

Предлагаемый способ позволяет проводить извлечение кобальта и никеля из железокобальтовых кеков и концентратов с полной регенерацией реагентов и без использования восстановителя.

Способ извлечения кобальта и никеля из железокобальтовых кеков и концентратов, включающий их выщелачивание и разделение кобальта и никеля, отличающийся тем, что выщелачивание проводят аммиачно-карбонатным раствором при 105 120oС в течение 2,0 2,5 ч, а разделение кобальта и никеля осуществляют сорбцией с получением очищенного от никеля кобальтового раствора и насыщенного никелем сорбента, который промывали аммиачно-карбонатным раствором с получением никелевого раствора, после этого из соответствующих растворов проводят осаждение кобальта и никеля процессом дистилляции аммиака и диоксида углерода, которые возвращают на приготовление аммиачно-карбонатного раствора для выщелачивания и промывки сорбента.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Способ переработки ксантогенатных никелевых кеков

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке кеков и осадков ксантогенатов тяжелых цветных и благородных металлов. Цель изобретения - комплексное использование сырья, Ксантогенатные никелевые кеки обрабатывают серной кислотой при 45-60 с, а полученную органическую фазу - водным раствором щелочи при рН 12,4-12,6. Такая обработка позволяет одновременно с переводом никеля в водный раствор регенерировать ксантогенат. 2 табл. (Л С

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (50 4 С 22 В 23/04//С 22 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3889715/22-02 (22) 26.04.85 (46) 23.02 ° 87. Бюл. и - 7 (71) Ленинградский горный институт им. Г,В, Плеханова (72) А.Е. Черкасов, Н.Н. Воронин и Г.Н. Доброхотов (53) 669.243.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(- 259376, кл. С 22 В 7/00, 1965.

Авторское свидетельство СССР

1(492574, кл, С 22 В 7/00, 1974. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КСАНТОГЕНАТНЫХ НИКЕЛЕВЫХ КЕКОВ (57) Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке кеков и осадков ксантогенатов тяжелых цветных и благородных металлов.

Цель изобретения — комплексное использование сырья, Ксантогенатные никелевЫе кехи обрабатывают серной кислотой при 45-60 С, а полученную органическую фазу — водным раствором щелочи при рН 12,4-12,6, Такая обработка позволяет одновременно с переводом никеля в водный раствор регенерировать ксантогенат. 2 табл, ! 129! 6

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке кеков и осадков ксантогенатов тяжелых цветных и благородных металлов, 5

Целью изобретения является комплексное использование сырья °

Пример ы. 1-5, 5 г кека распульповывают в 0,1 дм керосина и обрабатывают водным раствором серной 1ц кислоты в течение 40 мин при рН !,О, отношении объемов органической и водной фаз 1:2 и температуре 35, 45, 50, 60 и 80 С ° Полученную смесь делят на водную и органическую фазы, Органическую фазу обрабатывают водным раствором гидроксида калия при рН 12,5 и отношении объемов органической и водной фаз 1:5 ° Результаты оценивают по величине извлечения никеля в водную фазу (табл ° 1) и степени регенерации ксантогената, 18

Уменьшение температуры ниже 45 С о приводит к резкому снижению извлечения никеля в водную фазу и соответственно к уменьшению степени регенерации ксантогената. В области темпео ратур 45-60 С достигается практически полная регенерация ксантогената, поэтому увеличение температуры свыше

60 С нецелесообразно, о

Примеры 6 — 11. 5г кека распульповывают в 0,1 дм керосина и обрабатывают водным раствором сер- 35

;ной кислоты в течение 40 мнн при

60 С, рН 1,0 и отношении объемов органической и водной фаз 1:2, ПолученТаблица 1

2 ) 4 5

Показатели

Пример з ) Температура, С

45

60

45,0

98,9

99,8

99,9

99,9

95,2

43,2

94,6

95,5

97,0

Извлечение никеля в водную фазу, Х

Степень регенерации ксантогената, 7. ную смесь делят на водную и органическую фазы. Органическую фазу обрабатывают водным раствором гидроксида калия при различных значениях рН и отношении объемов органической фазы к водной 1:5. Результаты опытов оценивают по степени регенерации ксантогената (табл ° 2) Наилучшие технопогические показатели регенерации ксантогената достигаются при рН !2,4-12,6, Снижение рН в более кислую область приводит к уменьшению степени регенерации ксан" тогената, а увеличение рН выше 12,6 требует повышенного расхода гидроксида калия, поэтому нецелесообразно.

Использование.предлагаемого способа при переработке ксантогенатных никелевых кеков позволяет на 95Х регенерировать ксантогенат, а также получить готовую продукцию в виде сульфата никеля.

Формула изобретения

Способ переработки ксантогенатных никелевых кеков, включающий их обработку в кислой среде в присутствии керосина с переводом цветных металлов в водный раствор и последующее разделение фаз, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью комплексного использования сырья, кислотную обработку кека ведут серной кислотой при

45 -60ОС, а полученную органическую фазу обрабатывают водным раствором щелочи при рН !2,4-12,6, 1291618

Та блица 2

Показатели

12,2 12,3

12,8

12,6

12,4

12,5

96,0

97,0

95,5

95,5

45,5 83,3

Редактор Н, Егорова

Заказ 206/30 Тираж 605 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Равновесное значение рН водной фазы

Степень регенерации ксантогената, Пример

9 Io (7 8 )

Составитель Л. Рякина

Текред И.Попович Корректор В. Бутяга

   

www.findpatent.ru

Способ переработки железистых гидратных кеков, содержащих никель и кобальт

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке железистых гидратных кеков. Цель изобретения - сокращение потерь цветных металлов с отвальными железистыми осадками и упрощение процесса. Способ включает в себя приготовление исходной пульпы, ее стабилизацию по плотности в пределах 1,4-1,8 г/см восстановление металлов в присутствии серной кислоты, вводимой в количестве QH,,2-1,8)(l, ЬббС, 2,63 Cfe+ 1,54 CcJ- Ю ; где Q HTS04 удельный расход кислоты, г/г твердого в пульпе; С -, Cj- , С pj, С(;усодержание в твердом никеля, кобальта , железа и меди,%; вьщержку смеси при 200-400 с в течение 3,0 - 0,5 ч, выщелачивание спеченного продукта при 80-100 С, стадиальное осажа дение железа из раствора, поддерживая на последней стадии рН 2,2-1,4 и отделение осадка от раствора фильтрованием . I з.п. ф-лы, 3 табл. (Л с со 4 05 05 00 СО

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1346689 А 1 (59 4 С 22 В 23/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

j(21) 3970362/23-02 (22) 16.08 ° 85 (46) 23.10.87. Бюл. 11 39 (71) Научно-производственное объединение "Союзцветметавтоматика" (72) Л.А.Казанский, Г.Н. Лукьянченко, Е.Я.Серебряная, Л,И.Шварцер, Е.И.Яшкин, И.В.Кунаев, И.В.Бацунова и В.Н.Береза (53) 669.053.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 996495, кл. С 22 В 23/04, 1981 ° (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗИСТЫХ

ГИДРАТНЫХ КЕКОВ, СОДЕРЖАЩИХ НИКЕЛЬ

И КОБАЛЬТ (57) Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке железистых гидратных кеков. Цель изобретения — сокращение потерь цветных металлов с отвальными железистыми осадками и упрощение процесса. Способ включает в себя приготовление исходной пульпы, ее стабилизацию по плотности в пределах 1,4-1,8 г/см, восстановление металлов в присутствии серной кислоты, вводимой в количестве Qнг, о, (1,2-1,8) (1,67С н, + 1,66 Сс+

Q q

0,5 ч, выщелачивание спеченного проо дукта при 80-100 С, стадиальное осахдение железа из раствора, поддержи9 вая на последней стадии рН 2,2-1,4 и отделение осадка от раствора фильтрованием. I з.п. ф-лы, 3 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13466

Изобретение относится к металлургии цветньж металлов и может быть использовано при переработке железистых гидратных кеков. .j

11елью изобретения является сокращение потерь цветных металлов с отвальными железистыми осадками и упрощение процесса.

Л р и м е р 1. Навеску 100 г пер- 10 вичного железо-кобальтового кека состава (7 на сухой вес): железо 13,2; никель 26,0; кобальт 5,7, и влажностью 57,47 смешивают с 35,6 r концентрированной серной кислоты, коли- 15 честно которой рассчитывают по приведенной формуле.

Реакционную смесь помещают в печь, нагретую до 300 С, и выдержинают в ней 1 ч. Спек заливают 250 мл горя- 20 чей дистиллированной воды и выщелачивают 20 мин при 80-90 С, затем н поо лученный раствор, имеющий рН 1,31, 43, вводят нейтралиэатор (соду), поднимая ступенчато рН до 1,8; 2 0;

2,4, поддерживая при этом температуру раствора от 80 до 95 С при активном перемешивании. Полученный осадок отделяют от раствора фильтрованием на воронке Бюхнера при разряжении

0,4 атм.

В табл.1 приведены условия и результаты этих опытов.

Пример 2. Навеску 100 r первичного железо-кобальтового кека сос- 35 тана (7. на сухой нес): железо 18,7; никель 25,2; кобальт 8,2, и влажностью 59,87. смешивают с 50,6 г концентрированной серной кислоты.

Реакционную смесь помещают в печь, 40 нагретую до заданной температуры. Полученный спек заливают 250 мл горячей дистиллиронанной воды и выщелачивают

20 мин при 80-100 С.

Из полученного раствора производят 45 осаждение железа, вводят нейтралиэатор, поддерживая на каждой стадии соответствующее значение рН, на первой стадии 1,8-1,9; на второй стадии 2,02,2,.на третьей стадии 2,2-2,4. 50

Полученные результаты приведены в табл, 2.

Средний состав полученного железистого осадка (Ж на сухой вес): железо 31,9; никель О, 21; кобальт О, 10.

Пример 3. Влажность пульпы

W=61, 61, у 1,4 г/см, состав твердого (7 на сухой нес): никель 28,7; ко89 г балы 8, 4; железо 16, 6, количество твердого в 100 навески 24,9 г, необходимый расход кислоты при K= I 2 .

Qu so, I е2 (1,67 28в7+1 66 8е4 +

+2,63 1,66 1 10 24,9 31,33 г, Пример 4. Влажность пульпы

W=52,37, г 1,8 г/см, состав твердого (Е на сухой вес): никель 16,3; кобальт 10,0; железо 22,1, количестно тнердого в 100 r навески 32,5 г необходимый расход кислоты при К1,2:

Q u so I,2 ° (1,67 16,3 + 1,66 . 10,0 +

+ ),63.22,1) 10 32,5 = 39,7 r.

Полученные данные снедены в табл.3.

По сравнению с известным, предложенный способ позволяет сократить потери кобальта и никеля почти в 2 раза (табл.1), сократить число технических операций с семи (в известном) до пяти (в предложенном способе), а также исключить дополнительный предел приготовления серного щелока.

Формула изобретения

1. Способ переработки железистых гидратных кеков, содержащих никель и кобальт, включающий приготовление исходной пульпы, восстановление металлов в присутствии серной кислоты, стадиальное осаждение железа и отделение осадка от раствора фильтрованием, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь цветных металлов с отвальными железистыми осадками и упрощения процесса, исходную пульпу железистых кеков стабилизируют по плотности н пределах

1,4-1,8 г/см, в процессе восстановления н пульпу вводят концентрированную серную кислоту н количестве

О uzso

+2,63 0 ce+ 1,54 С U ) -10 где С вЂ” уд.расход кислоты,г/л твердого в пульпе; юС,. Сне содержание в твердом ниСсц келя, кобальта, железа и меди соответственно,Й, смесь выдерживают при 200-400 С в течение 0,5-3,0 ч, спеченный продукт ныщелачинают при 80-100 С, а стадиальное осаждение железа ведут нейтрализацией раствора.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что осаждение железа осуществляют, поддерживая на последней стадии рН 2,2-2,4.

1346689

Таблица I

Состав продукта, г/л,Z

Термообработка

Темпе- Нродолратура вительС ноств,ч уделъинп расход реа — еитов ° г/г суммм металлов

Продув т келеэоСостав раствора после выаелачиваииа спека, г/л очистки

НтSO Сода

I,86 0,36

l 80 26, 2

8,3

5,5 15,8

31, 64

5,2

Раствор

0,21

0,1

30,2

Кек

95 52 6 8 3 28 0

40,9

7,0

2,6

3,1

0,6|

300

Рас твор

О, 13

0,08 31,90

Кек

1,21

55 30,0 9,1 34,4

25,5

7,0

5,0

Раствор

1,0

0,11 34,8

0,22

Кек

0,23

0,52

Кек

Таблида2

Продукт (фаза) Извлечение в продукт

Термообработка

Состав продуктов

Ni Со

Fe

Темпе- Продолратура кительо

С иость

О, 005

О, 062 О, 105

О, 006

0,27

200

Твердая, 3

Жидкая,г/л

Твердая, 7

Жидкая, г/л

Твердая,Х

Жидкая,г/л

3,3

3,0

99,895 99,994

48, 1

9,7

23,0

О, 009

О, 005

О, 094 0,751

0,16

18,2

300

1,0

99,996 99,991

99,449

43,0

9,5

22,4

0,007

О, 007

О, 090 О, 412

0,27

12,2

0,5

400

99, 588 99, 993 99, 993

43,3

9,6

21,9

Таблица 3

Прииер

Условия термообработки

Продукт (фаза), гlл

Состав продуктов

Извлечение в продукт

Ni Со Fe

Ni

Со

Тенпера- Время, тура, С Ч

350 1,0 Твердая

Жидкая

2 250 2,0 Твердая

Жидкая

4,40

Ot30

0 095 0,256

0i010

0,009

9,80

24,7

5,0

99.744

99,990 99,99!

0,35

6,10

О, 090 О, 238

0,019

99,981

0> 009

99,991

34,0

11,8

6,0

99,762

Составитель Л.Рякина

Редактор Г.Волкова Техред М.Дидык Корректор М.Максимишинец

Заказ 5098/27 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

   

www.findpatent.ru

Способ переработки кобальтового кека

 

Изобретение относится к гидрометаллургическому производству цветных металлов, в частности к производству кобальта и никеля, и может быть использовано для получения металлического кобальта и хлорида кобальта. Цель изобретения исключение промстока и снижение расхода реагентов при переработке кобальтового кека. Кобальтовый кек репульпируют в растворе серной кислоты с получением кобальтового концентрата. Затем кобальтовый концентрат растворяют в соляной кислоте, упаривают, охлаждают и подвергают образующийся хлорид кобальта кристаллизационной противоточной мнргостадийной очистке до заданной степени чистоты. Предварительно аппаратуру на линии кристаллизационной очистки заполняют кристаллическим хлоридом кобальта и его насыщенными растворами, а на линии электроэкстракции кобальта раствором хлорида кобальта. Отработанный электролит электроэкстракции кобальта донасыщают очищенным хлоридом кобальта с линии кристаллизационной очистки и часть полученного раствора с расходом, равным расходу оборотных маточников кристаллизации, направляют на последнюю стадию перекристаллизации хлорида кобальта, остальной раствор вновь на электроэкстракцию кобальта. Маточник первой стадии кристаллизации или его часть, содержащую 10 33% кобальта от вводимого с концентратом, направляют в голову процесса на репульпацию кобальтового кека серной кислотой, предварительно удалив из маточника железо и марганец в виде гидроксидов путем обработки его частью кобальтового кека при 70 80°С и pH 0,8 1,2. 2 табл.

Изобретение относится к гидрометаллургическому производству цветных металлов, в частности к производству кобальта и никеля, и может быть использовано для получения металлического кобальта и хлорида кобальта.

Целью изобретения является исключение промстока и снижение расхода реагентов при переработке кобальтового кека.

Проверка предлагаемого способа была осуществлена в лабораторных условиях и на опытном участке комбината "Североникель" путем переработки кобальтового кека с получением соли хлорида кобальта и металлического кобальта марки К-1.

П р и м е р 1. Кобальтовый кек с соотношением концентраций Со:Ni 1 направляют на кислотную репульпацию. Процесс ведут в соответствии с известным способом. Он позволяет уменьшить содержание никеля в осадке и получить кобальтовый концентрат с соотношением концентраций Со:Ni 15. Никельсодержащий фильтрат направляют в ЦЭН. Концентрат растворяют в соляной кислоте, раствор частично упаривают до плотности 1,50-1,52 г/см3 при 1 н. кислотности и подвергают кристаллизации СоСl2x x6h3O, снижая температуру до 15-18оС, используя в качестве хладагента воду с температурой 4-10оС. Отделяют кристаллы. Из полученных кристаллов хлорида кобальта перекристаллизацией их из водных сред предварительно готовят маточники необходимых стадий кристаллизации, очищенные кристаллы СоСl2. 6h3O и раствор для электроэкстракции кобальта. Затем процесс ведут с соответствии со схемой. Концентрат при нагревании до 80-110оС и перемешивании растворяют во втором маточнике и части первого с помощью соляной кислоты. Охлаждают раствор. Полученные кристаллы направляют на противоточную многостадийную перекристаллизацию в маточниках. Изменяя температуру от 60-70оС при растворении до 15-18оС при охлаждении раствора, первые кристаллы перекристал- лизовывают в третьем маточнике, полученные вторые кристаллы в четвертом маточнике. Последние n-кристаллы хлорида кобальта растворяют в отработанном электролите электроэкстракции кобальта, донасыщая его очищенным хлоридом кобальта до 180-190 г/л кобальта. Часть этого раствора, равную расходу оборотных маточников, направляют на перекристаллизацию предпоследних (n-1)-кристаллов, остальной раствор после разбавления его водой до 150 г/л Со на электроэкстракцию кобальта и хлора при плотности тока 350 А/м2, напряжении 3 В температуре 65оС.

Очистку отработанного электролита электроэкстракции кобальта совмещают с общей очисткой хлорида кобальта кристаллизационным методом. Примеси выводят с частью маточника первой кристаллизации, содержащей 10-33% кобальта от общего его количества, вводимого с концентратом.

В табл.1 приведены данные, характеризующие количество концентрата, необходимое для растворения количество соляной кислоты, число стадий кристаллизации для получения хлорида кобальта с соотношением концентраций Со:Ni не меньше 166 (при степени кристаллизации кобальта 0,666) для получения 1 кг металлического кобальта с соотношением концентраций Со:Ni не меньше 340 в зависимости от количества выводимого с примесями кобальта в маточнике первой стадии кристаллизации.

Чем больше содержание кобальта в выводимой части маточника, тем больше оборот его на передел получения кобальтового концентрата. Это приводит к увеличению расхода концентрата при заданной производительности по кобальту и, как следствие, к увеличению расхода соляной кислоты. При степени кристаллизации кобальта, равной 0,666, весь маточник, содержащий 33% Со от вводимого с концентратом, подлежит выводу на переработку. При содержании кобальта в выводимом маточнике меньше 10% от вводимого с концентратом увеличивается содержание примесей в исходном растворе за счет возврата их с маточником на растворение концентрата. Это вызывает увеличение числа перекристаллизаций для получения CoCl2. 6h3O требуемой степени чистоты, необходимой для получения электролитного кобальта марки К-1.

Выводимый из процесса маточник обрабатывают кобальтовым кеком. Отфильтровывая образующийся осадок, удаляют основную массу железа и марганца в виде гидроксидов. Осадок направляют на переработку в плавильный цех, а фильтра на передел получения кобальтового концентрата, откуда никель, сульфат и частично медь с фильтратом возвращают в ЦЭН. Обработку хлоридного маточника проводят при 70-80оС и рН 0,8-1,2, так как при рН<0,8 осадок гидроксидов железа и марганца практически не образуется, при рН>1,2 возрастает содержание кобальта в осадке, как следует из табл.2. При температуре меньше 70оС процесс осаждения железа и марганца замедляется, при температуре выше 80оС состав осадка практически не меняется.

Такая переработка маточника не требует реагентов для удаления примесей и исключает промсток.

П р и м е р 2. Осуществление способа проводили на опытном участке комбината "Североникель" при следующих принятых условиях: выход кобальта, содержащегося в концентрате, в товарный продукт, равен 85% выход кобальта с маточником, направляемым на обработку кеком, составляет 15% от количества, вводимого с концентратом; степень осаждения кобальта в виде кристаллов на всех стадиях кристаллизации соответствует 67% от исходного его содержания, отработанный электролит электроэкстракции кобальта, содержащий 100 г/л кобальта с соотношением концентраций Со:Ni=60, направляют на растворение очищенного хлорида кобальта пятой кристаллизации и затем, примерно 30% этого раствора, соответствующего принятому расходу маточников, используют для перекристаллизации четвертых кристаллов; на электролиз подают раствор, содержащий 150 г/л кобальта с соотношением концентраций Со:Ni примерно 100.

Предварительно из 66 кг кека, содержащего 11% Со и 13% Ni, кислотной репульпацией серной кислотой получили 37,5 кг концентрата, содержащего 18,7% Со с соотношением Со:Ni=17. Концентрат растворяли в соляной кислоте и раствор, близкий к насыщенному после частичного упаривания с плотностью 1,52 г/см3 при 80оС и с избыточной кислотностью 1 г-экв/л, охлаждали до 15оС. Кристаллы отделяли. Эти кристаллы (31,5 кг) подвергали пятикратной перекристаллизации с использованием воды для получения маточников с концентрацией 180 г/л Со, кристаллов хлорида кобальта пятой перекристаллизации, содержащих 0,415 кг кобальта и раствора для электроэкстракции кобальта, содержащего 0,493 кг кобальта. Расход кобальта в оборотных маточниках установили равным 0,207 кг.

Использование предлагаемого способа переработки кобальтового кека по сравнению с известным способом способствует ресурсосбережению, так как исключает использование реагентов (Na2CO3, NaOH, Cl2) для очистки от примесей кобальтсодержащих продуктов, а также защите окружающей среды, так как исключает промсток хлорида и сульфата натрия с примесями кобальта и никеля. Кроме того, изобретение позволяет получить в качестве дополнительного товарного продукта реактивный хлорид кобальта, минуя процесс получения гидроксида кобальта или металлического кобальта, из которых обычно и получают соли, что упрощает и удешевляет процесс получения СоСl2. 6h3O, а в качестве дополнительного продукта хлор, который можно использовать в никелевом производстве, что улучшает экономику способа.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОБАЛЬТОВОГО КЕКА, включающий получение кобальтового концентрата репульпацией кека в серной кислоте, растворение концентрата при нагревании, очистку от примесей, получение металлического кобальта, отличающийся тем, что с целью исключения промстока и снижения расхода реагентов, кобальтовый концентрат растворяют в соляной кислоте, охлаждают и подвергают образующийся хлорид кобальта кристаллизационной противоточной многостадийной очистке до заданной чистоты после предварительного заполнения аппаратуры кристаллическим хлоридом кобальта и его насыщенными растворами на линии кристаллизационной очистки и раствором хлорида кобальта на линии электроэкстракции кобальта, при этом отработанный электролит электроэкстракции кобальта донасыщают очищенным хлоридом кобальта и часть полученного раствора с расходом, равным расходу оборотных маточников кристаллизации, направляют на последнюю стадию перекристаллизации хлорида кобальта, остальной раствор вновь на электроэкстракцию кобальта, а маточник первой стадии кристаллизации или его часть с содержанием 10 33% кобальта от вводимого с концентратом направляют на кислотную репульпацию кобальтового кека после предварительного удаления из маточника железа и марганца в виде гидроксидов обработкой его частью кобальтового кека при 70 80oС и рН 0,8 1,2.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Способ очистки гидролитических железистых кеков от никеля

Изобретение относится к области переработки никельсодержащих полупродуктов - железистых кеков, получаемых в процессе гидрометаллургического производства никеля. Способ включает репульпацию кеков кислотным раствором, содержащим соли щелочных металлов, при повышенной температуре и при поддержании рН пульпы 1,2-1,6. Репульпацию проводят в реакторе с механическим перемешиванием при удельной мощности перемешивания на первой стадии в пределах 500-1000 Вт/м3, а на второй - в пределах 5-100 Вт/м3. Техническим результатом является более глубокая очистка кеков от никеля, улучшение фильтруемости получаемых продуктов. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к гидрометаллургической переработке промышленных продуктов электролитического производства никеля.

Известен способ очистки гидролитических железистых кеков от никеля и кобальта, включающий кислую репульпацию при повышенной температуре [Орехов М.А., Патюков Г.М., Халимова А.К. Изучение состава отвального железистого кека и некоторых закономерностей его формирования. «Цветные металлы», №9, 1971, с.50-54].

По известному способу часть пульпы железокобальтового кека растворяют в избытке кислоты, затем раствор нагревают до 85-90°С, доокисляют закисное железо пульпой гидроокисей, нейтрализуют кислоту содой до рН=3,3 с осаждением железа и последующим перемешиванием («выкруткой») осадка вместе с затравкой, продолжительность репульпации 6-11 ч. Получают хорошо фильтруемые основные соли железа. Основные недостатки способа - значительная продолжительность процесса и необходимость оборота в виде затравки хорошо фильтрующихся осадков.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки гидролитических железистых кеков от никеля и кобальта (А.с. 827576 (СССР) / Гутин В.А., Соболь С.И., Фраш Т.М. и др. БИ, №17, 1981, с.103), по которому пульпу первичного железистого кека, содержащую 160-300 г/л твердого, нагревают до температуры 85-95°С, преимущественно 90-93°С, подкисляют до заданной величины рН и вводят хлористый калий в количестве 0,06-0,2 т/т кека. Величина рН пульпы 1,3-1,7 является оптимальной, при превышении ее заметно повышается остаточное содержание цветных металлов в кеке, при рН менее 1,3 увеличивается переход железа в раствор. Постоянную величину рН поддерживают добавками небольших количеств соды или поташа. В указанных условиях достигается перекристаллизация железистого кека с получением легко фильтруемого осадка, содержащего 0,4-0,6% никеля.

К недостаткам способа следует отнести то, что способ обеспечивает остаточное содержание никеля в железистом кеке на уровне 0,4-0,6%, что слишком высоко для кеков отвального качества, и низкую фильтруемость кеков.

Задачей изобретения является очистка гидролитического железистого кека от никеля. Техническим результатом, достигаемым при этом, является получение остаточного содержания никеля в кеке на уровне 0,1-0,2%, улучшение фильтруемости полученного кека.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе очистки гидролитических железистых кеков от никеля, включающем репульпацию кислотным раствором, содержащим соли щелочных металлов, при повышенной температуре и поддержании рН пульпы 1,2-1,6, согласно изобретению, репульпацию проводят в две стадии в реакторах с механическим перемешиванием, поддерживая удельную мощность перемешивания на первой стадии 500-1000 Вт/м3, а на второй 5-100 Вт/м3.

Преимущественной величиной рН репульпации является 1,3-1,4.

Время репульпации на первой стадии составляет не менее 30 минут, а на второй 5-7 часов.

Кроме того, с целью снижения расходов реагентов процесс репульпации железистых кеков может осуществляться в растворе сточных вод, содержащих сульфат и хлорид натрия.

Величина рН пульпы 1,2-1,6 (преимущественно 1,3-1,4) является оптимальной, при этом остаточное содержание никеля в железистом кеке составляет 0,1-0,2%, степень перехода железа в раствор не превышает 4-6%. В указанных условиях репульпации происходит превращение аморфных тонкодисперсных хлопьевидных агрегатов железистого кека в хорошо раскристаллизованный легко фильтруемый осадок, основу которого составляет ярозит натрия. В ходе перекристаллизации одновременно происходит несколько процессов: растворение гидратного железистого кека, образование зародышей кристаллов натроярозита, кристаллизация натроярозита на собственных зародышах и кристаллизация натроярозита на поверхности гидратной фазы. Технические результаты, заявленные в изобретении (остаточное содержание никеля в кеке на уровне 0,1-0,2%, улучшение фильтруемости полученного кека), достигаются при поддержании определенного соотношения скоростей вышеуказанных процессов, обеспечивающего получение крупнокристаллического легко фильтруемого осадка. Необходимое соотношение скоростей этих процессов достигается при поддержании определенной интенсивности перемешивания в ходе репульпации железистого кека.

Для получения крупнокристаллического осадка необходимо на первой стадии репульпации снижать скорость образования зародышей натроярозита и повышать скорость кристаллизации его на подложке. На первой стадии репульпации происходит интенсивное растворение части гидратного железистого кека и, следовательно, повышается содержание железа в растворе. При этом увеличивается скорость образования зародышей натроярозита, повышению скорости кристаллизации его на подложке препятствуют диффузионные ограничения, связанные с высокой вязкостью исходной пульпы железистого кека. Исходная пульпа обладает свойствами неньютоновской жидкости, поэтому для снижения ее вязкости должна быть обеспечена высокая интенсивность перемешивания (удельная мощность перемешивания не менее 500 Вт/м3). Снижение вязкости исходной пульпы должно приводить к увеличению скорости кристаллизации натроярозита на поверхности твердой фазы, повышению крупности конечного ярозитного кека и его фильтруемости.

Вторая стадия характеризуется пониженным содержанием железа в растворе, что приводит к значительному снижению скорости образования собственных зародышей кристаллов натроярозита. Таким образом, на второй стадии происходят следующие процессы: растворение подложки гидратного железистого кека, кристаллизация натроярозита на поверхности гидратной фазы и рост образовавшихся кристаллов ярозита. Высокая интенсивность перемешивания на данной стадии повышает скорость растворения гидратной подложки, что приводит к повышению содержания железа в растворе и к возможному повышению скорости образования собственных зародышей кристаллов натроярозита. Кроме того, увеличение интенсивности перемешивания снижает вязкость пульпы и повышает скорость кристаллизации натроярозита на поверхности гидратной фазы. Повышение скоростей обоих этих процессов приводит к снижению крупности конечного кека и снижению его фильтруемости. Повышение скорости кристаллизации натроярозита на поверхности гидратной фазы, вызванное увеличением интенсивности перемешивания приводит к повышению степени экранирования гидратной подложки натроярозитом, при этом в конечном кеке повышается остаточное содержание никеля. Таким образом, для получения кристаллического осадка с низким остаточным содержанием никеля необходимо на второй стадии репульпации поддерживать малую интенсивность перемешивания (удельная мощность перемешивания менее 100 Вт/м3).

Оптимальное время репульпации на первой стадии составляет не менее 30 минут, а на второй - 5-7 часов.

Репульпация может быть осуществлена раствором сточных вод, содержащим сульфат и хлорид натрия, например сточными водами, прошедшими нейтрализацию. В этом случае происходит сокращение расхода реагентов.

Способ применим для очистки как первичных железистых кеков, так и кеков, частично отмытых от никеля.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. (Опыты по наиболее близкому способу).

Опыты проводили в стакане емкостью 1 литр с механическим перемешиванием. Навеску частично отмытого железистого кека среднего состава (% на сух. вес): железо - 38,5; никель - 5,1; натрий - 0,68 и влажностью 48% репульпировали раствором серной кислоты до содержания твердого 200-250 г/дм3, доводили до величины рН - 1,4-1,5, нагревали до температуры 90-93°С, вводили хлорид калия в количестве 0,12 г/г кека и выдерживали при перемешивании в течение 90 мин. Скорость фильтрации конечной пульпы определялась при фильтрации на вакуумной воронке при разряжении 0,06 МПа и при наращивании слоя кека до 15-17 мм. Условия и результаты опытов приведены в таблице 1.

Пример 2. Опыты проводили в аппарате с механическим перемешиванием емкостью 100 литров. Навеску частично отмытого железистого кека среднего состава (% на сух. вес): железо - 38,5; никель - 5,1; натрий - 0,68 и влажностью 48% распульповывали раствором сернокислого натрия до содержания твердого 200-250 г/дм3, нагревали до температуры 90-95°С, подавали серную кислоту до заданной величины рН, выдерживали при перемешивании в течение 30 мин (I стадия), после чего изменяли интенсивность перемешивания и выдерживали пульпу в течение 5-7 часов (II стадия). Скорость фильтрации конечной пульпы определялась при фильтрации на вакуумной воронке при разряжении 0,06 МПа и при наращивании слоя кека до 15-17 мм. Условия и результаты опытов приведены в таблице 2.

Пример 3. Опыты по репульпации частично отмытого железистого кека проводили в стакане емкостью 1 литр с механическим перемешиванием. Условия проведения опытов аналогичны описанным в примере 2. Скорость фильтрации конечной пульпы определялась при фильтрации на вакуумной воронке при разряжении 0,06 МПа и при наращивании слоя кека до 22-24 мм. Результаты опытов приведены в таблице 3.

Пример 4. Опыт по репульпации первичного железистого кека среднего состава (% на сух. вес): железо - 24,4; никель - 14,1; натрий - 1,9 и влажностью 47% проводили в стакане емкостью 1 литр с механическим перемешиванием. Условия проведения опытов аналогичны описанным в примере 2. Скорость фильтрации конечной пульпы определялась при фильтрации на вакуумной воронке при разряжении 0,06 МПа и при наращивании слоя кека до 15 мм. Результаты опыта приведены в таблице 4.

Пример 5. Опыт по рекристаллизации частично отмытого железистого кека, распульпованного в сточной воде, содержащей сульфат и хлорид натрия. Состав сточной воды (г/дм3): сульфат-ион - 28,7; хлорид-ион - 10,9; натрий - 21,6. Опыт проводили в стакане емкостью 1 литр с механическим перемешиванием. Условия проведения опытов аналогичны описанным в примере 2. Скорость фильтрации конечной пульпы определялась при фильтрации на вакуумной воронке при разряжении 0,06 МПа и при наращивании слоя кека до 15 мм. Результаты опыта приведены в таблице 5.

Таблица 1. (Наиболее близкий способ)
№ опытаУдельная мощность перемешивания,Продолжительность,рН пульпы на I стадииИзвлечение Fe в раствор,Содержание Ni в конечном кеке,Скорость фильтрации,
Вт/м3мин%%м3/м2ч
150901,455,50,350,345
2700901,414,50,3810,38
Таблица 2
№ опытаУдельная мощность перемешивания, Вт/м3Продолжительность II стадии,рН пульпы на I стадииИзвлечение Fe в раствор,Содержание Ni в конечном кеке,Скорость фильтрации,
I стадияII стадияч%%м3/м2ч
37001071,335,10,1410,763
47005071,34,360,1660,63
57009071,35,20,150,48
670015071,326,10,1450,41
770020571,319,030,1290,375
870050071,336,090,1820,192
95005071,314,50,1520,6
103005071,324,30,1530,4
117005071,365,870,1430,817
127005071,452,880,2040,589
137005051,35,040,1810,56
147005031,36,80,1810,44
Таблица 3
№ опытаУдельная мощность перемешивания, Вт/м3Продолжительность II стадиирН пульпы на I стадииИзвлечение Fe в раствор,Содержание Ni в конечном кеке,Скорость фильтрации,
I стадияII стадияч%%м3/м2ч
157005051,354,50,1760,419
1670020051,384,50,2210,2
173005051,334,30,190,25
187005031,2812,00,1560,558
Таблица 4
№ оопытаУдельная мощность перемешивания, Вт/м3Продолжительность II стадиирН пульпы на I стадииИзвлечение Fe в раствор,Содержание Ni в конечном кеке,Скорость фильтрации,
I стадияII стадияч%%м3/м2ч
197005051,325,10,181,484
Таблица 5
№ опытаУдельная мощность перемешивания, Вт/м3Продолжительность II стадиирН пульпы на I стадииИзвлечение Fe в раствор,Содержание Ni в конечном кеке,Скорость фильтрации,
I стадияII стадияч%%м3/м2ч
137005051,35,040,1790,6

1. Способ очистки гидролитических железистых кеков от никеля, включающий репульпацию кислотным раствором, содержащим соли щелочных металлов, при повышенной температуре и при поддержании рН пульпы 1,2-1,6, отличающийся тем, что репульпацию осуществляют в реакторах с механическим перемешиванием в две стадии, на первой стадии при удельной мощности перемешивания в пределах 500-1000 Вт/м3, на второй - в пределах 5-100 Вт/м3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН пульпы поддерживают в интервале 1,3-1,4.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что время репульпации на первой стадии составляет не менее 30 мин, а на второй - 5-7 ч.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при репульпации используют сточные воды, содержащие сульфат и хлорид натрия.

www.findpatent.ru

Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд

Изобретение относится к металлургии, а именно к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд (окисленных, латеритных), а также алюмосиликатов (бокситов, нефелинов и др.), мусковитов, кварцевых руд и др. Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд включает рудоподготовку силикатной никелевой руды дроблением, классификацией и сортировкой, выщелачивание из руды кремния культуральной средой силикатных бактерий и последующее извлечение никеля из кека. При выщелачивании кремния культуральной средой силикатных бактерий осуществляют биодеструкцию силикатных минералов руды и ведут ее при рН не ниже 4, без перемешивания и со сменой культуральной среды. Из кека биодеструкции проводят извлечение никеля выщелачиванием с использованием раствора биодеструкции после извлечения из него кремния и добавления серной кислоты до концентрации 50÷450 г/л. Затем осуществляют экстракцию металлов из раствора выщелачивания кека биодестракции. Технический результат изобретения заключается в повышении извлечения никеля из силикатных руд, повышении скорости и экономичности выщелачивания силикатных никелевых руд. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, а именно к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд (окисленных, латеритных), а также может применяться для переработки алюмосиликатов (бокситов, нефелинов и др.), мусковитов, кварцевых руд и др.

Силикатные никелевые руды в основном бедные, вследствие равномерного распределения никеля в минералах не обогащаются традиционными физико-химическими методами, поэтому осуществляется металлургическая переработка первичной руды.

Применяемые в промышленности способы переработки никелевых силикатов и их рентабельность определяются содержанием никеля, железа и магния в руде.

Переработка бедных силикатных никелевых руд с содержанием никеля 0,8-1,2% железисто-магнезиального типа известными способами нерентабельна, так как сопровождается большим расходом реагентов, капитальных и эксплуатационных расходов.

Способ кучного выщелачивания окатышей латеритовой руды водным раствором серной кислоты концентрацией 50-100 г/л (патент US №6312500, опубл. 06.11.2001) позволяет извлечь никель из силикатов в раствор, а также железо и магний, при этом образуется кремниевая кислота. Основными недостатками способа являются большой расход серной кислоты для магнезиальных руд, низкое извлечение никеля, сложность разделения растворов выщелачивания и окремненных кеков.

В другом способе выщелачивания никеля и кобальта из силикатных никель-кобальтовых руд (патент RU №2006115189, опубл. 20.11.2007) выщелачивание проводится кучным способом растворами минеральных кислот концентрацией соответствующей значению рН 2,5-4,0, Eh не ниже 450 мв, с возвратом и укреплением растворов выщелачивания и экстракцией металлов из продуктивных растворов выщелачивания. Недостатками способа является большая продолжительность переработки из-за недостаточно высокой концентрации кислоты раствора выщелачивания, большой расход кислоты на выщелачивание руды железисто-магнезиального типа, недостаточно высокое извлечение никеля из-за невозможности извлечения кислотой металлов находящихся в закрытых силикатах, сложность экстракции металлов из растворов вследствие образования при выщелачивании минеральными кислотами гелеобразной кремниевой кислоты.

В способе извлечения никеля из латеритных руд (патент RU №2178467, опубл. 20.01.2002), никель выщелачивается из руды водным раствором, полученным с использованием гетеротрофных микроорганизмов с рН 1-3. В способе применяют мицелиальные грибы Aspergillus niger, Penicillium Sp., Aspergillus Sp., Penicillium Simplicissimus и бактерии Enterobacter Spp., Bacillus Spp. и Achromobacter Spp., которые синтезируют органические, карбоновые кислоты, выщелачивающие металлы из силикатов в раствор с образованием комплексных соединений и хелатов. Выщелачивание производится в один этап с извлечением в раствор никеля, железа и магния. Выщелачивание металлов из силикатных никелевых руд кислотами гетеротрофных микроорганизмов предложен в другом способе (патент US №6395061, опубл. 28.05.2002).

Основным достоинством способов выщелачивания металлов из руды с использованием микроорганизмов является исключение закупки, транспортировки и хранения кислоты, так как она производится микроорганизмами.

Недостатками способов являются большие затраты на углеводное органическое питание для образования микроорганизмами кислот до значений рН от 1 до 3, отсутствие роста и размножения гетеротрофных микроорганизмов указанных культур при низком значении рН, невысокое извлечение никеля - не более 38% за 32 суток вследствие использования слабых органических кислот, недоступности для кислот никеля закрытого силоксанными (силоксановыми) связями Si-O в слоистых силикатах.

Известен способ обогащения бокситов - повышение кремниевого модуля для производства глинозема обработкой раствором гетеротрофных микроорганизмов, в частности силикатных бактерий (Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. - М.: Недра. 1982. - с.245-260). При выщелачивании кремния из бокситов силикатными бактериями в раствор переходит алюминий, который сложно извлечь из кремниевых растворов.

Наиболее близким по технической сути к заявленному способу является способ переработки силикатных никелевых руд (патент RU №2111058, опубл. 20.05.1998 г.), включающий дробление, грохочение, покусковую ядерно-физическую сортировку руды с разделением на шесть продуктов, дробление концентратов промежуточных продуктов крупностью более 15 мм до крупности 1,0-0,14 мм и кучное бактериально-химическое выщелачивание из них кремнезема обработкой силикатными бактериями группы Silucius в зависимости от крупности продукта различное количество раз по 3-4 суток при рН 5,0-5,5, извлечение никеля и кобальта из кеков выщелачивания руды.

Недостатком способа является высокая стоимость и, соответственно, низкая рентабельность извлечения металлов из бедных железисто-магнезиальных силикатных никелевых руд, недостаточно эффективный режим деструкции силикатных минералов при осуществлении выщелачивания кремния силикатными бактериями и, соответственно, вскрытия металлов и извлечения металлов из кеков бактериального выщелачивания.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в повышении рентабельности переработки и повышении извлечения металлов из силикатных никелевых руд.

Указанный технический результат достигается способом извлечения металлов из силикатных никелевых руд, включающим рудоподготовку силикатной никелевой руды дроблением, классификацией и сортировкой, деструкцию силикатных минералов руды культуральной средой силикатных бактерий при рН не ниже 4,0, без перемешивания и со сменой культуральной среды, извлечение никеля из кека биодеструкции выщелачиванием с использованием раствора биодеструкции после извлечения из него кремния и добавления серной кислоты до концентрации 50-450 г/л, экстракцию металлов из раствора выщелачивания кека биодеструкции.

Частные случаи реализации изобретения характеризуются тем, что рудоподготовка включает дробление руды до крупности 5÷25 мм, классификацию, сортировку кусков руды по содержанию никеля рентгенорадиометрическим или фотометрическим способом.

Предпочтительно, биодеструкцию силикатных минералов руды осуществлять культуральной средой силикатных бактерий Bacillus muciloginosus.

Также культуральная среда силикатных бактерий готовится с использованием в качестве компонентов питания солей азота, калия, фосфора, кальция, цинка, магния и органических углеводов, и в качестве органических углеводов питания для бактерий используют отходы сахарного или спиртового производства, в частности манит, жом.

Кроме того, деструкция силикатных минералов руды культуральной средой силикатных бактерий и последующее выщелачивание металлов из кека биодеструкции осуществляется кучным способом.

Также деструкция силикатных минералов руды силикатными бактериями осуществляется неоднократной подачей свежей среды культивирования с бактериями.

Основными никельсодержащими минералами в силикатных никелевых рудах являются серпентины (серпентиниты) и хлориты, никель в виде примеси может находиться в вермикулите. Металлы в силикатных никелевых рудах находятся в структуре кристаллической решетки силикатных минералов, образуя связи Me-O-Si.

В серпентинах структуры Me-O-Si металлы открыты и могут непосредственно взаимодействовать с кислотами, освободившиеся связи -O-Si взаимодействуют с ионами водорода с образованием кремниевых кислот.

Хлориты и вермикулиты имеют слоистой тип структуры Si-O-Me-O-Si, металлы блокированы между тетраэдрическими слоями силоксанных связей, т.е. металлы закрыты для взаимодействия.

При взаимодействии силикатов е кислотами без проведения биодестукции металлы выщелачиваются из открытых силикатов как серпентины, силикаты частично разрушаются с образованием кремниевых кислот, происходит окремнение кека. При кислотном выщелачивании протекает перестройка структуры силикатов, содержание металлов в силикатах снижается, кремния - повышается.

При выщелачивании как неорганическими, так и органическими кислотами неполное извлечение никеля из силикатов обусловлено присутствием никеля в минералах, в слоях которого октаэдрический слой Ме-O блокирован двумя тетраэдрическими слоями Si-O. Для извлечения никеля из таких силикатных минералов необходимо разрушить силоксанные связи Si-O тетраэдрического слоя для вскрытия октаэдрических слоев перед кислотным выщелачиванием.

Действие мицелиальных грибов Aspergillus niger на силикатные никельсодержащие минералы заключается в разрушении связей Si-O и Ме-O в силикатах ферментами микроорганизмов и вырабатываемыми карбоновыми кислотами с использованием кремния для строения клеток.

Силикатные бактерии при взаимодействии с силикатными минералами разрывают силоксанные связи Si-O в кристаллической решетке ферментами клетки (энзимами). В процессе биодеструкции силикатов выщелачивание металлов не происходит, так как вырабатывают слабые органические кислоты в результате жизнедеятельности бактерий, которые неспособны образовывать устойчивые соединения с металлами, образуемые органические кислоты расходуются на взаимодействие с кислотопоглощающими минералами руды. В результате происходит деструкция кристаллической решетки силикатов с переходом кремния в раствор, твердая фаза обогащается металлами - никелем, железом, магнием, связи Ме-O вскрываются и становятся доступными для выщелачивания кислотами.

Энзиматический характер разрушения силоксанных связей в силикатах подразумевает непосредственный контакт бактерий с рудой. Силикатные бактерии гладкие, не имеют жгутиков, поэтому не могут закрепиться на поверхности руды при перемешивании, следовательно, деструкция силикатов происходит только в режиме без перемешивания.

Свежая культуральная среда для силикатных бактерий имеет рН 6,5-7,0 при добавлении 10-20% инокулята значение рН снижается до рН 5,5-6,0. При культивировании бактерий на углеводном питании и при взаимодействии бактерий с силикатами образуются карбоновые кислоты, значение рН снижается до 4,0. При более низком значении рН жизнедеятельность силикатных бактерий ингибируется, активность, рост и размножение замедляется и прекращается. Силикатные бактерии разрушают силоксанные связи в силикатах ферментами, находящимися в клеточной стенке - в основном силиказой. Снижение концентрации бактерий и их активности при низких значениях рН приводит к уменьшению количества разрушаемых силоксанных связей и вскрытия металлов для последующего выщелачивания.

Поддержание активности бактерий и эффективности деструкции ими силикатных минералов руды осуществляется многократной подачей свежей среды культивирования с бактериями, так как питательные компоненты для роста и размножения бактерий при продолжительном действии истощаются, увеличивается производство карбоновых кислот и снижается значение рН, которые ингибируют бактерии.

Растворы биодеструкции силикатных минералов культуральной средой силикатных бактерий содержат кремний и карбоновые кислоты, и незначительные количества металлов. Использование для выщелачивания металлов из кека биодеструкции после извлечения кремния позволяет снизить расход кислоты для выщелачивания металлов, избежать потерь металлов извлекаемых при действии органических кислот вырабатываемых силикатными бактериями.

Извлечение кремния из растворов биодеструкции снижает образование кремневой кислоты при кислотном выщелачивании, образующей гели и обладающей сорбирующими свойствами. Извлечение кремния позволяет повысить фильтруемость кеков выщелачивания и упростить экстракцию металлов из растворов кислотного выщелачивания.

Извлечение металлов из кека биодеструкции силикатной никелевой руды повышается при концентрации серной кислоты не менее 50 г/л. При снижении концентрации серной кислоты менее 50 г/л скорость извлечения никеля снижается. Повышение концентрации кислоты более 450 г/л приводит к непроизводительному ее расходу, при этом извлечение никеля повышается незначительно. При концентрации серной кислоты более 450 г/л происходит спекание силикатной руды и снижение скорости выщелачивания.

Никельсодержащие силикатные минералы серпентины (змеевики) и хлориты имеют зеленый цвет, название хлорита происходит от греческого «хлорос» - зеленый, за окраску. Содержание никеля в серпентинах 3,3%, в хлорите 1,17-2,16%. Кроме того, в серпентинах и хлоритах содержится основное количество никелевых соединений, таких как ревдискит, гарниерит, миллерит и т.д. При вкрапленности никелевых силикатов в руде -5÷-25 мм сортировку руды по содержанию никеля осуществляют при дроблении руды до той же крупности. Выделение кусков руды с никелевыми силикатами и содержащих больше никеля можно проводить рентгенорадиометрическим методом или фотометрическим способом.

Культивирование силикатных бактерий проводится добавлением в раствор питательной среды 10÷20% инокулята, содержащего бактерии и продукты метаболизма. Питательная среда содержат необходимые для жизнедеятельности микроэлементы соли азота, калия, фосфора, кальция, магния и органические углеводы. Среда Эшби, используемая для культивировании Bacillus mucilaginosus, содержит на 1 литр воды 0,2 г К2НРO4, 0,2 г MgSO4·h3O, 0,2 г NaCl, 0,1 г K2SO4, 5,0 г СаСО3, 0,005 г Na2MoO4, 20 г мелассы. При 10% инокулировании после 2-4 суток культивирования рост бактерий переходит в фазу ускоренного роста - лаг-фазу, бактерии активно растут и взаимодействуют с силикатами.

Силикатные бактерии являются гетеротрофами, которые используют в качестве источника углерода для строения клеток органические углеводы, например глюкозу, мальтозу, сахара. Более дешевым углеводным питанием бактерий являются отходы сахарного или спиртового производства, в частности манит, жом.

Кучный способ является наиболее дешевым по капитальным и эксплуатационным затратам, его применение для бедных силикатных руд более рентабельно. Кучный способ можно использовать как для биодеструкции силикатными бактериями, так и для последующего выщелачивания металлов из руды серной кислотой.

Повышение рентабельности переработки и увеличение извлечения никеля из силикатных никелевых руд достигается эффективным вскрытием металлов в силикатных минералах, происходящем в установленном режиме биодеструкции силикатными бактериями, использованием раствора биодеструкции содержащем органические кислоты и металлы после извлечения из него кремния.

Для экстракции никеля и кобальта из растворов выщелачивания кека биодеструкции желательно предварительно извлечь железо, присутствующее в растворе как в двухвалентном, так и в трехвалентном состоянии, так как при экстракции никеля железо будет загрязнять никелевый продукт. Для извлечения железа из раствора сначала окисляют двухвалентное железо до трехвалентной формы, например пероксидом водорода или озоном, при значении рН более 1,7-2,0 трехвалентное железо выпадает в осадок, его осаждают или отфильтровывают. Добавление в раствор сульфидизаторов, например сернистого водорода, позволяет выделить продукт, содержащий сульфиды никеля и кобальта.

Экстракция никеля из раствора может производиться с использованием селективного на никель и кобальт жидкого органического экстрагента, например LIX, и последующего электролиза с получением чистого никеля или с использованием ионообменной смолы.

Изобретение поясняется примерами реализации способа.

Пример 1

Силикатная никелевая руда железисто-магнезиального типа с содержанием 1,2% Ni, 48% SiO2, 12% Fе2O3, 25% MgO дробилась до крупности 15 мм, обесшламливалась с выделением классов 15+1,0 мм и 1,0 мм. Шламы окатывались с использованием серной кислоты. Руда и окатыши складывались в кучи на непроницаемое основание. Силикатные минералы в руде и окатышах деструктировались взаимодействием с культуральной средой силикатных бактерий Bacillus muciloginosus, подготовленной культивированием на питательной среде Эшби, содержащей соли азота, калия, фосфора, кальция, цинка, магния и с использованием жома - отходов сахарного производства. Биодеструкция силикатных минералов руды проводилась в кучах без перемешивания и аэрации, со сменой культуральной среды на свежую при снижении значения рН среды до 4,0, смена культуральной среды осуществлялась 5 раз. Выщелачивание металлов из кека биодеструкции проводилось раствором биодеструкции после извлечения из него кремния и добавления серной кислоты до концентрации 200 г/л. Раствор после выщелачивания кека биодеструкции возвращался на орошение кучи до достижения концентрации никеля в растворе не менее 1-2 г/л. При снижении концентрации кислоты в растворе выщелачивания менее 50 г/л производилось ее добавление.

Извлечение никеля из руды в раствор составило 91%, концентрация никеля в растворе 6,98 г/л, железа в растворе - 37 г/л. Выщелачивание руды серной кислотой без деструкции по патенту US №6312500 позволяет извлечь не более 86% никеля с более высоким расходом кислоты. Раствор после кислотного выщелачивания кека биодеструкции осветлялся, железо в растворе окислялось и осаждалось, металлы экстрагировались методом жидкостной экстракции селективными экстрагентами с последующей электроэкстракцией.

Пример 2

Силикатная никелевая руда железисто-магнезиального типа с содержанием 0,9% Ni, 46% SiO2, 23,6% Fе2О3, 14% MgO, в которой основными минералами руды являются серпентин 35,5%, тальк 16,0%, хлорит 12,7% дробилась до крупности 25 мм, подвергалась кассификации с выделением фракций классов 25+5 мм, 5+1,0 мм, 1,0+0 мм. Из фракции руды 25+5 мм проводилась сортировка фотометрическим способом, выделялись куски зеленого цвета с содержанием никеля 3,8%, куски черного и белого цвета с содержанием никеля менее 0,4% и фракция кусков красного и желтого цветов с содержанием 0,6% никеля состоящая в основном из гематитов и охристых минералов.

Силикатные минералы кусков руды зеленого цвета, содержащие никель в магниевых и железисто-магниевых силикатах, подвергались биодеструкции кучным способом культуральной средой силикатных бактерий Silicius, приготовленной на питательной среде Эшби содержащей соли азота, калия, фосфора, кальция, цинка, магния и с использованием в качестве углеводного органического питания манита. Биодеструкция проводилась с неоднократной сменой культуральной среды при снижении значения рН до 4,0. Из раствора биодеструкции извлекался кремний добавлением серной кислоты до концентрации кислот 50 г/л и фильтрованием осадка. После извлечения кремния в раствор добавлялась серная кислота до концентрации 80 г/л и подавался на выщелачивание металлов из кеков биодеструкции вместе с кусками красного и желтого цветов, фракцией -5+1,0 мм и гранулированными шламами фракции -1,0+0 мм с размещением кусков красного и желтого цветов в нижнем слое кучи. Раствор выщелачивания возвращался на орошение кучи до достижения требуемой концентрации металлов для проведения экстракции, при снижении концентрации серной кислоты в растворе выщелачивания менее 50 г/л в него добавлялась кислота.

Извлечение никеля из руды составило 89,5%, концентрация никеля в растворе 2,25 г/л, железа в растворе 18,5 г/л. Раствор после выщелачивания осветлялся, содержащееся в нем железо окислялось и осаждалось, затем проводилась сульфидизация металлов сернистым натрием с получением осадка сульфида никеля и сульфида кобальта, содержащего 50-55% никеля.

bankpatentov.ru


Смотрите также