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 x6H₂O, снижая температуру до 15-18^оС, используя в качестве хладагента воду с температурой 4-10^оС. Отделяют кристаллы. Из полученных кристаллов хлорида кобальта перекристаллизацией их из водных сред предварительно готовят маточники необходимых стадий кристаллизации, очищенные кристаллы СоСl₂ ^. 6H₂O и раствор для электроэкстракции кобальта. Затем процесс ведут с соответствии со схемой. Концентрат при нагревании до 80-110^оС 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 60-70^оС при растворении до 15-18^оС 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 65^оС.

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 ^. 6H₂O 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 70-80^оС 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 70^оС процесс осаждения железа и марганца замедляется, при температуре выше 80^оС 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 80^оС и с избыточной кислотностью 1 г-экв/л, охлаждали до 15^оС. 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 ^. 6H₂O, а в качестве дополнительного продукта хлор, который можно использовать в никелевом производстве, что улучшает экономику способа.

Формула изобретения

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 80^oС и рН 0,8 1,2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2