Способ переработки окисленных никелевых руд для получения никеля и кобальта

 

Использование: цветная металлургия, может быть использовано на предприятиях, перерабатывающих окисленные никелевые руды. Сущность: переработка окисленных никелевых руд включает восстановительно- сульфидирующую плавку агломерата на никелевый штейн, конвертирование штейна с получением никелевого файнштейна, окислительный обжиг никелевого файнштейна, восстановительный обжиг, восстановительную плавку огарка, при этом конвертирование заканчивают при содержании железа в штейне 2 - 10%, перед окислительным обжигом никелевого файнштейна осуществляют его доводку технической закисью никеля, а огарок плавят на аноды, которые подвергают электрохимическому рафинированию с получением анионита, подвергаемого гидролитической очистке по известной технологии, при которой извлекают кобальт, 5 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано на предприятиях, перерабатывающих окисленные никелевые руды.

Изобретение направлено на комплексное использование окисленных никелевых руд, повышение извлечения никеля и кобальта, повышение качества (сортности) никеля, ликвидации таких переделов, как: конвертерное обледенение шлаков, сульфат-хлорирующий обжиг никелевого огарка, автоклавное растворение кобальтовой массы и обеспечение условий извлечения платиноидов.

Известен способ переработки окисленных никелевых руд: (Основы металлургии, т. 2,с. 672 680,под ред.Н.С. Грейвера, Д.Н. Клушина, И.А. Стригина, А. В. Троицкого. -М.1962), по которому окисленные руды после предварительного восстановления подвергают восстановительной плавке на ферроникель. После огневого рафинирования в вертикальных конвертерах от кремния, марганца, хрома, углерода, серы и других элементов ферроникель считается готовой продукцией.

Недостатками этого способа являются: концентрация никеля и кобальта в железе, из которого цветные металлы извлекать нецелесообразно; чрезвычайно ограничивается сфера использования никеля и кобальта,содержащихся в ферроникеле.

Известен способ (Основы металлургии,т.2,683-687), по которому руду после восстановительного обжига с обязательно высокой степенью восстановлении (более 90% ) подвергают выщелачиванию в аммиачно-карбонатных растворах. Из растворов, в основном никель выделяют в виде гидроокиси, которую прокаливают до закиси и подвергают восстановительному агломерирующему обжигу, получая частично восстановительный продукт невысокого качества синтер.

Недостатками способа являются: крайне низкое извлечение кобальта; никель извлекается в товарный продукт низкого качества; низкие стоимости получаемых товарных металлов.

Известен способ (там же,с. 687 692), по которому восстановленную окисленную никелевую руду подвергают растворению в автоклавах раствором серной кислоты. Из растворов никель и кобальт в виде сульфидов выделяют сероводородом.

Недостатками способа являются: использование экологически опасного реагента сероводорода; низкое извлечение никеля и кобальта; неудовлетворительная селекция металлов.

Прототипом является способ (там же, с.516- 563), по которому никелевый штейн, полученный в шахтной печи при восстановительно-сульфидирующей плавке агломерата,подвергают конвертированию в горизонтальных конвертерах, при этом более 90% кобальта переокисляют и концентрируют в шлаки, а никелевый файнштейн, содержащий 0,3 0,2% железа и 0,4 0,2% кобальта,подвергают после охлаждения, дробления и измельчения окислительному и восстановительному обжигам, и восстановительной плавке на гранулированный никель марки H3 или H4.

Шлак подвергают 3-4-кратной переплавке в конвертерах с сульфидной массой или бедным штейном с целью сульфидирования окисленного кобальта и концентрации его в богатой сульфидной массе, которую называют автоклавной. Эту массу подвергают сернокислотному растворению в автоклавах при повышенных давлениях кислорода. Полученный никель-кобальтовый раствор подвергают гидролитической очистке от железа и других элементов примесей, а затем выделяют гидроокись кобальта. Последовательная прокалка гидроокиси и восстановительная плавка окись-закиси кобальта позволяет получить металлический кобальт.

Недостатками способа являются: низкая сортность никеля;
многоступенчатая переплавка кобальтсодержащих промпродуктов;
использование автоклавов с высокими параметрами по давлению и кислороду;
низкое извлечение кобальта;
большое количество внутрицеховых оборотов.

Целью изобретения являются комплексное использование окисленных никелевых руд, повышение извлечения никеля и кобальта, повышение качества (сортности) этих металлов, попутное извлечение платиноидов и малых металлов, ликвидация нескольких операций конвертирования,получающих автоклавную кобальтовую массу, ликвидация автоклавного передела, ликвидация сульфатхлорирующего обжига никелевого огарка.

Поставленная цель достигается тем, что никелевый штейн,получаемый при восстановительно-сульфидирующей плавке агломерата и/или брикетов подвергают конвертированию до остаточных содержаний железа более 2 3% и менее 8 10% проводя качественную доводку никелевого файнштейна технической закисью никеля с последующим окислительным обжигом никелевого файнштейна, восстановительным обжигом основной части технической закиси никеля, восстановительной плавкой огарка на никелевые аноды и получением электролитного никеля марок H-O, H-1, извлекая кобальт из анолита при его очистке по обычной технологии.

Верхнее предельное содержание железа,равное 8 -10%является максимальной способностью железа предохранять кобальт от окисления и шлакования, обеспечивая тем самым максимальную концентрацию кобальта в сульфидном расплаве. Нижний предел 2 3% железа определяется минимальной способностью железа предохранять кобальт от окисления, после чего окисление сульфида кобальта и его переход в шлак протекает беспрепятственно и достаточно глубоко. Селективный вывод железа осуществляется расчетным количеством технической закиси никеля по следующим главным реакциям:


Закись никеля получают в печах кипящего слоя при окислительном обжиге никелевого файнштейна. Остаточное количество железа в никелевом файнштейне определяется требованиями последующего основного передела, каким является электролиз. Однако, возможности селективного воздействия технической закиси никеля на железо недодутого файнштейна столь велики, что позволяют выводить железо практически до любых остаточных концентраций, гарантированно не воздействуя на сульфидный кобальт в ней. Кобальт на 75-85% от исходного содержания в никелевом штейне может быть оставлен в никелевом файнштейне, последующая переработка которого включает последовательно следующие операции: охлаждение-кристаллизацию; дробление, измельчение; окислительный обжиг до закиси никеля; восстановительный обжиг в трубчатых печах; восстановительную электроплавку на аноды. Электролиз в диафрагмах позволит получить электролитный никель марок H-O, H-1,стоимость которых на отечественном и зарубежном рынках намного превышает таковую для никеля марок H-3 и H-4, которую на зарубежных рынках либо не берут, либо готовы брать за бесценок.

При очистке анолита от примесей кобальт выводится в виде гидроокиси, которую подвергают рафинировочным операциям,освоенным и используемым в настоящее время при переработке автоклавных растворов.

Примеры.

1. Конвертирование 40 т штейна шахтных печей до различного остаточного соединения железа при условно одинаковом выходе массы 25 т представлено в табл. 1.

2. Качественная доводка файнштейна до содержаний железа,принятых на ГМК, практикующих электрохимическое рафинирование никелевых анодов и равных 2 - 3%осуществляется технической закисью следующего состава, никель 73,5; кобальт 2,5; железо 3. Результаты качественной доводки 25-тонной массы файнштейна представлены в табл. 2.

Процесс качественной доводки обеспечивает сохранность кобальта в файнштейне (извлечение) на уровне 80-90% При среднем извлечении,равном 85% от суммарного содержания кобальта, будет иметь файнштейн следующего состава (табл. 3).

3. Окислительный обжиг "намертво" позволит получить огарок следующего состава (табл. 4).

4. Восстановительный обжиг и анодная плавка могут дать аноды следующего состава (табл. 5).

Технический эффект от предлагаемого способа состоит в том, что:
ликвидируется несколько конвертных переделов, занятых сульфидированием окисленного и ошлакованного кобальта и формированием автоклавной кобальтовой массы;
ликвидируется передел сульфат-хлорирующего обжига;
ликвидируется передел автоклавного растворения кобальтовой массы;
электрохимическое рафинирование анодного никеля практически совмещено с растворением кобальта;
катодный никель марок H-O и H-1 оценивается дороже марок никеля H-3 и H-4, что благоприятно должно отразиться на экономике предприятия;
только электролиз всего анодного никеля позволит прояснить проблему платиноидов в окисленных никелевых рудах, концентрируя их в шламах и при их наличии, конечно обеспечит существенный экономический эффект.

Экономический эффект определяется:
упрощением технологической схемы и ликвидацией многих переделов используемых сегодня;
повышением сортности товарной продувки;
возможностью концентрации в шламах платиноидов и естественным извлечением их из шламов.

Формула изобретения

Способ переработки окисленных никелевых руд для получения никеля и кобальта, включающий восстановительно-сульфидирующую плавку агломерата на никелевый штейн, конвертирование штейна с получением никелевого файнштейна, окислительный обжиг никелевого файнштейна, восстановительный обжиг, восстановительную плавку огарка, отличающийся тем, что конвертирование заканчивают при содержании железа в штейне 2 10% перед окислительным обжигом никелевого файнштейна осуществляют его доводку технической закисью никеля, а огарок плавят на аноды, которые подвергают электрохимическому рафинированию с получением анолита, подвергаемого гидролитической очистке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2