Способ электролитического рафинирования никеля

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для электролитического рафинирования никеля и переработки никель-кобальтовых ломов. Электролитическое рафинирование никелевых анодов осуществляют совместно с переработкой никель-кобальтовых ломов. Никель-кобальтовые ломы растворяют и содержащийся в них никель используют для восполнения дефицита никеля, возникающего при электролитическом рафинировании анодов. Выщелачивание вторичных материалов производят растворами, содержащими хлорид трехвалентного железа или меди. Готовый раствор с операции выщелачивания, содержащий железо преимущественно в двухвалентном состоянии, направляют на операцию очистки от железа, которая совмещена с операцией репульпации первичного железистого кека. Снижаются энергетические и материальные затраты.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу электролитического рафинирования чернового никеля. В цветной металлургии при производстве никеля известны способы электролитического рафинирования чернового никеля. Известен способ электролитического рафинирования чернового никеля [Поздняков В.Я. Интенсификация процессов и усовершенствование технологии производства никеля и кобальта на комбинате "Североникель", Москва, 1968, с. 85] включающий электролиз с растворимыми анодами, очистку электролита от примесей, в котором дефицит никеля восполняется путем электрохимического растворения анодного скрапа чернового никеля в ваннах растворения. Но этот способ требует значительных энергетических затрат и ухудшает условия труда.

Наиболее близким техническим решением является способ электролитического рафинирования чернового никеля [Баймаков Ю. В. , Журин А.И. Электролиз в гидрометаллургии, Москва, "Металлургия" 1977, с. 201], в котором дефицит никеля восполняется путем растворения сульфидного никелевого концентрата в автоклавах при высоких давлении и температуре в серной кислоте, а очистка электролита от примесей никеля и кобальта производится раздельно гидролитическим способом, причем каждая операция проводится в одну стадию.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. В процессе гидролитической очистки от примесей, проводимой в одну стадию на операциях очистки от железа и кобальта, происходит соосаждение, соответственно, карбоната никеля и гидроокиси кобальта. При очистке электролита, содержащего 70 г/л никеля и 1 г/л железа, до содержания последнего 0.01 г/л, в одну стадию соотношение никеля к железу в первичном железистом кеке достигает величины 0.8:1. Аналогично и при очистке от кобальта первичный кобальтовый кек содержит соосажденную гидроокись никеля и соотношение никеля к кобальту в данном кеке достигает 1.3: 1. Это приводит к повышенному расходу соды и хлора и делает необходимыми операции репульпации железистого и кобальтового кека в кислых растворах для возврата соосажденного никеля. Операции репульпации проводятся путем обработки кеков кислыми растворами. В процессе рафинирования никелевых анодов создается дефицит никеля, определяемый в основном содержанием железа и кобальта в анодах, который покрывается растворением сульфидного никелевого концентрата в автоклаве. Данная операция требует большого расхода тепловой энергии в виде пара, сжатого воздуха, электроэнергии и требует сложного, дорогостоящего аппаратурного оформления. Указанные выше недостатки наиболее сильно проявляются при рафинировании анодов, полученных с использованием вторичных никель-кобальтовых ломов, содержащих дополнительные количества кобальта и железа.

Настоящее изобретение направлено на снижение энергетических и материальных затрат при электролитическом рафинировании никелевых анодов при вовлечении в переработку более дешевых, чем первичное сырье, для производства никелевых анодов вторичных материалов, содержащих никель.

Поставленная задача достигается тем, что дефицит никеля восполняется растворением лома, содержащего никель, кобальт и другие металлы в хлоридном растворе, с использованием кислот и окислителей, а очистка полученных растворов от железа, хрома и т. д. осуществляется в процессе репульпации первичного железистого кека, производимого при очистке сульфатно-хлоридного электролита.

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что дефицит никеля, возникающий в процессе электролитического рафинирования чернового никеля восполняется путем химического растворения вторичных никельсодержащих материалов, например, ломов, обработкой их хлоридными растворами, содержащими трехвалентное железо и/или двухвалентную медь. Полученный в результате растворения вторичных материалов раствор, содержащий никель, кобальт, железо и др. металлы направляется на передел репульпации железистого кека. Операция очистки от железа осуществляется путем обработки данным раствором первичного железистого кека, полученного при очистке никелевого электролита от примесей и содержащего гидроокись и/или карбонат никеля. Процесс ведется при активном перемешивании воздухом.

Так как в процессе растворения вторичных материалов трехвалентное железо становится двухвалентным, то для перевода двухвалентного железа и/или одновалентной меди, соответственно, в трех- и двухвалентное состояние часть раствора обрабатывается кислотой и окислителем, например хлором, для дальнейшего использования в процессе растворения вторичных материалов. Раствор после операции очистки от железа направляется в электролит, где происходит его очистка от меди и кобальта обычным способом, а также более глубокая очистка от железа и других примесей или на операцию специальной очистки от кобальта.

Совокупность предлагаемых признаков изобретения обеспечивает достижение требуемого технического результата, т.е. достигается значительная экономия материальных энергетических ресурсов.

Пример 1. По заявляемому изобретению по традиционной технологии рафинируется 10 000 т никелевых анодов, содержащих 90% никеля (9000 т), 2% кобальта (200 т) и 3% железа (300 т). При рафинировании анодов создается дефицит никеля в 500 т, который покрывается растворением вторичных материалов 1 000 т никель-кобальтовых ломов с получением в растворе 500 т никеля, 100 т кобальта и 300 т железа. В процессе гидролитической очистки от железа образуется первичный железистый кек, содержащий 300 т железа и 240 т соосажденного никеля. В процессе очистки от кобальта будет получен кобальтовый кек, содержащий 200 т кобальта и 200 т соосажденного никеля. В процессе обработки раствора, полученного растворением вторичных материалов, первичным кеком осаждается 227 т железа, и только для оставшихся в растворе 73 т железа понадобится дополнительный расход соды. Таким образом, по заявляемому способу основное количество железа, находящегося во вторичных материалах, осаждается без использования соды. Очистка от кобальта хлоридных растворов от выщелачивания вторичных материалов проводится экстракционным способом, экстракцией третичными аминами. Хлор и сода непосредственно на данную операцию не используются.

Пример 2. Перерабатывается то же сырье, что и в примере 1. Операции восполнения дефицита никеля и очистки от железа проводятся аналогичным образом. Очистка раствора выщелачивания от кобальта производится путем обработки первичного кобальтового кека, полученного при гидролитической очистке электролита от кобальта. Осаждение кобальта производится избытком гидроокиси трехвалентного никеля, находящегося в первичном кобальтовом кеке. Данная операция также не требует дополнительного расхода соды и хлора.

Формула изобретения

1. Способ электролитического рафинирования чернового никеля, включающий электролиз с растворимыми анодами из чернового никеля, очистку растворов от примесей, восполнение дефицита никеля в электролите, отличающийся тем, что для восполнения дефицита никеля в электролите используют раствор от выщелачивания вторичных материалов, содержащих никель, кобальт и другие металлы, выщелачивание ведут в хлоридном растворе с использованием кислот и окислителей, полученный раствор подают в сульфатно-хлоридный электролит на первую стадию репульпации железистого кека.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание вторичных материалов ведут раствором хлорида железа и/или меди.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку растворов выщелачивания вторичных материалов ведут первичным кобальтовым кеком, полученным в процессе электролитического рафинирования никеля.