Способ извлечения никеля и других металлов из окисленной руды
Изобретение может быть использовано для комплексного извлечения металлов при переработке окисленных никелькобальтовых руд, а также латеритовых руд, а также латеритовых руд, содержащих никель, кобальт и медь, и железомарганцевых никельсодержащих конкреций. Способ включает в себя грануляцию с серной кислотой. Гранулы сульфатизируют при температуре 250-450°С в течение 1-2 часов в один или два этапа. Затем проводят выщелачивание сульфатов никеля и других металлов водой, после чего извлекают металлы известными методами, обеспечивается достижение высокой степени извлечения никеля и кобальта при условии использования для переработки руды дешевого и удобного в эксплуатации оборудования. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к способам извлечения никеля и кобальта и может быть использовано для комплексного извлечения металлов при переработке окисленных никелькобальтсодержащих руд, а также латеритовых руд, содержащих никель, кобальт и медь [1], и железомарганцевых никельсодержащих конкреций [2, 3].
Известен способ автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленных руд [4]. По этому способу, например, на заводе Моа Бей рудную пульпу, содержащую 45% твердого, подогревают в нагревательных колоннах острым паром, а затем выщелачивают в цепочке из четырех паролифтных автоклавов. Обработку ведут при температуре 240-250°С (давление около 4,0 МПа). Необходимую серную кислоту (98%-ную) в количестве примерно 240 кг/т руды подают в первый автоклав. Перемешивание в автоклавах осуществляют острым паром. Время выщелачивания 1-2 часа, при этом в раствор переходит около 95% никеля и кобальта. Недостатки процесса - высокая стоимость аппаратуры для автоклавного выщелачивания, сложность эксплуатации автоклавов.
Наиболее близок к предлагаемому техническому решению способ извлечения никеля и кобальта выщелачиванием серной кислотой при атмосферном давлении никелевых латеритовых руд с высоким содержанием серпентина [5]. По этому способу при атмосферном давлении проводят выщелачивание никеля и кобальта из тонкоизмельченной распульпованной в воде руды (содержание руды 15-33%) серной кислотой при температуре 80-100°С. Расход серной кислоты составляет 80-100% от веса сухой руды. Продолжительность выщелачивания - 1 час. Испытаны семь образцов руды с содержанием 1,92-3,34% никеля и 0,02-0,18% кобальта. Извлечение в раствор колебалось для никеля в пределах 71-96%, для кобальта - 95-97%. Избыток кислоты нейтрализуют известняком для частичного выделения железа. Недостатки способа - значительный избыточный расход кислоты и широкий интервал колебаний извлечения никеля из различных проб руд.
Техническим результатом предлагаемого решения является достижение высокой степени извлечения из окисленной руды никеля и кобальта, а также других металлов, при условии использования для переработки руды максимально простого оборудования.
Технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу окисленную руду гранулируют с серной кислотой, используемой в количестве, необходимом по стехиометрическому соотношению для перевода в сульфаты содержащихся в руде оксидов металлов, реагирующих с ней. Гранулы сульфатизируют при температуре 250-450°С в течение 1-2 часов в один или два этапа. Затем проводят выщелачивание сульфатов никеля и других металлов водой, после чего извлекают металлы из растворов известными методами. Первый этап проводят при температуре 250-350°С, второй - при температуре 350-450°C. В результате использования процесса грануляции окисленной никелевой руды с серной кислотой обеспечивается хорошее смешивание указанных компонентов шихты.Твердофазная сульфатизация приводит к интенсивному взаимодействию серной кислоты и соединений извлекаемых ценных металлов с получением водорастворимых сульфатов
Пример 1 (по прототипу)
В водную пульпу окисленного концентрата (с содержанием, %: 1,25 Ni; 0,44 Со; 17,9 Fe) с соотношением Т:Ж=1:3 ввели серную кислоту (в пересчете на 100%-ную) в количестве 0,92 т/т руды. Предварительные расчеты показали, что для перевода в сульфаты содержащихся в руде металлов (Ni, Co, Fe, Mg и др.) по стехиометрическому соотношению необходимо затратить кислоты 0,5-0,55 т/т руды. Таким образом реальный расход кислоты в 1,67-1,84 раза превышал стехиометрически необходимый.
Выщелачивание вели при температуре 90°С в течение 1 часа. В раствор извлечено, %: 37,9 Ni; 19,1 Со; 21,0 Fe.
Пример 2
Окисленную никелевую руду (пример 1) загранулировали с серной кислотой при расходе последней 0,53-0,60 т/т руды, гранулы обработали (сульфатизировали) при температуре 200°С в течение 1-2 часов. Затем провели выщелачивание гранул водой при соотношении Т:Ж=1:3 в течение 3 часов. Температура выщелачивания - 70-80°С (используется тепло горячих гранул). При выщелачивании гранулы разрушились. Результаты выщелачивания приведены в таблице 1.
| Таблица 1 Зависимость извлечения металлов в раствор от расхода кислоты и времени сульфатизации гранул. | ||||
| Расход H2SO4, т/т | Время, ч | Извлечение в раствор, % | ||
| Ni | Со | Fe | ||
| 0,53 | 1 | 80,0 | 79,1 | 63,7 |
| 0,60 | 2 | 83,2 | 82,9 | 74,7 |
Пример 3
Окисленную никелевую руду (пример 1) загранулировали с серной кислотой (0,5-0,53 т/т) и полученные гранулы сульфатизировали при температурах от 150 до 400°С в течение 2 часов. Затем провели вывщелачивание гранул водой (Т:Ж=1:3, 90°С, 3 часа). Результаты приведены в таблице 2.
| Таблица 2 Зависимость извлечения металлов в раствор от температуры сульфатизации | |||
| Температура | Извлечение в раствор, % | ||
| сульфатизации, °С | Ni | Со | Fe |
| 150 | 77.3 | 75.3 | 58.3 |
| 200 | 82.5 | 80.1 | 59.0 |
| 250 | 88.8 | 87.7 | 63.1 |
| 300 | 93.0 | 90.1 | 63.0 |
| 350 | 89.0 | 87.1 | 63.3 |
| 450 | 87.5 | 86.0 | 62.0 |
Как видно из приведенных в таблице данных, повышение температуры сульфатизации выше 300°С приводит к снижению степени перевода никеля и кобальта в сульфаты и их извлечению в раствор при выщелачивании. Этот факт можно объяснить потерями серной кислоты в процессе сульфатизации из-за повышения его температуры выше температуры кипения серной кислоты, равной 330°С [6].
Оптимальной следует признать температуру в интервале 250-350°С, предпочтительно 300°С.
Пример 4
Окисленную никелевую руду (пример 1) загранулировали с серной кислотой (0,52-0,60 т/т). Полученные гранулы сульфатизировали следующим образом: один час выдерживали при температуре 250°С, затем повышали температуру до 350-450°С и выдерживали еще в течение часа. Выщелачивание сульфатизированных гранул провели водой (Т:Ж=1:3, 70°С, 3 часа). Результаты приведены в таблице 3. Кроме никеля, кобальта и железа растворы содержали, г/л: 0,64 Мn; 1,79 Сr; 2,0-3,0 А1; 5,5-6,0 Mg.
| Таблица 3 Зависимость извлечения металлов в раствор от температуры 2 этапа сульфатизации | |||||
| Расход | Температура, °С | Извлечение в раствор, % | |||
| H2SO4, т/т | 1 этап | 2 этап | Ni | Со | Fe |
| 0.60 | 250 | - | 88.6 | 87.1 | 63.2 |
| 0.55 | 250 | 350 | 92.8 | 91.9 | 58.6 |
| 0.59 | 250 | 400 | 90.9 | 89.9 | 56.9 |
| 0.52 | 250 | 450 | 93.9 | 92.0 | 55.6 |
В данном варианте на первом этапе сульфатизации при температуре 250°С образуются сульфаты никеля, кобальта и железа, на втором (при температурах 350-450°С) идут обменные реакции между оксидами никеля и кобальта и сульфатом железа, о чем свидетельствует снижение извлечения последнего в раствор.
Оптимальная температура второго этапа сульфатизации - 350-450°С.
Как видно из приведенных примеров, в результате использования предлагаемого способа в раствор извлекаются, %, до 92-94% никеля и кобальта, 55-64% железа, а также хром; марганец; магний и алюминий. Указанные металлы могут быть выделены из раствора известными методами.
Во всех приведенных примерах гранулы при их выщелачивании разрушаются, что позволяет отказаться от операции измельчения.
Техническая эффективность предлагаемого способа переработки окисленной никелевой руды заключается в резком снижении расхода серной кислоты. Для проведения указанных процессов применяют несложное по конструкции и значительно более дешевое и удобное в эксплуатации, чем автоклавы, оборудование (грануляторы, трубчатые вращающиеся печи). При этом достигается высокая степень извлечения никеля, кобальта и других металлов. Обеспечивается высокая комплексность использования сырья.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Siemens Richard E., Соrrick John D. Process for recovery of nickel, cobalt and copper from domestic laterites // Mining Congr. J. 1977. Vol.63, N1. P.29- 34.
2. Пат. 2184163 Россия, МПК7 С 22 В 47/00, 3/08. Способ переработки железомарганцевых руд./ ФГУП Централ, н.-и. геологоразвед. ин-т цвет. и благород. мет. // Опубл. 27.06.2002.
3. Siqi Kang, Yaunding Chen. Sulfating roasting of ocean manganese nodule // Erzmetall. 1998. Vol.51.N6. P.415-418.
4. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. М.: 000 "Наука и технологии", 2001. Т.2: Окисленные никелевые руды.
5. Пат. 6379637 США, МПК7 С 22 В 23/00. Direct atmospheric leaching of highly-serpentinized saprolitic nickel laterite ores with sulphuric acid. / Curlook Walter, Curlook W. // Опубл. 30.04.2002, НПК 423/150.4.
6. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. Киев: Нукова думка, 1987.
1. Способ извлечения никеля и других металлов из окисленной руды, включающий обработку руды серной кислотой с переводом в раствор растворимых сульфатов, отличающийся тем, что руду гранулируют с серной кислотой, гранулы сульфатизируют при температуре 250-450°С в течение 1-2 ч в один или два этапа, после чего проводят выщелачивание сульфатов никеля и других металлов водой, а затем извлекают металлы из раствора известными методами.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый этап проводят при температуре 250-300°С, второй - при температуре 350-450°С.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сульфатизацию гранул осуществляют при стехиометрическом расходе серной кислоты.
