Способ переработки окисленной никелькобальтовой руды
Изобретение может быть использовано для извлечения никеля и кобальта из руд. Способ включает в себя грануляцию руд с серной кислотой в стехиометрическом количестве. Гранулы прокаливают при температуре 650-700°С в течение 2,5-3,0 часов, после чего проводят выщелачивание водой. Прокалку гранул ведут до содержания растворимого железа в пределах 1,0-3,9%. Гранулы перед прокалкой сульфатизируют при температуре 200-250°С в течение 1 часа, обеспечивается высокая степень извлечения металлов из окисленной никелькобальтовой руды, сокращение расхода серной кислоты и получение гранулированного сульфатизированного продукта, не разрушающегося при его выщелачивании водой. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к способам извлечения никеля и кобальта из руд и может быть использовано при переработке окисленных никелевых и кобальтовых руд.
Известен способ автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленных руд [1]. 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 [2]. 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, широкий интервал колебаний извлечения никеля из различных проб руд и, кроме того, сложность отделения тонкоизмельченной выщелаченной руды от товарного раствора.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является достижение высокой степени извлечения из окисленной руды никеля и кобальта, сокращение расхода серной кислоты и получение гранулированного сульфатизированного продукта, не разрушающегося при его выщелачивании водой.
Технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу окисленную руду гранулируют с концентрированной серной кислотой, используемой в количестве, стехиометрически необходимом для реакции с содержащимися в руде взаимодействующими с кислотой оксидами металлов, и полученные гранулы прокаливают в трубчатой вращающейся печи при температуре 650-750°С в течение 2,5-3,0 часов для разложения основной части сульфата железа (III) до остаточного содержания железа в - гранулах (в виде сульфата) 1,0-3,9%. Выделяющиеся при этом оксиды серы дополнительно сульфатизируют оксиды никеля и кобальта. Для увеличения извлечения никеля и кобальта перед прокалкой целесообразно провести сульфатизацию гранул при температуре 200-250°С в течение 1 часа.
Из прокаленных гранул с содержанием растворимого железа 1,0-3,9% выщелачивают никель и кобальт в количестве до 92-96 и 93-95% соответственно, причем разрушения гранул не происходит, что существенно облегчает отделение раствора от твердого выщелаченного остатка.
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 0,49-0,59 т/т руды. Гранулы поместили в трубчатую вращающуюся печь, нагретую до температуры 650°С и прокаливали в течение 3,5 часов. После прокалки гранулы выщелачивали водой при соотношении Т:Ж=1:3 в течение 3 часов. Результаты экспериментов приведены в таблице 1.
| Таблица 1 Влияние расхода H2SO4 на качество прокаленных гранул | |||||
| Расход H2SO4, | Извлечение в раствор, % | Содерж. раств. Fe в гранулах, % | Поведение гранул при выщелачив | ||
| т/т | Ni | Со | Fe | ||
| 0,59 | 84.0 | 95.0 | 38.4 | 5,6 | разрушились |
| 0,56 | 88.8 | 95.5 | 27.0 | 4,1 | частично разруш. |
| 0,49 | 88.8 | 89.4 | 25.8 | 3,9 | не разрушились |
Таким образом, высокое остаточное содержание (более 3,9% Fe) растворимых сульфатов железа в гранулированном прокаленном продукте приводит к разрушению гранул при выщелачивании металлов
Пример 3
Окисленную никелевую руду (пример 1) загранулировали с серной кислотой при расходе последней 0,35-0,51 т/т руды и подвергли термической обработке в муфельной печи в следующем режиме: нагрев до 200°С (0,5 ч) - сульфатизация при нагревании от 200 до 250°С (1 ч) - прокалка гранул при нагревании от 250 до 700°С (3,5 ч). Полученные гранулы выщелачили водой при соотношении Т:Ж=1:3 в течение 3 часов. Результаты экспериментов приведены в таблице 2
Как видно из таблицы, извлечение никеля в раствор при том же расходе серной кислоты, что и в примере 2 (0,49 т/т), выросло до 92,8-96,0%. Этот результат можно объяснить только введением дополнительной операции сульфатизации при 200-250°С в течение 1 часа.
| Таблица 2 Влияние расхода Н2SO4 на извлечение металлов при введении промежуточной операции сульфатизации | |||
| Расход H2SO4, т/т | Извлечение в раствор, % | ||
| Ni | Со | Fe | |
| 0,35 | 68,8 | 74,4 | 0,5 |
| 0,48 | 92,8 | 90,7 | 12,2 |
| 0,51 | 96,0 | 93,0 | 18,8 |
Пример 4
Окисленную никелевую руду (пример 1) загранулировали с серной кислотой при расходе последней 0,47 т/т руды. Полученные гранулы прокалили в трубчатой вращающейся печи в течение 2,3-3,0 часов при температурах от 600 до 750°С, а затем выщелачили водой при соотношении Т:Ж=1:3 в течение 3 часов. Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице 3.
| Таблица 3 Результаты прокалки гранул в трубчатой вращающейся печи | |||||
| Температура, °С | Извлечение в раствор, % | Содерж раств Fe в гранулах, % | Гранулы при выщелачивании | ||
| Ni | Со | Fe | |||
| 600 | 86,4 | 95,2 | 27,4 | 4,1 | частично разрушились |
| 650 | 95,2 | 93,0 | 23,8 | 3,6 | незначительно разрушились |
| 700 | 92,0 | 95,3 | 6,4 | 1,0 | не разрушились |
| 750 | 2,2 | 4,6 | 0,1 | 0,004 | не разрушились |
Перемешивание гранул в процессе их прокалки в трубчатой вращающейся печи способствует более полному (ср. табл. 2 и 3) и быстрому разложению сульфата железа. Наилучшие результаты по извлечению никеля в раствор при выщелачивании получены при температуре прокалки 650°С. Дальнейшее повышение температуры (до 700°С) приводит к более полному разложению сульфата железа и, по-видимому, частичному экранированию соединений никеля. Вследствие этого наблюдается некоторое снижение извлечения никеля. Таким образом, для получения гранул, не разрушающихся в процессе выщелачивания и, одновременно, высокого извлечения никеля и кобальта в раствор, остаточное содержание растворимого железа в прокаленных гранулах (в виде сульфата) должно составлять 1,0-3,9%.
Как видно из приведенных примеров, при использовании предлагаемого способа в раствор в результате выщелачивания извлекается до 92-96% никеля, до 93-95% кобальта при относительно низком (6,4-25,8%) извлечении железа. Полученные прокаленные гранулы не разрушаются в процессе выщелачивания металлов.
Техническая эффективность предлагаемого способа переработки окисленной никелевой руды заключается в том, что в результате использования процессов грануляции окисленной никелевой руды с серной кислотой, твердофазной сульфатизации руды и прокалки гранул обеспечивается хорошее взаимодействие серной кислоты и соединений извлекаемых ценных металлов. Расход серной кислоты снижается до стехиометрически необходимого для реакции с содержащимися в руде взаимодействущими с кислотой оксидами металлов. Прокалка гранул позволяет не только резко снизить количество железа, переходящего в раствор при выщелачивании, но и получить гранулы, не разрушающиеся (при содержании растворимого железа в них в пределах 1,0-3,9%) в процессе выщелачивания металлов, что резко облегчает последующее отделение товарного раствора от выщелоченной руды.
Для проведения указанных процессов применяется несложное по конструкции и значительно более дешевое и удобное в эксплуатации оборудование, чем автоклавы.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. М.: ООО "Наука и технологии ", 2001. Т.2: Окисленные никелевые руды.
2. 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.
1. Способ переработки окисленной никелькобальтовой руды, включающий обработку руды серной кислотой с переводом в раствор растворимых сульфатов, отличающийся тем, что руду гранулируют с серной кислотой в стехиометрически необходимом количестве, гранулы прокаливают при температуре 650-700°С в течение 2,5-3,0 ч, после чего проводят выщелачивание водой.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокалку гранул ведут до содержания растворимого железа в них в пределах 1,0-3,9%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулы перед прокалкой сульфатизируют при температуре 200-250°С в течение 1 ч.
