Способ переработки окисленной никелькобальтовой руды
Изобретение может быть использовано при переработке окисленных руд методом сульфатизации. Способ заключается в обработке руды серной кислотой с переводом в раствор растворимых сульфатов и выщелачивании огарка. Шихту прокаливают в атмосфере газов, полученных при окислении элементарной серы или сульфидов кислородом воздуха. Затем газы направляют на производство серной кислоты. Выделяющиеся при прокалке шихты оксиды серы утилизируют совместно с подаваемыми в печь продуктами окисления серы, обеспечивается предотвращение потерь оксидов серы, достижение высокой степени извлечения никеля и кобальта и сокращение расхода топлива. 1 табл.
Изобретение относится к способам извлечения никеля и кобальта из руд и может быть использовано при переработке окисленных никелевых и кобальтовых руд методом сульфатизации.
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 расход кислоты, широкий интервал колебаний извлечения никеля из различных проб руд, а также невозможность утилизации избыточной кислоты.
Техническим результатом предлагаемого решения является достижение высокой степени извлечения никеля и кобальта из окисленной никелькобальтовой руды и предотвращение потерь оксидов серы при ее переработке.
Технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу окисленную никелькобальтовую руду гранулируют с серной кислотой и гранулы прокаливают в атмосфере газов, полученных при окислении элементарной серы или сульфидов кислородом воздуха, после чего эти газы совместно с оксидами серы, выделившимися при прокалке гранул, направляют на производство серной кислоты, используемой в голове процесса, а гранулы - на выщелачивание водой.
Пример 1 (по прототипу)
В водную пульпу окисленной никелькобальтовой руды (с содержанием, %, 1,25 Ni; 0,44 Сo; 17,9 Fе) 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, Сo, Fе, Мg 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 Сo; 21,0 Fе.
Пример 2
Окисленную никелькобальтовую руду (пример 1) загранулировали с серной кислотой при расходе последней 0,47 т/т руды. Гранулы прокалили в трубчатой вращающейся печи при температуре топочных газов 750°С в течение 3,0 часов. После прокалки гранулы выщелачили водой при соотношении Т:Ж=1:3 в течение 3 часов. В раствор извлечено, %: 91,3 Ni; 95,0 Сo; 25,8 Fе.
Отходящие газы в результате разложения при прокалке сульфата железа (III), образующегося при взаимодействии серной кислоты с оксидом железа, и испарения из гранул свободной серной кислоты содержали до 0,16% (об.) оксидов серы.
Таким образом, термическая обработка гранулированного продукта приводит к резкому увеличению извлечения никеля и кобальта при выщелачивании огарка. Однако переходящие в газовую фазу оксиды серы из-за низкой концентрации практически не могут быть утилизированы, но должны быть нейтрализованы.
Пример 3
Окисленную руду (пример 1) загранулировали с серной кислотой при расходе последней 0,49 т/т руды. Гранулы поместили в печь и прокаливали при температурах 650-700°С в течение 3,0 часов в атмосфере газа, содержащего 10% диоксида серы, полученного при сжигании элементарной серы (650°С) или сульфида железа (700°С). Выделяющиеся при прокалке гранул оксиды серы объединяются с подаваемым в печь диоксидом и используются для производства серной кислоты.
Гранулы после прокалки выщелачили водой при соотношении Т:Ж=1:3 в течение 3 часов. Результаты, полученные при выщелачивании металлов, приведены в таблице 1. Из сравнения результатов, приведенных в примерах 2-3, видно, что присутствие в газовой атмосфере диоксида серы приводит к незначительному увеличению извлечения в раствор никеля.
| Таблица 1 Результаты прокалки гранул в атмосфере SO2 | |||
| Температура, °С | Извлечение в раствор, % | ||
| Ni | Со | Fе | |
| 650 | 91,4 | 95,5 | 27,0 |
| 700 | 93,2 | 95,0 | 24,8 |
Теплотехнические расчеты показали, что тепла, выделяемого при окислении воздухом количества серы, которое в конечном счете используется для производства необходимой в процессе грануляции серной кислоты, с избытком хватает для проведения процесса прокалки гранул. Это позволяет заменить дорогостоящее углеводородное топливо.
Техническая эффективность предлагаемого способа переработки окисленной никелькобальтовой руды заключается в том, что в результате применения процесса грануляции руды с серной кислотой и прокалки гранул в атмосфере газов, полученных при сжигании серы или сульфидов:
- эффективно используется тепло вышеуказанных газов, что позволяет отказаться от сжигания углеродного топлива,
- сокращается количество используемой в технологии аппаратуры (вместо специально монтируемых для печи прокалки топки и системы газоочистки используются печь сжигания серы или сульфидов и газоочистка сернокислотного завода),
- утилизируются газообразные продукты разложения сульфата железа.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. М.: OOO "Наука и технологии ", 2001. Т.2: Окисленные никелевые руды.
2. Пат. США 6379637, МПК7 C 22 B 23/00. Direct atmospheric leaching of highly-serpentinized saprolitic nickel laterite ores with sulphuric acid. / Curlook Walter, Curlook W. // Опубл. 30.04.02, НПК 423/150.4.
Способ переработки никелькобальтовой окисленной руды, включающий обработку руды серной кислотой с переводом в раствор растворимых сульфатов, отличающийся тем, что руду гранулируют с серной кислотой, гранулы прокаливают в атмосфере газов, полученных при окислении элементарной серы или сульфидов кислородом воздуха, затем газы совместно с выделяющимися при прокалке гранул оксидами серы направляют на производство серной кислоты, а гранулы - на выщелачивание водой.
