Способ автоклавного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к области автоклавной гидрометаллургии и переработке силикатных окисленных никелевых руд, обогащенных магнием. Техническим результатом является значительное снижение температуры автоклавного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд и общего давления в автоклаве при обеспечении высокого извлечения никеля в раствор. Способ включает стадию сульфидирования и стадию окисления с использованием на стадии сульфидирования элементарной серы в виде водной суспензии и кислорода на стадии окисления. На стадии сульфидирования используют раствор сульфатов с двухвалентным катионом и поверхностно-активное вещество, способствующее гидрофилизации элементарной серы. Вещество, способствующее гидрофилизации элементарной серы, подают в суспензию при измельчении серы. Это позволяет вести обе стадии автоклавного выщелачивания при температуре меньше 200°С и общем давлении в автоклаве меньше 2,0 МПа и обеспечивать высокое извлечение никеля в раствор 93-97%. 1 з.п. ф-лы.

 

Предлагаемое изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к области автоклавной гидрометаллургии, и может быть использовано при переработке силикатных окисленных никелевых руд, содержащих повышенное количество магния.

Автоклавное выщелачивание таких руд с помощью серной кислоты требует повышенного ее расхода на образование растворимого сульфата магния, извлекаемого из руды (каждый кг магния потребляет 4 кг кислоты). Затраты на серную кислоту могут достигать 50% от общих затрат на переработку руды. Поэтому предлагается заменять серную кислоту более дешевыми реагентами.

Из уровня техники известен метод сульфидирования никеля и кобальта в окисленных рудах (Авторское свидетельство №108670 С22В 23/04), предложенный С.И.Соболем в 1956 г. В этом способе измельченная окисленная никелевая руда выдерживается в автоклаве при перемешивании в присутствии сульфидизаторов (элементарной серы или воднорастворимых сульфидов щелочных или щелочноземельных металлов или сероводорода) при температуре до 300°С в течение 2 часов. Затем проводится окислительное выщелачивание пульпы в автоклаве. В результате в раствор извлекается от 70 до 90% никеля.

Недостатками способа являются очень высокие параметры процесса (температура до 300°С и соответственно давление до 90 ат) при относительно невысоком извлечении никеля в раствор. Такие высокие параметры приводят к значительному удорожанию процесса при его промышленной реализации.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ автоклавного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд с заменой серной кислоты на элементарную серу и кислород (П.Д.Буш, Л.Ф.Энгле, Е.Г.Гейтс, М.Д.Вайярагхаван «Переработка латеритовых и сульфидных никелевых руд с применением автоклавных процессов выщелачивания и цементации из пульпы». Гидрометаллургия. М.: Металлургия, 1978. С.324-351). В этом способе предлагается осуществлять процесс автоклавного выщелачивания в две стадии: сначала сульфидирование элементарной серой при температуре 235-250°С и давлении 32-51 ат, а затем окислительное выщелачивание с помощью газообразного кислорода при температуре 200-250°С (предпочтительнее при 250°С), парциальном давлении кислорода 7,8-8,8 ат и общем давлении до 49 ат. При проведении стадии окисления при 200°С извлечение никеля в раствор составляет 80%, при 250°С - 94,9%. Этот способ позволяет заменить дорогостоящую серную кислоту на более дешевую элементарную серу. Однако он характеризуется очень высокими параметрами (температура и давление) на обеих стадиях процесса, которые только и позволяют извлечь около 95% никеля. Понижение температуры и давления, как показано в этой работе, приводит к падению извлечения никеля, вплоть до 80%. Такие высокие параметры приводят к удорожанию процесса, в первую очередь за счет дорогостоящего оборудования.

Предлагаемое изобретение направлено на снижение параметров процесса автоклавного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд. Для вскрытия сложных силикатов, которые являются основным компонентом магнезиальных окисленных никелевых руд, проводят их контактирование с электролитами, двухвалентный катион которых способен замещать магний в структуре силикатов. Таким образом высвобождается никель из руды.

Техническим результатом является значительное снижение температуры процесса автоклавного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд и общего давления в автоклаве при высоком извлечении никеля в раствор.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ автоклавного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд, включающий две стадии: сульфидирования и окисления с использованием элементарной серы на стадии сульфидирования и кислорода на стадии окисления. При этом в первую стадию сульфидирования подают раствор сульфатов с двухвалентным катионом и водную суспензию измельченной элементарной серы, содержащую поверхностно-активное вещество, способствующее гидрофилизации серы, и проводят обе стадии процесса при температуре меньше 200°С. Вещество, способствующее гидрофилизации элементарной серы, вводится в суспензию при ее измельчении.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Исходя из состава окисленной никелевой руды, берется необходимое количество элементарной серы и подвергается измельчению в вибрационной мельнице в водной суспензии. Для активации серы в суспензию подаются гидрофилизатор поверхности серы и один из низших спиртов для подавления пены, образующейся при измельчении. При этом удельная поверхность серы составляет не менее 1450 см²/г. Затем приготовляется пульпа из измельченной окисленной никелевой руды, суспензии измельченной серы с поверхностно-активными веществами и добавляется электролит, который представляет собой сульфат, содержащий двухвалентный катион, например сульфат закиси железа и/или сульфат магния. Пульпа загружается в автоклав и выдерживается при интенсивном перемешивании при температуре ниже 200°С и давлении меньше 1,5 МПа (15 ат) в течение 1 часа. Затем в автоклав подается кислород с парциальным давлением 0,4-0,8 МПа (4-8 ат) и общем давлении 1,6-2,0 МПа (16-20 ат) и пульпа выдерживается при той же температуре и интенсивном перемешивании в течение примерно 2 часов. Процесс заканчивается охлаждением автоклава, выгрузкой пульпы, отделением раствора от твердого и химическим анализом продуктов, который показывает, что в результате описанного процесса в раствор извлекается 93-97% никеля в зависимости от количества добавленных серы и электролита.

Предложенный способ позволяет значительно снизить температуру процесса автоклавного выщелачивания (в среднем на 60°С) и общее давление в автоклаве - почти в 2 раза - и обеспечивает высокое извлечение никеля в раствор. Это происходит за счет введения в исходную пульпу раствора сульфатов с двухвалентным катионом и поверхностно-активного вещества, способствующего гидрофилизации элементарной серы, которое подается в суспензию при измельчении серы.

Ниже приведены примеры конкретного применения способа.

Пример 1. Берут 90 г измельченной окисленной никелевой руды состава, %: 1,31 никель, 11,9 железо, 9,1 магний, 2,0 алюминий, 38,8 двуокись кремния. В вибрационной мельнице измельчают 20,9 г элементарной серы в растворе, содержащем лигносульфонат натрия (гидрофилизатор) и этанол (пеноподавитель) при концентрации 1% каждого. Удельная поверхность серы составляет 1450 см²/г. Измельченную серу добавляют к руде и наливают 450 мл раствора, содержащего 16,1 г железа в виде сульфата закиси железа. Полученную суспензию загружают в автоклав, нагревают до 190°С (общее давление при этом составляет 12 ат) и выдерживают при этой температуре и интенсивном перемешивании в течение 1 часа. Затем в автоклав подают кислород при его парциальном давлении 6 ат (общее давление равно 18 ат) и ведут окислительное выщелачивание при 190°С и интенсивном перемешивании в течение 2 часов. После охлаждения выгруженную пульпу подвергают фильтрации и получают сульфатный сернокислый раствор и железисто-кремнистый кек, который промывают и высушивают. В растворе содержится, г/л: 2,3 никеля, 17,5 железа и 13,0 магния, в кеке, %: 0,076 никеля, 21,3 железа и 2,7 магния. В результате в раствор извлекается 95,1% никеля и 74,6% магния.

Пример 2. В автоклав загружают 90 г измельченной окисленной никелевой руды состава, %: 1,31 никель, 11,9 железо, 9,1 магний, 2,0 алюминий, 38,8 двуокись кремния. В вибрационной мельнице измельчают 20,9 г элементарной серы в растворе, содержащем лигносульфонат натрия и этанол при концентрации 1% каждого. Удельная поверхность серы составляет 1450 см²/г. Ее загружают в автоклав и наливают 450 мл воды. Никакой раствор сульфатов не подается. Опыт ведут в тех же условиях в две стадии при 190°С: сульфидирование при 1,2 МПа (12 ат) и интенсивном перемешивании в течение 1 часа и окисление при парциальном давлении кислорода 0,6 МПа (6 ат) и общем давлении 1,8 МПа (18 ат) и перемешивании в течение 2 часов. После опыта получают раствор, содержащий, г/л: 2,1 никеля, 0,45 железа, 10,8 магния. В промытом и высушенном кеке содержится, %: 0,30 никеля, 13,6 железа, 4,14 магния. Извлечение в раствор в этом случае составляет, %: 82,4 никеля и 63,9 магния.

Пример 3. Берут 90 г измельченной окисленной никелевой руды состава, %: 1,42 никель, 7,96 железо, 18,7 магний, 0,27 алюминий, 32,0 двуокись кремния. В вибрационной мельнице измельчают 50 г элементарной серы в растворе, содержащем лигносульфонат натрия и этанол при концентрации 1% каждого. Удельная поверхность измельченной серы составляет 1600 см²/г, ее добавляют к руде и наливают 450 мл раствора, содержащего 14,3 г магния в виде сульфата. Полученную суспензию загружают в автоклав, нагревают до 190°С и выдерживают при этой температуре и интенсивном перемешивании в течение 1 часа. Затем в автоклав подают кислород при его парциальном давлении 6 ат и ведут окислительное выщелачивание при 190°С и интенсивном перемешивании в течение 2 часов. В результате после охлаждения автоклава, выгрузки и фильтрации пульпы получают раствор, содержащий, г/л: 2,1 никеля, 5,0 железа и 50,4 магния, и кек, содержащий, %: 0,05 никеля, 9,4 железа, 0,15 магния. Извлечение в раствор составляет, %: 97,6 никеля и 99,7 магния.

Пример 4. Берут 90 г измельченной силикатной окисленной никелевой руды состава, %: 1,31 никель, 11,9 железо, 9,1 магний, 2,0 алюминий, 38,8 двуокись кремния. В ступке вручную измельчают 24,8 г элементарной серы без поверхностно-активных веществ. После истирания удельная поверхность серы составляет 960 см /г. Измельченную серу добавляют к руде и наливают 450 мл раствора, содержащего 16,1 г железа в виде сульфата закиси железа. Полученную суспензию загружают в автоклав, нагревают до 190°С (общее давление при этом составляет 1,2 МПа или 12 ат) и выдерживают при этой температуре и перемешивании в течение 1 часа. Затем в автоклав подают кислород при его парциальном давлении 0,6 МПа (6 ат), при этом общее давление составляет 1,8 МПа (18 ат). Окислительное выщелачивание ведут при температуре 190°С и перемешивании в течение 2 часов. После охлаждения автоклава, выгрузки пульпы и фильтрации получают раствор, содержащий, г/л: 2,0 никеля, 23,5 железа и 12,4 магния, и кек, содержащий, %: 0,27 никеля, 16,9 железа и 3,1 магния. В результате в раствор извлечено 82,8% никеля, что значительно хуже, чем в том случае, когда в суспензию вводили вещество, способствующее гидрофилизации элементарной серы.

1. Способ автоклавного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд, включающий стадию сульфидирования и стадию окисления с использованием на стадии сульфидирования элементарной серы в виде водной суспензии и кислорода на стадии окисления, отличающийся тем, что на стадии сульфидирования используют раствор сульфатов с двухвалентным катионом и поверхностно-активное вещество, способствующее гидрофилизации элементарной серы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверностно-активное вещество, способствующее гидрофилизации элементарной серы, вводят в водную суспензию серы при ее измельчении.