Способ комплексной переработки серпентинита
Владельцы патента RU 2356836:
Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ") (RU)
Изобретение относится к области металлургии и химической технологии неорганических веществ. Согласно изобретению серпентинит выщелачивают соляной кислотой, суспензию фильтруют с получением хлормагниевого раствора и диоксида кремния. Хлормагниевый раствор очищают от примесей нейтрализацией с получением железоникелевого концентрата. Из очищенного хлормагниевого раствора и отработанного электролита синтезируют карналлит, его обезвоживают и подвергают электролизу с получением магния, хлора и отработанного электролита. Железоникелевый концентрат выщелачивают 10-15%-ной соляной кислотой при температуре 80°С до рН 3-5, суспензию фильтруют с получением железосодержащего осадка и раствора, содержащего хлорид никеля. Из раствора, содержащего хлорид никеля, выделяют соединения никеля обработкой раствором гидроксида натрия при рН 8,0-8,5, осадок промывают от водорастворимых солей - хлоридов, сушат и прокаливают с получением никелевого концентрата. Изобретение позволяет повысить концентрацию оксида никеля в никелевом концентрате. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии и химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для комплексной переработки серпентинита с получением товарных продуктов: диоксида кремния, соединений магния - хлорида магния и/или карналлита, металлического магния, железо- и никельсодержащих концентратов.
Известен способ переработки серпентинита /Пат. РФ №2241670, МПК C01F 5/30, С25С 3/04, C01B 7/01; 33/14, 21.07.2007/. Серпентинит выщелачивают соляной кислотой, пульпу разделяют фильтрованием на диоксид кремния и хлормагниевый раствор. Диоксид кремния хлорируют с получением тетрахлорида кремния, из которого парофазным гидролизом выделяют аэросил. Хлормагниевый раствор очищают от примесей нейтрализацией с получением железоникелевого концентрата. Из очищенного раствора MgCl2 и отработанного электролита синтезируют карналлит, который после обезвоживания используют для электролитического производства магния.
Недостатками данной технологии является получение хлоридных отходов, содержащих FeCl3, AlCl3, CrCl3, MgCl2, MnCl2 и др., образующихся при хлорировании диоксида кремния. Существуют определенные трудности для разделения смеси хлоридов и получения индивидуальных соединений. Кроме того, при очистке хлормагниевых растворов получаемый железоникелевый концентрат в прокаленном виде содержит не более 2,4% NiO, что затрудняет его переработку с получением индивидуальных соединений никеля. При такой очистке не происходит разделения соединений железа и никеля.
Известен способ комплексной переработки серпентинита с использованием серной кислоты /Пат. РФ №2097322, МПК C01B 33/142, C01F 5/02, C01D 5/02, 27.11.97/. Этот способ не пригоден для получения магния металлического электролизом, для производства которого применяют безводные соединения хлорида магния и/или карналлита.
Известен способ комплексной переработки серпентинита с получением чистого диоксида кремния /Пат. РФ №2243154, МПК CO1B 33/12, 25.02.2003/. Серпентинит выщелачивают солянокислым раствором, содержащим 10-21% HCl, при температуре 60-100°С и Ж:Т=3-10:1 в течение 2-6 ч с получением диоксида кремния и хлормагниевого раствора. Хлормагниевый раствор очищают от примесей нейтрализацией в две стадии: на первой - бруситом при 80-90°С и рН 3,5-4,0, на второй - раствором гидроксида натрия до рН 6-7 с добавлением сульфида или гидросульфида натрия. Недостатками данного способа являются большие потери никеля с осадком I стадии очистки, достигающие 75-80%. Степень осаждения железа составляет ~80%. На второй стадии получен концентрат, содержащий 4,0-4,5% NiO и до 75% Fe2O3. При этом не происходит разделения железа и никеля, в связи с тем что гидроксидные соединения железа являются хорошим коллектором для соединений никеля.
Наиболее близким аналогом является способ комплексной переработки силикатов магния /Пат. РФ №2290457, МПК С25С 3/04, C01F 5/32, опубл. 27.12.2006. Бюл. №36/ - прототип.
Сущность способа заключается в следующем. Измельченный серпентинит классифицируют на классы и подвергают магнитной сепарации для удаления кальцийсодержащих минералов. Магнитную фракцию выщелачивают соляной кислотой. Полученный раствор хлорида магния отделяют от аморфного кремнезема, который промывают и сушат. Раствор хлорида магния очищают от примесей с получением железоникелевого концентрата. Очищенный раствор хлорида магния и молотый отработанный калиевый электролит используют для производства синтетического карналлита, который обезвоживают и подают на электролиз. В результате электролиза получают металлический магний, хлор и отработанный электролит. Электролит используют для синтеза карналлита. Хлор конвертируют в хлористый водород, который направляют на обезвоживание карналлита. Из газов обезвоживания выделяют хлористый водород с получением соляной кислоты, используемой для выщелачивания серпентинита. Недостатком данного способа является получение железоникелевого концентрата с невысоким содержанием оксида никеля (не более 2,5% NiO).
Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении концентрации оксида никеля при переработки железоникелевого концентрата с получением никелевого концентрата.
Технический результат достигается следующим образом. Железоникелевый концентрат дополнительно выщелачивают соляной кислотой. Образующуюся пульпу фильтруют с получением железосодержащего осадка и раствора, содержащего хлорид никеля. Из раствора выделяют соединения никеля осаждением раствором гидроксида или карбоната натрия.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующей совокупности существенных признаков.
«Измельченный серпентинит выщелачивают соляной кислотой, суспензию фильтруют с получением хлормагниевого раствора и диоксида кремния. Хлормагниевый раствор очищают от примесей нейтрализацией с получением железоникелевого концентрата, который отделяют от очищенного хлормагниевого раствора. Синтез карналлита ведут из очищенного хлормагниевого раствора и измельченного отработанного электролита. Полученный карналлит обезвоживают и подвергают электролизу с получением металлического магния, хлора и отработанного электролита. Электролит используют для синтеза карналлита. Хлор конвертируют в хлористый водород, который используют для обезвоживания карналлита. Из газов обезвоживания выделяют хлористый водород с получением соляной кислоты, используемой для выщелачивания серпентинита. Железоникелевый концентрат, полученный на стадии очистки хлормагниевого раствора от примесей, выщелачивают 10-15%-ной кислотой при температуре 80°С до рН 3-5, суспензию фильтруют с получением железосодержащего осадка и раствора, содержащего хлорид никеля. Из раствора, содержащего хлорид никеля, выделяют соединения никеля обработкой раствором гидроксида натрия при рН 8,0-8,5, осадок промывают от водорастворимых солей - хлоридов, сушат и прокаливают с получением никелевого концентрата.
На основании проведенных исследований установлено, что при использовании соляной кислоты концентрацией менее 10% образуются растворы с низким содержанием никеля, а более 15% возрастает степень перехода железа в раствор. При температуре менее 80°С наблюдается низкая скорость процесса, возрастает его продолжительность, что приводит к неоправданным затратам. При рН менее 2 возрастает степень перехода железа в раствор, а при рН>5 процесс выщелачивания практически прекращается.
При выделении никеля из раствора при рН<8 происходит неполное осаждение никеля. Известно, что начало осаждения никеля из 1М раствора составляет 6,7, а рН полного осаждения никеля - 9,5. При этом остаточная концентрация никеля менее 10-5 М /Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971. С.248/.
Пример осуществления способа.
100 г железоникелевого концентрата состава, мас.%: 10,4 Fe; 0,29 Ni; 0,15 Mn; 0,25 Cr; 2,4 SiO2; 11,0 Mg; 0,68 Ca; 46,3 H2O; 61,2 п.п.п; отношение Ni/Fe=0,028, смешали со 150 мл воды, пульпу нагрели до 80°С и начали подачу соляной кислоты (1:1) до определенной величины рН. В таблице 1 приведено влияние величины рН на степень перехода в раствор соединений железа и никеля.
Как следует из полученных данных, величина рН выщелачивания оказывает влияние на степень перехода железа и никеля в раствор, а также на степень очистки никеля от железа. При рН<3,0 и >4,5 степень извлечения железа в раствор возрастает, степень очистки никеля от железа составляет 37 при рН 3,0 и 196 при рН 4,5.
При рН 3,5-4,25 степень извлечения никеля составляет 54-70%, а железо практически не переходит в раствор. Степень разделения никеля и железа составляет ~76000-185000.
Из раствора, содержащего хлориды никеля, осадили гидроксид никеля обработкой его 2н раствором NaOH до рН 8,0-8,5. При этом степень осаждения никеля составила 99,50-99,97%. Влажный осадок (60-68% Н2O; п.п.п.80-82%) содержал до 4,8-4,9% Ni или 6,1-6,2% NiO. В высушенном при 100±5°С содержание никеля увеличилось до 14,9%, а в прокаленном при 700°С - до 25%.
Таким образом, разработанная технология позволяет разделить железо и никель с получением железо- и никельсодержащих концентратов, а также вернуть хлорид магния в производство металлического магния.
| Таблица 1 | ||||||||
| Влияние величины рН на степень извлечения железа и никеля в раствор | ||||||||
| Расход HCl (1:1), мл | рН | Анализ фильтрата | Степень извлечения, % | Степень очистки Ni от Fe* | ||||
| объем, мл | концентрация, г/дм3 | соотношение Ni/Fe | ||||||
| Ni | Fe | Ni | Fe | |||||
| 1,85 | 3,0 | 381 | 0,80 | 0,77 | 1,039 | 100 | 2,82 | 37 |
| 190 | 3,8 | 386 | 0,52 | 0,0001 | 5200 | 69,2 | 0,0003 | 185714 |
| 173 | 4,0 | 369 | 0,42 | 0,0001 | 4200 | 53,5 | 0,0003 | 150000 |
| 170 | 4,25 | 366 | 0,43 | 0,0002 | 2150 | 54,3 | 0,0007 | 76786 |
| 160 | 4,5 | 356 | 0,66 | 0,12 | 5,5 | 81,1 | 0,36 | 196 |
| * Степень очистки никеля от железа рассчитывали как отношение никеля к железу в конечном растворе к такому отношению в железоникелевом концентрате. |
1. Способ комплексной переработки серпентинита, включающий его выщелачивание соляной кислотой, фильтрование суспензии с получением хлормагниевого раствора и диоксида кремния, очистку хлормагниевого раствора от примесей нейтрализацией с получением железоникелевого концентрата, синтез карналлита из очищенного хлормагниевого раствора и отработанного электролита, обезвоживание карналлита и его электролиз с получением магния, хлора и отработанного электролита, возвращаемых в процесс, отличающийся тем, что железоникелевый концентрат выщелачивают 10-15%-ной соляной кислотой при температуре 80°С до рН 3-5, суспензию фильтруют с получением железосодержащего осадка и раствора, содержащего хлорид никеля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из раствора, содержащего хлорид никеля, выделяют соединения никеля обработкой раствором гидроксида натрия при рН 8,0-8,5, осадок промывают от водорастворимых солей - хлоридов, сушат и прокаливают с получением никелевого концентрата.
