Способ переработки сульфидного никелевого сырья
Владельцы патента RU 2533294:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности никеля, и может быть использовано для переработки сульфидного никелевого сырья, в том числе концентратов и файнштейнов, содержащих в качестве примесей медь и кобальт, с получением чистых металлов или их солей. Способ включает шихтовку исходного сырья с хлоридами щелочных металлов (NaCl, KCl) и низкотемпературный обжиг при температуре 350-400°C в течение 1,5-2 ч. После обжига ведут выщелачивание огарка водой с переводом в раствор водорастворимых соединений меди и кобальта. В результате обжига не только медь и кобальт, но и никель переходят в водорастворимые сульфаты и хлориды. Техническим результатом является упрощение технологии и создание экологически безопасной технологии переработки никелевого сульфидного сырья, исключающей или существенно сокращающей образование и выброс диоксида серы в атмосферу. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности никеля, и может быть использовано для переработки сульфидного никелевого сырья, в том числе концентратов и файнштейнов, содержащих в качестве примесей медь и кобальт с получением чистых металлов или их солей.
Известен способ переработки сульфидных медных концентратов (предложенный для концентратов месторождения Эрдэнэт), включающий обжиг концентрата с NaCl при температурах 450-500°C, двухстадийное выщелачивание огарка серной кислотой и экстракцию-реэкстракцию меди с последующей электроэкстракцией, что позволяет достигать извлечения меди 95% (Медведев А.С, Со Ту, Хамхаш А., Гостеева Н.В., Птицын A.M. "Вариант переработки сульфидного медного концентрата комбинированным методом", Цветные металлы, №1, 2010 г.).
Известен способ переработки сульфидных медных концентратов (предложенный для концентратов месторождения Удокан), включающий обжиг концентрата с КС1 при температуре 450°С, выщелачивание продукта обжига водой и двухстадийное выщелачивание образующегося гидратного кека серной кислотой с получением в качестве конечных продуктов медного купороса и калийного удобрения (Медведев, А.С., Со Ту, Птицын A.M. «Комбинированная технология переработки удоканского сульфидного медного концентрата». II Известия вузов. Цветная металлургия. - 2012. - №2. - с.17-20).
Оба способа имеют существенный недостаток - использование для выщелачивания меди серной кислоты, которую после извлечения меди в товарные продукты необходимо гасить известью.
Наиболее близким по технической сущности является способ переработки никелевых файнштейнов, включающий двухстадийный окислительный обжиг при температурах 900-1200°C с промежуточным сульфат-хлорирующим обжигом при температуре 750-800°C при подшихтовке небольшого количества сильвинита, а для образования водорастворимых хлоридов и сульфатов меди и кобальта после первого окислительного обжига в огарке оставляют 1-3% серы. При этом никель не сульфатизируется и не хлорируется. Огарок сульфат-хлорирующего обжига направляют на выщелачивание сначала водой, а затем слабым раствором серной кислоты, в результате чего в раствор извлекается до 80% меди и до 30% кобальта, а никель остается в кеке, который направляют на вторую стадию окислительного обжига (Комплексная переработка медно-никелевого сырья, А.В.Ванюков, Н.И.Уткин.: Учебник для вузов. Челябинск, Металлургия, Челябинское отделение, 1988, 432 с.). Недостатком прототипа является то, что в результате обжига никель не переходит в водорастворимые соединения. Другими недостатками является узкая область применения способа - только для никелевых файнштейнов и его многостадийность.
Технический результат предлагаемого способа направлен на упрощение известных технологий и создание экологически и экономически эффективной технологии переработки сульфидного никелевого сырья (в том числе файнштейнов и концентратов), позволяющей максимально полно переводить никель в водорастворимую форму и выщелачивать его водой, исключив или существенно сократив при этом выделение диоксида серы в атмосферу.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки сульфидного никелевого сырья на сульфат-хлорирующий обжиг направляют не огарок после окислительного обжига, а непосредственно исходный сульфидный концентрат, который предварительно тщательно смешивают с хлоридом натрия в соотношении 1:1÷1:2 по массе (в зависимости от состава концентрата), а обжиг ведут при температурах 350-400°C в течение 1,5-2 ч в трубчатой или муфельной печи при хорошем доступе воздуха. Выщелачивание огарка ведут водой при температурах до 100°C.
Кроме того, при выщелачивании водой и корректировке раствора до pH 6-7 никель и кобальт на 97-98% переходят в раствор, а медь и железо (если оно есть в исходном сырье) остаются в кеке.
Суть предлагаемого способа заключается в том, что при низкотемпературном сульфат-хлорирующем обжиге с NaCl при температурах до 400°C реализуются электрохимические процессы (аналогичные тем, которые протекают в твердотельных аккумуляторах на границе соединений с электронной и ионной проводимостью), позволяющие перевести никель в сульфат (а медь и кобальт, при их наличии в перерабатываемом сырье, - в сульфаты и хлориды), а серу связать в сульфат натрия, предотвращая тем самым выделение диоксида серы.
Пример 1. В качестве исходного сырья использован сульфидный никелевый концентрат следующего состава, %: Ni- 5,78; Cu - 2,79; Co - 0,29; Fe - 46,5; S-17,0, в качестве хлорирующего агента использован хлорид натрия. Навеску шихты, состоящую из концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении: 1:2 соответственно, подвергли низкотемпературному обжигу при температуре 300°C в присутствии кислорода воздуха в течение 2 ч. Полученный огарок выщелачивали водой 1,5 ч при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило 4%. Температуры 300°C недостаточно для образования водорастворимого сульфата никеля при условиях обжига.
Пример 2. В качестве исходного сырья использован тот же сульфидный никелевый концентрат. Навеску шихты, состоящую из концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении: 1:2 соответственно, подвергли низкотемпературному обжигу при температуре 550°С в присутствии кислорода воздуха в течение 2 ч. Полученный огарок выщелачивали водой 1,5 ч при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило 22%. При температурах больше 400-450°C наряду с образованиям сульфата никеля начинают протекать процессы окисления как исходного сульфида, так и доокисления сульфата с образованием не выщелачивающегося водой оксида никеля. При температуре 550°C образование оксида никеля преимущественно.
Пример 3. В качестве исходного сырья использован тот же сульфидный никелевый концентрат. Навеску шихты, состоящую из концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении: 1:2 соответственно, подвергли низкотемпературному обжигу при температурах 350°C и 400°C в присутствии кислорода воздуха в течение 2 ч. Полученные огарки выщелачивали водой 1,5 ч при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило в среднем 96%.
Пример 4. В качестве исходного сырья использован тот же сульфидный никелевый концентрат. Навеску шихты, состоящую из концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении: 1:2 соответственно, подвергли низкотемпературному обжигу при температуре 450°С в присутствии кислорода воздуха в течение 2 ч. Полученный огарок выщелачивали водой 1,5 ч при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило 55%, а меди - 95%. При корректировке pH до 6-7 медь и железо выпадают в осадок в составе гидроксидов, а никель остается в растворе.
Таким образом, оптимальными для обжига сульфидного никелевого сырья с NaCl являются температуры, лежащие в интервале 350-400°C.
1. Способ переработки сульфидного никелевого сырья, содержащего в качестве примесей медь и кобальт, включающий смешивание исходного сырья с хлоридом натрия NaCl в соотношении 1:1÷1:2 по массе, обжиг при температуре 350-400°C в течение 1,5-2 ч в трубчатой или муфельной печи при доступе кислорода воздуха и выщелачивание полученного огарка водой с переходом в раствор меди, кобальта и никеля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при корректировке pH раствора выщелачивания до 6-7 никель и кобальт оставляют в растворе, а медь и железо переводят в осадок в составе гидроксидов.
