Способ кучного выщелачивания окисленной силикатной никелевой руды



Способ кучного выщелачивания окисленной силикатной никелевой руды
Способ кучного выщелачивания окисленной силикатной никелевой руды
Способ кучного выщелачивания окисленной силикатной никелевой руды

 


Владельцы патента RU 2557863:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Цеолит" (RU)

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов, а именно кучного выщелачивания окисленных силикатных никелевых руд, состоящих преимущественно из гидросиликатов магния, железа и минералов группы кремнезема. Способ кучного выщелачивания силикатных никелевых руд включает дробление руды, приготовление смеси руды с добавкой фторида из группы: кремнефтористый натрий, фтористый кальций, фторид аммония и/или гидрофторид аммония в количестве 1,3-1,7 мас.% (в пересчете на фтор). Затем ведут окомкование смеси гранулированием с использованием в качестве связующего концентрированной серной кислоты в соотношении Т : Ж = (88,0-94,0):(6,0-12,0). После гранулирования осуществляют укладку окатышей в кучу и выщелачивание раствором серной кислоты. Техническим результатом является сокращение продолжительности выщелачивания при высокой степени извлечения никеля, кобальта и магния, снижение энергетических и материальных затрат. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к переработке окисленных никелевых руд.

Окисленные никелевые руды отличаются исключительным непостоянством по содержанию как ценных компонентов, так и пустой породы даже в массиве одного месторождения. Возможные пределы концентраций компонентов руды характеризуются широким диапазоном их величин, %: Ni 0,7-4,0; Co 0,04-0,16; SiO2 15-75; Fe2O3 15-65; Al2O3 2-25; Cr2O3 1-4; MgO 2-25; CaO 0,5-2; влага - 10-15[1]. Разработка рациональных методов обогащения таких руд с целью извлечения ценных металлов является актуальной проблемой.

Из источников информации известен целый ряд способов извлечения никеля из никелевых руд. Например, измельченную руду смешивают с добавками серы и хлоридов щелочных или щелочно-земельных металлов. Смесь гранулируют, обжигают в присутствии водяного пара. В дальнейшем осуществляют сернокислое выщелачивание обожженной смеси и переработку продуктивного раствора [2].

По способу переработки окисленной никелькобальтовой руды [3] рудную смесь гранулируют с серной кислотой в стехиометрическом необходимом количестве. Гранулы сульфатизируют при температуре 200-250° и прокаливают при температуре 650-700° в течение 2,5-3,0 часов, после чего проводят выщелачивание водой и последующее извлечение металлов.

При переработке окисленной никелькобальтовой руды после ее грануляции 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 [4].

Известные способы извлечения ценных металлов из окисленных никелевых руд обладают общими недостатками: сложный технологический процесс, большие материальные и энергетические затраты, нестабильность степени извлечения металлов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ кучного выщелачивания силикатных окисленных никелевых руд, включающий дробление, окомкование, укладку в кучу и выщелачивание (Евразийская заявка №200600241). В этом способе предлагается осуществлять процесс выщелачивания в несколько стадий, где продуктивный раствор, полученный на первой стадии, используется на последующих стадиях в качестве выщелачивающего раствора до остаточной концентрации серной кислоты 10-30 г/л. Выщелачивающие растворы подаются на орошение кучи с интенсивностью 10 л/м2·ч с постоянным снижением концентрации кислоты от 200 г/л до 20 г/л в конце процесса. Отработка руд ведется или на куче, разделенной на несколько секций, или на нескольких штабелях с высотой от 2 до 7 метров. Извлечение никеля составляет 80%. Недостатком способа является сложность технологического процесса, значительная продолжительность процесса выщелачивания, которая составляет 150 суток. Снижение длительности процесса до 100 суток приводит к уменьшению извлечения никеля до 60%.

Целью предлагаемого технического решения является упрощение технологического процесса, сокращение продолжительности процесса кучного выщелачивания никеля, кобальта, магния из силикатных окисленных никелевых руд при высокой степени извлечения металлов, снижение энергетических и материальных затрат технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе кучного выщелачивания силикатных никелевых руд, включающем дробление, окомкование, укладку руды в кучу и выщелачивание водным раствором серной кислоты, перед окомкованием дробленую руду смешивают с добавкой твердого фторсодержащего вещества из группы: кремнефтористый натрий Na2SiF6, фтористый кальций CaF2, фтористый аммоний NH4F, гидрофторид аммония NH4F·HF в количестве 1,3-1,7 мас.% по фтору, а окомкование смеси выполняют посредством гранулирования с использованием в качестве связующего концентрированной серной кислоты в массовом соотношении Т:Ж=(88,0-94,0):(6,0-12,0).

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В окисленных силикатных никелевых рудах никель и кобальт входят в состав минералов группы серпентинита в виде изоморфных примесей, замещающих катион магния 3(Mg,Fe,Ni,Co)O·2SiO2·2H2O, или коллоидальных (наноразмерных) включений в кремнеземе SiO2 (кварц, хризопраз, опал и др.). Растворение минералов групп серпентинита и особенно кремнезема в серной кислоте происходит медленно, так как образующийся при этом тонкодисперсный нерастворимый продукт химической реакции - аморфный SiO2 покрывает поверхность частиц руды.

Наличие в силикатной дробленой рудной массе фторидов позволяет резко ускорить растворение всех кремнеземсодержащих рудных минералов, интенсифицировать вскрытие и переход в раствор никеля, кобальта и магния. Уже на стадии окомкования практически одновременно происходят реакции сульфатизации, Na2SiF6 и гидролиз продуктов взаимодействия всех фторидов с серной кислотой и синтез плавиковой (фтористоводородной) кислоты HF (реакции 1-6):

Полученная плавиковая кислота совместно с серной кислотой интенсивно растворяют рудные минералы никеля и кобальта. Серпентинит при этом подвергается сульфатизации и фторированию с выщелачиванием никеля и кобальта в виде растворимых сульфитов (реакция 7):

Малорастворимые твердые продукты фторирования и сульфатизации (CaSO4, NaF) выполняют роль цемента в сохранении достаточной прочности окатышей.

При содержании в смеси фторсодержащего вещества менее 1,3 мас.% (в пересчете на фтор) не обеспечивается достаточного разложения силикатных минералов и кремнезема. Концентрация фтора более 1,7 мас.% в данной смеси является избыточной, так как при этом уменьшается прочность окатышей и снижается фильтрационная способность кучи (штабеля). В результате экспериментальных исследований установлено оптимальное содержание серной кислоты, необходимой для использования ее в качестве увлажнителя минеральной массы при производстве окатышей способом гранулирования, так и для применения ее водного раствора в роли реагента для выщелачивания целевых металлов. Для гранулирования фторидно-рудной смеси используют концентрированную серную кислоту в количестве 6-12 мас.%, что соответствует массовому соотношению Ж:Т=(88,0-94,0):(6,0-12,0).

Техническим результатом является значительное сокращение времени процесса выщелачивания при высокой степени извлечения никеля и кобальта, сокращение энергетических и материальных затрат. Процесс включает в себя стадию дробления, смешения, окомкования, укладку в штабель и выщелачивание. На стадии окомкования фторсодержащий компонент смешивается с рудным материалом, а в качестве связующего применяется концентрированная серная кислота. Количество кислоты, необходимое для образования окатышей, определено опытным путем. В образовавшемся продукте не должно быть фракций менее 2 мм.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Исходный рудный материал дробится до фракции менее 15 мм, затем смешивается с измельченным фторсодержащим веществом в количестве, необходимом для разложения кремнеземистой никельсодержащей матрицы. Полученная смесь загружается в гранулятор, а в качестве связующего используется концентрированная серная кислота с расходом, обеспечивающим образование окатышей размером 2-15 мм. Далее по общепринятой технологии окомкованный материал выдерживается в течение 2-3 суток для реализации процесса сульфатизации на отдельной закрытой площадке или после укладки в штабель. Окончанием процесса сульфатизации является стабилизация всех окатышей. В ходе выщелачивания рудный материал разрушается, происходит усадка штабеля и уплотнение фильтрующего слоя. Оптимальная высота штабеля не должна превышать 3 метров. На начальном этапе (Т:Ж=0,5) производится водная отмывка сульфосолей. На основном этапе выщелачивания (Т:Ж=0,7) используют водный раствор серной кислоты с концентрацией 100 г/л, а для устранения эффекта «каналирования» при разрушении материала интенсивность орошения должна составлять 5 л/м2 в час. На этапе довыщелачивания (Т:Ж=0,5) используется раствор с концентрацией 20 г/л. Этап водоотмывки и нейтрализации (Т:Ж=0,5) завершает процесс отработки рудного материала в штабеле. В результате описанного процесса в течение 30 суток с момента водной отмывки сульфатизированного материала до его нейтрализации в раствор извлекается 80-82% никеля и 56-67% кобальта.

Технология опробована на окисленной никелевой руде Буруктальского месторождения со следующим химическим составом, мас.%: SiO2 - 46,54; Fe2O3 - 16,81; MgO - 30,46; Al2O3 - 3,23; NiO - 0,84; CoO - 0.09; CaO - 0,76; SO3 - 0,25; Cr2O3 - 0,59; MnO - 0,28; TiO2 - 0,09; ZnO - 0,08; CuO - 0,07.

Пример 1. Рудный материал крупностью 0-15 мм весом 2 кг окомкован с использованием при гранулировании в качестве связующего 0,2 кг концентрированной серной кислоты (концентрация 93%).

Пример 2. Рудный материал крупностью 0-15 мм весом 2 кг смешивают с 0,05 кг фторсиликата натрия, что эквивалентно содержанию 0,03 кг фтора. Гранулируют смесь с использованием 0,2 кг серной кислоты (93%).

Пример 3. Рудный материал крупностью 0-15 мм весом 2 кг смешивают с 0,067 кг фтористого кальция в виде флюоритового концентрата марки (ФК-92). Содержание фтора в смеси 0,03 кг. Гранулируют смесь с 0,2 кг серной кислоты (93%).

Цикл выщелачивания проведен в соответствии с вышеописанным регламентом в перколяторах диаметром 100 мм и высотой 300 мм. Результаты испытаний приведены в таблице.

За одинаковую продолжительность процесса выщелачивания по сравнению с известными по предлагаемому способу извлечения никеля и кобальта повышено в среднем на 28%, магния на 42% при более низком удельном расходе серной кислоты.

Источники информации

1. Тарасов А.В., Уткин Н.И. Технология цветной металлургии / Под общ. ред. А.В. Тарасова. - М.: ТОО «П-Центр», 1999.

2. RU 2342447 C1, опубл. 27.12.2008 г.

3. RU 2245933 C1, опубл. 10.02.2005 г.

4. RU 2245934 C1, опубл. 10.02.2005 г.

5. Евразийская заявка №200600241.

1. Способ кучного выщелачивания окисленной силикатной никелевой руды, включающий дробление, окомкование, укладку руды в кучу и выщелачивание водным раствором серной кислоты, отличающийся тем, что перед окомкованием руду смешивают с добавкой твердого фторсодержащего вещества с получением фторидно-рудной смеси с содержанием фтора 1,3-1,7 мас.%, которую подвергают окомкованию гранулированием с использованием в качестве связующего концентрированной серной кислоты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердого фторсодержащего вещества используют фторсодержащие соли из группы: кремнефтористый натрий Na2SiF6, фтористый кальций CaF2, фтористый аммоний NH4F, гидрофторид аммония NH4H·HF и /или их смеси.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве связующего при гранулировании фторидно-рудной смеси используют концентрированную серную кислоту с плотностью 1,82-1,83 г/см3, взятую в количестве 6,0-12,0 мас.% при Т : Ж = (88,0-94,0):(6,0-12,0).

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что гранулирование фторидно-рудной смеси осуществляют до образования окатышей размером 2-15 мм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу переработки фосфогипса. Способ включает водную обработку, выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% с переводом РЗЭ, кальция и тория в раствор выщелачивания и с получением гипсового продукта, извлечение РЗЭ, кальция и тория из раствора выщелачивания сорбцией сульфоксидным катионитом.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности для комплексной переработки фосфогипса - фосфополугидрата или фосфодигидрата. Способ переработки фосфогипса включает его предварительную водную обработку.
Изобретение относится к способу переработки бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, в частности к переработке бертрандит-фенакит-флюоритового концентрата, и может быть использовано при производстве гидроксида бериллия.

Изобретение относится к способу совместной переработки бериллиевых концентратов. Согласно изобретению берилловый концентрат активируют путем его измельчения до получения рентгеноаморфного продукта с крупностью частиц менее 5 мкм, а бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат активируют путем добавления в него фторсодержащих соединений в количестве, обеспечивающем содержание фтора 10÷25 мас.%.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к переработке золотосульфидного сырья, не содержащего органического углеродистого вещества.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки литиевых концентратов. Способ включает сульфатизацию концентрата серной кислотой, выщелачивание сульфатизированного концентрата, разделение пульпы выщелачивания на сульфатный раствор и нерастворимый кек.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки лепидолитовых и сподуменовых концентратов. Способ включает приготовление шихты из лепидолитового и сподуменового концентратов, активирующую подготовку шихты, получение сернокислотного раствора сернокислотным выщелачиванием с разделением пульпы выщелачивания на раствор сульфата лития и кек.

Изобретение относится к переработке бериллийсодержащих рудных концентратов до гидроксида бериллия. Способ включает активацию смеси, сульфатизацию активированной смеси серной кислотой, выщелачивание сульфатизированной смеси, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, осаждение гидроксида бериллия из раствора.

Изобретение относится к способу получения соединений редкоземельных металлов (РЗМ) при комплексной переработке фосфатного сырья, в частности апатитов. Предложен способ сернокислотного разложения РЗМ-содержащего фосфатного сырья с концентрированием РЗМ в фосфогипсе.

Изобретение относится к способу переработки труднообогатимых упорных урановых руд, содержащих браннерит. Способ заключается в том, что измельченную до крупности минус 0,3 мм руду обрабатывают 1-40% раствором бифторида аммония при соотношении Т:Ж=1:(1-5) и температуре 50-80°C в течение 1-4 часов.
Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов ренийсодержащих жаропрочных сплавов на основе никеля.

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, а именно к получению оксида кобальта Co3O4 для производства твердых сплавов типа WC-Co. Оксид кобальта осаждают из азотнокислого раствора кобальтсодержащего сырья путем обработки в автоклаве гидроксидом аммония (NH4OH) при температуре 240-260°C в течение 1-2 ч.

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов. Способ включает стадийное осаждение сульфидов цветных металлов из раствора окисленной пульпы металлическим железом и полисульфидно-тиосульфатным реагентом при температуре ниже точки плавления элементной серы и непрерывном перемешивании с последующим выделением сульфидов и элементной серы флотацией в коллективный серосульфидный концентрат.

Изобретение относится к утилизации активного материала оксидно-никелевого электрода никель-кадмиевого аккумулятора. Для этого проводят растворение активной массы в 1M растворе хлорида аммония.
Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов жаропрочных сплавов на основе никеля (суперсплавов).

Изобретение относится к гидрометаллургии никеля и кобальта и может быть использовано для разделения этих металлов при переработке растворов выщелачивания. Способ разделения кобальта и никеля из сернокислых растворов осуществляют экстракцией кобальта органической фазой, содержащей ди(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновую кислоту (Cyanex 301) в разбавителе, в присутствии триалкилфосфиноксида, где алкил фракции C6-C8, при молярном соотношении Cyanex 301 : триалкилфосфиноксид = 1:0,25÷1,5.

Изобретение относится к способу флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы, и может быть использовано при коллективной флотации сульфидов из вкрапленных медно-никелевых руд.
Способ изготовления аустенитной нержавеющей стали из латеритной никелевой руды и хромитовой руды включает определение содержания никеля в латеритной никелевой руде.
Изобретение относится к очистке от марганца хлоридных никелевых растворов, используемых в процессе электролиза никеля. В хлоридном никелевом растворе повышают содержание хлор-иона до 8,2-9,0 М путем введения хлорида никеля с концентрацией 190-210 г/л никеля или соляной кислоты с концентрацией 9-11 М HCl.
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.

Предложен способ пирометаллургической переработки никельсодержащего сульфидного материала с использованием флюсовой композиции, содержащей соединение кальция. При этом указанная флюсовая композиция в процессе переработки образует шлак, имеющий соотношение Fe/CaO от примерно 0,5 до примерно 5,0 по массе и соотношение SiO2/Fe менее 0,2 по массе. Флюсовая композиция образует шлак на основе кальция-феррита. Исходный материал представляет собой никелевую руду, концентрат, штейн, шлак или их комбинацию. Пирометаллургический процесс, в котором применяют указанный способ, представляет собой плавку, продувку в конвертере или рафинирование. Техническим результатом является получение стабильного шлака в процессе переработки, что приводит к снижению потерь ценного металла. 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 9 табл.
Наверх