способ переработки окисленной никелькобальтовой руды

область техники

изобретение относится к способам извлечения никеля и кобальта из руд и может быть использовано при переработке окисленных (латеритовых) никелевых и кобальтовых руд.

уровень техники

известен способ автоклавного сернокислотного выщелачивания никеля и кобальта из окисленных руд [резник и.д.,

ермаков г. л., шнеерсон я.м. никель. M.: ооо «Hayкa и технологию), 2001. T.2: окисленные никелевые руды, стр.385-388].

по этому способу, например, на заводе моа бей пульпу, содержащую 45% руды, подогревают в нагревательных колоннах острым паром, а затем выщелачивают в цепочке из четырех паролифтных автоклавов. обработку ведут при температуре 240- 25O ⁰ C (давление около 4,0 мпа). необходимую серную кислоту

(98%-нyю) 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.

известен также способ извлечения никеля и кобальта из латеритовых руд- в результате их смешивания с серной кислотой, термической обработки смеси и последующего выщелачивания металлов из огарка [Zubrусkуj N., еvапs D.J.I., масkiw V.N. рrеfеrепtiаl sulfаtiоп оf пikеl апd соbаlt iп lаtеritiс оrеs // Jоurпаl оf mеtаls. 1965. мау. P.478-486]. по этому способу измельчённую до - 0,15 мм руду распульповывают в воде с получением пульпы с

содержанием около 60% твёрдого материала. затем пульпу смешивают в течение 15 мин с заданным количеством концентрированной серной кислоты. полученную пасту сушат при температуре выше HO ⁰ C, высушенную пасту дробят до крупности 4,7-1,65 мм, обжигают при температуре до 700-750 ⁰ C, выщелачивают из огарка сульфаты и осаждают из раствора сульфиды никеля и кобальта. испытаны образцы руды с содержанием 1,20-2,27% никеля и 0,03-0,26% кобальта. получено извлечение 85% никеля и 90% кобальта. недостатки способа - сложность подготовки шихты руды с серной кислотой к прокалке (распульповка руды в воде, сушка кислой пасты, дробление высушенной пасты со значительным выходом продукта некондиционной крупности), проведение двух термических операций (сушка и прокалка) и, соответственно, увеличение количества оборудования, относительно невысокое извлечение никеля из богатых окисленных руд, использование для осаждения металлов из растворов выщелачивания токсичного сероводорода.

наиболее близким к предложенному является способ переработки окисленной никелькобальтовой руды, в соответствии с которым гранулируют руду с серной кислотой, переводят в раствор растворимые сульфаты, полученные гранулы сульфатирузиют при температуре 200-250 ⁰ C и затем прокаливают при температуре 650- 700 ⁰ C, из прокаленных гранул выщелачивали водой никель и кобальт (патент рф JY22245933, опубл. 10.02.2005). способ обеспечивает высокую степень извлечения никеля и кобальта из окисленной руды в раствор, однако не предусматривает обеспечения высокой степени извлечения никеля и кобальта в товарную продукцию.

сущность изобретения

техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение высокой степени извлечения никеля и кобальта в товарную продукцию. технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу окисленную руду сушат, измельчают и смешивают в грануляторе с серной кислотой, полученные гранулы последовательно сначала сульфатизируют, а затем прокаливают в одну стадию в работающей в режиме противотока трубчатой вращающейся печи, из прокаленного продукта водой выщелачивают никель и кобальт, после нейтрализации раствора и осаждения железа и алюминия сорбируют на ионит никель и кобальт и перерабатывают насыщенный металлами ионит с получением никелькобальтового концентрата. нейтрализацию раствора ведут до оптимальной для работы ионита рн в интервале его значений 3,0-5,5 и сорбируют никель и кобальт из полученной пульпы.

пример предпочтительной реализации изобретения пример 1

окисленную никелевую руду с содержанием никеля 0,70 и

1,25% высушили, измельчили до крупности 100% -0,15 мм и смешали на чашевом грануляторе с серной кислотой при расходе последней 0,47-0,52 т/т руды. последовательно операции сульфатизации и прокалки прорводили, помещая пробы загранулированной смеси в муфельную печь при комнатной температуре и нагревая её до заданной в пределах 650-800 ⁰ C. время термообработки - 4,5 часа. прокаленный продукт

выщелачивали водой в течение 1 часа при температуре 70 ⁰ C и T:ж = 1 :1, операцию повторяли 3 раза, после каждой отделяли раствор, после последнего выщелачивания гранулы промыли водой. объединённый раствор проанализировали. полученные данные приведены в табл.1.

как видно из табл.l, при данных параметрах переработки и максимальных температурах прокалки 700-750 ⁰ C для испытанных двух проб достигнуто одинаково высокое извлечение никеля в раствор. пример 2

окисленную никелевую руду с содержанием, %, 1,25 Ni; 0,44

со; 17,9 Fe смешали на чашевом грануляторе с серной кислотой при расходе последней 0,47 т/т руды. полученные гранулы обработали в трубчатой вращающейся печи в течение 3,5 часов, а затем выщелачивали водой при соотношении T:ж = 1 :1 три раза в течение 1 часа, растворы объединили и проанализировали. результаты проведенных экспериментов приведены в таблице 2.

в данном примере наилучшие результаты по извлечению никеля в раствор при выщелачивании получены при температуре прокалки 65O ⁰ C. дальнейшее повышение температуры (до 700 ⁰ C) приводит к более полному разложению сульфата железа и, по- видимому, частичному экранированию соединений никеля. в результате наблюдается некоторое снижение извлечения никеля, однако снижение количества железа, переходящего в раствор при выщелачивании никеля и кобальта, приводит к получению гранул более устойчивых к разрушению при выщелачивании никеля и кобальта.

перед сорбцией никеля и кобальта из сернокислых растворов необходимо перевести в осадок содержащееся в растворе железо. для этого можно нейтрализовать раствор, например, известняком или оксидом кальция. экспериментальные данные показывают, что эффективность действия указанных реагентов имеет существенное различие (табл.з), проявляющееся в различной степени соосаждения с железом никеля (соответственно, 5,3 и 9,4%) и алюминия (96,4 и 99,5%).

при увеличении рн выше 3,5 количество переходящих в осадок металлов возрастает как за счёт их соосаждения с железом, так и за счёт достижения рн собственного осаждения. например, при осаждении железа из приведенного в табл.з исходного раствора его нейтрализацией оксидом кальция до рн 5, содержание в растворе железа снижается до 0,38; никеля - до 1,38 (т.е. на 18,8%); алюминия - до 0,006 г/дм ³ .

минимизировать потери никеля и кобальта с осадком железа позволяет использование процесса сорбции этих металлов из пульпы, для чего полученную после нейтрализации пульпу при постоянных рн и температуре контактируют с ионитом в противоточном режиме. в качестве ионитов предлагается использовать пиридингидроксильные иониты, например, впг, или иониты, содержащие пиридиниевый азот, например, до WEX XWS 4195 фирмы DOW сhеmiсаl.

после сорбционного извлечения никеля и кобальта из сульфатного раствора насыщенный металлами ионит отмывают водой и обрабатывают при 40-45 ⁰ C водным раствором минеральной кислоты (серной, соляной) с концентрацией не более зн.

полученные концентрированные никелькобальтовые растворы направляют на осаждение карбонатов или гидроксидов.

пример 3 сорбцию никеля и кобальта из нейтрализованной пульпы с рн = 5,0-5,5 вели при механическом перемешивании, T:ж = 1 :5, загрузке впг в H ⁺ ZSO ₄ ^2" в форме 30% к объёму пульпы. полученные результаты приведены в тaбл.4.

таким образом, в присутствии ионита извлечение из пульпы (жидкой и твёрдой фаз) составило 97,6% никеля и 99,2% кобальта.

аналогичные результаты по извлечению никеля и кобальта из нейтрализованной пульпы получены и при использовании ионита

до WEX XWS 4195 фирмы DOW сhеmiсаl. однако в этом случае процесс проводится при более низком значении рн = 3,0-3,5, что позволяет снизить расход нейтрализатора (CaCO ₃ ) на 10-12%.

емкость ионитов по никелю составляет, мг/г: впг - 48,2; доWех XWS 4195 - 83,9.

обработка ионитов, насыщенных никелем и кобальтом, водными растворами минеральных кислот, например, серной, позволяет сконцентрировать металлы в виде раствора сульфатов, удобного для получения карбонатного концентрата известным способом. полнота десорбции никеля и кобальта и степень их концентрирования зависят от концентрации кислоты и температуры процесса. пример 4.

раствором серной кислоты обработан ионит, насыщенный никелем и кобальтом в условиях, указанных в примере 3.

десорбцию металлов провели в динамических условиях, объём товарного десорбата составил 1,7-2,0 объёма к объёму ионита.

наибольшая полнота десорбции (99%) достигнута при концентрации серной кислоты в десорбирующем растворе 100-120 г/дм ³ и температуре 40-45 ⁰ C. концентрация никеля в товарном десорбате составила 8-10 г/дм ³ для впг и 15-16 г/дм ³ для до WEX

XWS 4195.

из товарных десорбатов осадили карбонатный концентрат

15%-ным раствором кальцинированной соды при температуре 70- 8O ⁰ C. полученный концентрат отфильтровали, промыли и высушили. в расчёте на вес сухого продукта он содержал, %: 38-45

Ni; 0,08-0,1 со; 2,0-2,8 Fe; 1,0-1,1 Al; 0,4-0,5 Mg.

техническая эффективность предлагаемого способа переработки окисленной никелевой руды заключается в том, что в результате использования процессов смешивания окисленной никелевой руды с серной кислотой в грануляторе, твердофазной сульфатизации руды и прокалки гранул обеспечивается хорошее взаимодействие серной кислоты и соединений извлекаемых ценных металлов. прокалка гранул позволяет резко снизить количество железа, переходящего в раствор при выщелачивании. в свою очередь сорбционное извлечение никеля и кобальта из пульп обеспечивает получение высококачественного никелькобальтового концентрата, сводит к минимуму потери этих металлов с осадком гидроксида железа.

таблица 1 влияние температуры обжига руды на извлечение металлов

таблица 2 результаты последовательного выщелачивания гранул

таблица 3

осаждение гидроксида железа рн растворов после осаждения - 3,5-3,7

таблица 4

исходная пульпа