SALTYKOV PAVEL MIHAILOVICH (RU)
TRUBINA OLGA AKIMOVNA (RU)
SALTYKOVA EKATERINA GENNADIEVNA (RU)
| WO1999006603A1 | 1999-02-11 |
| RU2166552C2 | 2001-05-10 | |||
| RU2373296C2 | 2009-11-20 | |||
| EP1692079A1 | 2006-08-23 | |||
| US6712874B1 | 2004-03-30 | |||
| JP2007077459A | 2007-03-29 |
САВИКОВСКАЯ, Елена Васильевна (RU)
| ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ переработки растворов, содержащих цветные металлы, осаждением гидратов цветных металлов с помощью магнийсодержащего осадителя, отличающийся тем, что перед осаждением гидратов цветных металлов из растворов, водную пульпу магнийсодержащего осадителя подвергают предварительной обработке (карбонизации), при которой упомянутую водную пульпу осадителя продувают углекислым газом под давлением 0,1-0,5 МПа и температуре не более 20-25°С в течение 10-30 мин, затем водную пульпу осадителя фильтруют, а фильтрат, являющийся раствором - осадителем, направляют непосредственно на упомянутую операцию осаждения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание магния в растворе после предварительной обработки магнийсодержащего осадителя составляет 5- 20 г/дм3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание цветных металлов в растворах, поступающих на операцию осаждения, составляет 1 ,0-30 г/дм . 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что степень осаждения цветных металлов из растворов составляет 70-90%. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на операцию карбонизации подают сточный раствор после осаждения цветных металлов, предварительно обработанный известью. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворы, содержащие цветные металлы и поступающие на операцию осаждения, имеют различный анионный состав, например, сульфатные, хлоридные, сульфат-хлоридные, нитратные растворы. |
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к способам переработки растворов, содержащих цветные металлы и образующихся в процессе гидрометаллургической переработки рудного сырья и промпродуктов, содержащих цветные металлы.
ПРЕЛПШСТВУЮШИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При реализации проектов гидрометаллургической переработки рудного сырья, содержащего цветные металлы, с целью ограничения капитальных затрат и снижения технологических рисков иногда технологическая схема прерывается на стадии переработки продукционных растворов с получением промежуточного продукта, содержащего цветные металлы. К продукционным растворам относятся растворы, содержащие цветные металлы, полученные при гидрометаллургической переработке исходного сырья. Известны различные способы переработки таких растворов.
Широко известен способ осаждения гидрата никеля в реакторе путем вливания при перемешивании раствора сернокислого никеля в раствор натриевой щелочи (М.А. Дасоян и др. Производство электрических аккумуляторов. - М.: Высшая школа, 1977, - с. 260-265). Полученная пульпа гидрата никеля характеризуется крайне низкой фильтрационной способностью.
Также известен способ осаждения основного карбоната никеля взаимодействием водных растворов солей никеля и карбоната натрия. Полученная таким способом пульпа фильтруется значительно лучше, чем гидратная. Серьезным недостатком данного и вышеуказанного способов осаждения цветных металлов является образование сточных вод, содержащих соли натрия, утилизация которых требует значительных затрат. Кроме того, указанные способы предполагают использование дорогостоящих реагентов (каустическая или кальцинированная сода).
Также известен способ переработки раствора, содержащего цветные металлы, путем обработки его гидроксидом кальция. В результате такой переработки образуется осадок гидратов цветных металлов в смеси с сульфатом кальция. При этом образующийся осадок гидратов цветных металлов в значительной мере загрязнен сульфатом кальция.
Известен способ осаждения цветных металлов из растворов путем обработки их в автоклаве серосодержащим соединением - сероводородом. Этот способ промьпгшенно реализован на заводах Моа Бей (Куба) и Марин Марин (Австралия), (С.С. Набойченко, Л.П. Ни, Я.М.Шнеерсон, ЛБ.Чугаев. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. Екатеринбург, 2002г, с. 370-371, 377-378). Недостатком способа является токсичность и горючесть реагента. Данная технология осаждения резко увеличивает капитальные затраты на получение сероводорода, на специальное оборудование (автоклавы осаждения) и инфраструктуру его обслуживания.
Наиболее близким к предлагаемому способу, который выбран в качестве ближайшего аналога, является способ осаждения никеля и кобальта (WO 1999006603), согласно которому никель и кобальт из кислотного водного раствора цветных металлов осаждается с помощью прокаленного оксида магния. Осаждение проводится при температуре 30-90°С в течение 1-9 часов. Если время пребывания составляет менее 1 часа, наблюдается неполное растворение оксида магния, если время пребывания составляет более 9 часов, то в осадок переходит значительные количества примесей. Предпочтительно, чтобы рН водного раствора перед добавлением оксида магния составлял 4,5-6,0.
Недостатком данного способа является относительно высокое остаточное содержание магния в осадке гидратов цветных металлов, полученном в процессе осаждения. При оптимальных параметрах осаждения остаточное содержание магния в осадке гидратов цветных металлов составляет 1-2 %. Повышенное содержание магния в таком осадке приводит к увеличению эксплуатационных расходов на переработку такого концентрата.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение направлено на устранение указанного недостатка ближайшего аналога (прототипа) путем предварительной обработки осадителя (окиси магния) перед операцией осаждения. В результате такой обработки обеспечивается минимальное остаточное содержание магния в осадке гидратов цветных металлов на уровне 0,2-0,5%. Заявленный технический результат достигается тем, что в способе переработки растворов, содержащих цветные металлы, осаждением гидратов цветных металлов с помощью магнийсодержащего осадителя, согласно изобретению, перед осаждением гидратов цветных металлов из растворов, водную пульпу магнийсодержащего осадителя подвергают предварительной обработке (карбонизации), при которой упомянутую водную пульпу осадителя продувают углекислым газом под давлением 0,1-0,5 МПа и температуре не более 20-25°С в течение 10-30 мин, затем водную пульпу осадителя фильтруют, а фильтрат, являющийся раствором - осадителем, направляют непосредственно на упомянутую операцию осаждения.
Способ может характеризоваться тем, что содержание магния в растворе после предварительной обработки магнийсодержащего осадителя составляет 5- 20 г/дм 3 .
Способ может характеризоваться тем, что содержание цветных металлов в растворах, поступающих на операцию осаждения, составляет 1 ,0-30 г/дм 3 .
Способ может характеризоваться тем, что степень осаждения цветных металлов из растворов составляет 70-90%.
Способ может характеризоваться, кроме того, тем, что на операцию карбонизации подают сточный раствор после осаждения цветных металлов, предварительно обработанный известью.
Способ может характеризоваться ещё и тем, что растворы, содержащие цветные металлы и поступающие на операцию осаждения, имеют различный анионный состав, например сульфатные, хлоридные, сульфат-хлоридные, нитратные растворы.
Повышенное содержание магния в осадке гидратов цветных металлов, полученном путем осаждения по способу - ближайшему аналогу, объясняется тем, что процесс осаждения цветных металлов происходит на поверхности твердых частиц осадителя - окиси магния. В результате частицы окиси магния капсулируются продуктами осаждения и полностью не используются для осаждения цветных металлов. Закапсулированные частицы окиси магния попадают в продукт операции осаждения, что приводит к повышению содержания магния в нем. В процессе карбонизации окиси магния образуется растворимый бикарбонат магния по реакции:
MgO + 2С0 2 + Н 2 0 = Mg(HC0 3 ) 2
Раствор бикарбоната магния характеризуется высоким коэффициентом использования на операции осаждения и его применение не приводит к образованию закапсулированных частиц магнийсодержащего осадителя. В результате остаточное содержание магния в осажденном продукте цветных металлов снижается до минимума.
В соответствии с изобретением водная пульпа исходного магнийсодержащего осадителя (окись магния, гидрат магния, карбонат магния, гипсокарбонат магния) подается в автоклав и обрабатывается в течение 10-30 минут при температуре 20-25°С и парциальном давлении углекислого газа 0,1-0,5 МПа. Ж/Т исходной пульпы зависит от содержания магния в исходном осадителе и требуемого состава конечного раствора после карбонизации. Содержание магния в конечном растворе после карбонизации исходного магнийсодержащего осадителя составляет 5-20 г/дм . Полученная пульпа фильтруется, отфильтрованный раствор бикарбоната магния направляется на осаждение гидратов цветных металлов из растворов. Расход раствора бикарбоната магния зависит от содержания магния в нем и содержания цветных металлов в исходном растворе. Оптимальный расход раствора бикарбоната выбирается из расчета перевода 70-90% цветных металлов из растворов в осадок гидратов цветных металлов, образующийся в процессе осаждения. Осаждение проводится при температуре 30-90°С в течение 3-5 часов. По окончании процесса осаждения гидратный продукт с содержанием магния 0,2-0,5% отделяется от раствора. Раствор с остаточным содержанием цветных металлов направляется на операцию доосаждения с помощью извести с получением оборотного гипсогидратного осадка. Очищенный от цветных металлов раствор, содержащий соли магния, может направляться на операцию осаждения гипсогидрата магния и последующей карбонизации. В этом случае достигается регенерация реагента и отпадает необходимость в приобретении твердого магнийсодержащего осадителя.
Способ применим для переработки растворов при любом содержании цветных металлов в интервале 1,0-30 г/дм . ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пр и м ер 1. (Опыты по наиболее близкому способу).
В экспериментах использовался сульфат-хлоридный раствор следующего состава, г/дм 3 : Ni - 17,7; Си - 0,5; Со - 0,28; Mg - 27,7; Na - 10,0; CI " - 17,7; S0 4 ' - 135. Операция осаждения проводилась в стеклянном стакане емкостью 0,8 дм . Объём исходного сульфат-хлоридного раствора, загружаемого в реакционную емкость, составлял 0,6 дм . Перемешивание пульпы осуществлялось мешалкой (турбина открытого типа) диаметром 6 см со скоростью 600 об/мин. В качестве осадителя использовалась окись магния. Осадитель загружали в реакционный объём в виде водной пульпы с Ж:Т - 5. Расход осадителя составлял 75-85% от стехиометрического расхода, температура процесса - 60°С, продолжительность осаждения составляла 3 часа (ТАБЛИЦА I).
Пр и м ер 2 . (Опыты по предлагаемому способу). Эксперименты по карбонизации проводили в автоклаве из нержавеющей стали емкостью 1 дм . Условия карбонизации: скорость вращения двухъярусной мешалки (верхняя - открытая турбина, нижняя - трехлопастная) - 1500 об/мин, температура - 20- 25°С, парциальное давление кислорода С0 2 - 0,1-0,2 МПа; продолжительность выщелачивания 15 мин. Загрузка магнезии составляла 12-55,8 г/дм 3 жидкой фазы. По окончании карбонизации пульпа фильтровалась под давлением С0 2 . Полученный раствор бикарбоната, использовали для осаждения никелевого гидратного концентрата цветных металлов.
Операция осаждения проводилась в стеклянном стакане емкостью 0,8 дм 3 . В экспериментах использовался сульфат-хлоридный раствор следующего состава, г/дм 3 : Ni - 17,7; Си - 0,5; Со - 0,28; Mg - 27,7; Na - 10,0; СГ - 17,7; S0 4 2" - 135. Объём исходного сульфат-хлоридного раствора, загружаемого в реакционную емкость, составлял 0,5 м 3 . Перемешивание пульпы осуществлялось мешалкой (турбина открытого типа) диаметром 6 см со скоростью 600 об/мин. В качестве осадителя использовался раствор бикарбоната мапшя. Расход осадителя составлял —80% от стехиометрического расхода, температура процесса — 60°С, продолжительность осаждения составляла 3 часа. Конечную пульпу фильтровали, осадок промывали водой и сушили, после чего твердая и жидкая фазы пульпы направлялись на химический анализ (ТАБЛИЦА II).
Пр и м ер 3 . (Опыты по предлагаемому способу). Эксперименты по карбонизации проводили в автоклаве из нержавеющей стали емкостью 1 дм 3 . Условия карбонизации: скорость вращения двухъярусной мешалки (верхняя - открытая турбина, нижняя - трехлопастная) - 1500 об/мин, температура - 20- 25°С, парциальное давление кислорода С0 2 - 0,1 МПа; продолжительность выщелачивания 15 мин. Загрузка магнезии составляла 33,5 г/дм 3 жидкой фазы. По окончании карбонизации пульпа фильтровалась под давлением С0 2 . Полученный раствор бикарбоната, использовали для осаждения никелевого гидратного концентрата цветных металлов.
Операция осаждения проводилась в стеклянном стакане емкостью 0,8 дм 3 . В экспериментах использовался сульфат-хлоридный раствор следующего состава, г/дм 3 : Ni - 17,7; Си - 0,5; Со - 0,28; Mg - 27,7; Na - 10,0; CI " - 17,7; S0 4 2" - 135. Объём исходного сульфат-хлоридного раствора, загружаемого в реакционную емкость, составлял 0,5 дм . Перемешивание пульпы осуществлялось мешалкой (турбина открытого типа) диаметром 6 см со скоростью 600 об/мин. В качестве осадителя использовался раствор бикарбоната магния. Расход осадителя составлял ~70-95% от стехиометрического расхода, температура процесса - 60°С, продолжительность осаждения составляла 3 часа. Конечную пульпу фильтровали, осадок промывали водой и сушили, после чего твердая и жидкая фазы пульпы направлялись на химический анализ (ТАБЛИЦА III).
Пр и м ер 4 . (Опыты по предлагаемому способу). Эксперименты по карбонизации проводили так же, как в примере 3.
Операция осаждения проводилась в стеклянном стакане емкостью 0,8 дм . В экспериментах использовались сульфат-хлоридные растворы, в которых содержание Ni варьировалось в пределах 1-25 г/дм , остальные элементы в растворе содержались в следующих количествах, г/дм : Си - 0,5; Со - 0,28; Mg - 27,7; Na - 10,0; СГ - 17,7; S0 4 " - 135. Объём исходного сульфат-хлоридного раствора, загружаемого в реакционную емкость, составлял 0,5 дм . Перемешивание пульпы осуществлялось мешалкой (турбина открытого типа) диаметром 6 см со скоростью 600 об/мин. В качестве осадителя использовался раствор бикарбоната магния. Расход осадителя составлял -80% от стехиометрического расхода, температура процесса - 60°С, продолжительность осаждения составляла 3 часа. Конечную пульпу фильтровали, осадок промывали водой и сушили, после чего твердая и жидкая фазы пульпы направлялись на химический анализ (ТАБЛИЦА IV).
Пр им ер 5 . (Опыты по предлагаемому способу). Эксперименты по карбонизации проводили так же, как в примере 3.
Операция осаждения проводилась в стеклянном стакане емкостью 0,8 дм 3 . В экспериментах использовались исходные растворы с различным анионным составом: раствор 1 (опыт 1) - сульфатный, раствор 2 (опыты 2, 3) - сульфат- хлоридный с переменным содержанием хлор-иона. Состав раствора 1, г/дм 3 : Ni - 17,7; Си - 0,5; Со - 0,28; Mg - 27,7; S0 4 2" - 135, состав раствора 2, г/дм 3 : Ni - 17,7; Си - 0,5; Со - 0,28; Mg - 27,7; СГ - 9-17,7; S0 4 2" - 135. Объём исходного раствора, загружаемого в реакционную емкость, составлял 0,5 дм 3 . Перемешивание пульпы осуществлялось мешалкой (турбина открытого типа) диаметром 6 см со скоростью 600 об/мин. В качестве осадителя использовался раствор бикарбоната магния. Расход осадителя составлял ~80% от стехиометрического расхода, температура процесса - 60°С, продолжительность осаждения составляла 3 часа. Конечную пульпу фильтровали, осадок промывали водой и сушили, после чего твердая и жидкая фазы пульпы направлялись на химический анализ (ТАБЛИЦА V).
Пр и м ер 6 . (Опыты по предлагаемому способу). Эксперименты по карбонизации проводили так же, как в примере 3.
Операция осаждения проводилась в стеклянном стакане емкостью 0,8 дм 3 . В экспериментах использовались исходные растворы с различным анионным составом: раствор 1 (опыт 1) - хлоридный, раствор 2 (опыт 2) - нитратный. Состав раствора 1, г/дм 3 : Ni - 17,0; Си - 0,5; Со - 0,25; Mg - 25,5; Na - 10,0; СГ - 115,5, состав раствора 2, г/дм : Ni - 17,5; Си - 0,6; Со - 0,25; Mg - 26,5; Na - 9,5; N0 3 " - 200,5. Объём ИСХОДНОГО раствора, загружаемого в реакционную емкость, составлял 0,5 дм 3 . Перемешивание пульпы осуществлялось мешалкой (турбина открытого типа) диаметром 6 см со скоростью 600 об/мин. В качестве осадителя использовался раствор бикарбоната магния. Расход осадителя составлял -80% от стехиометрического расхода, температура процесса - 60°С, продолжительность осаждения составляла 3 часа. Конечную пульпу фильтровали, осадок промывали водой и сушили, после чего твердая и жидкая фазы пульпы направлялись на химический анализ (ТАБЛИЦА VI).
Пр и м ер 7. (Опыты по предлагаемому способу). Эксперименты по карбонизации проводились с использованием растворов, соответствующих по составу сточным растворам после осаждения цветных металлов с содержанием магния 30,0 г/дм 3. 0,5дм 3 сточных вод обрабатывали известью до рН - 9,5 и полученную пульпу гипса и карбоната магния направляли на операцию карбонизации.
Операцию карбонизации проводили в автоклаве из нержавеющей стали емкостью 1 дм . Условия карбонизации: скорость вращения двухъярусной мешалки (верхняя - открытая турбина, нижняя - трехлопастная) - 1500 об/мин, температура - 20-25°С, парциальное давление кислорода С0 2 - 0,1 МПа; продолжительность выщелачивания 15 мин. По окончании карбонизации пульпа фильтровалась под давлением С0 2 . Полученный раствор бикарбоната, использовали для осаждения никелевого гидратного концентрата цветных металлов.
Операция осаждения проводилась в стеклянном стакане емкостью 0,8 дм 3 - В экспериментах использовались раствор следующего состава, г/дм 3 : Ni - 17,7; Си - 0,5; Со - 0,28; Mg - 27,7; Na - 10,0; СГ - 17,7; S0 4 2" - 135. Объём исходного раствора, загружаемого в реакционную емкость, составлял 0,5 дм 3 . Перемешивание пульпы осуществлялось мешалкой (турбина открытого типа) диаметром 6 см со скоростью 600 об/мин. В качестве осадителя использовался раствор бикарбоната магния, полученный из сточных вод. Расход осадителя составлял -80% от стехиометрического расхода, температура процесса - 60°С, продолжительность осаждения составляла 3 часа. Конечную пульпу фильтровали, осадок промывали водой и сушили, после чего твердая и жидкая фазы пульпы направлялись на химический анализ (ТАБЛИЦА VII).
Таким образом, вышеуказанные примеры подтверждают, что предварительная обработка водной пульпы магнийсодержащего осадителя (продувка углекислым газом под давлением 0,1-0,5 МПа в течение 10-30 мин при температуре не более 20-25°С, фильтрация обработанной пульпы) и последующее использование полученного фильтрата в качестве осадителя гидратов цветньк металлов из сульфатных, хлоридных, сульфат-хлоридных и нитратных растворов способствует получению гидратов цветных металлов с низким содержанием магаия на уровне 0,2-0,5%.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Использование заявленного способа переработки растворов, содержащих цветные металлы, в производстве позволит существенно сократить последующие затраты на производство товарных металлов из гидратов цветньк металлов с применением гидрометаллургических технологий.
ТАБЛИЦА I
ТАБЛИЦА II
Раствор бикарбоната магния разложился с вьщелением твердого карбоната магния через 0,5-1 час после получения. ТАБЛИЦА III
Содержание Mg Результаты осаждения
Содержание Ni в
в растворе Степень Состав осадка, % исходном
опыта бикарбоната, осаждения
растворе, г/дм Ni Со Си Mg г/дм Ni, %
1 14,0 1,0 80,0 24,5 6,9 15,3 0,42
2 13,9 3,7 81,7 37,3 2,83 6,2 0,35
3 14,0 17,7 81,7 43,8 0,69 1,51 0,28
4 13,8 25,5 80,3 44,5 0,49 1,09 0,3
5 14,1 30,0 82,1 43,8 0,41 0,89 0,31
ТАБЛИЦА V
Содержание Mg Результаты осаждения
Содержание О в
в растворе Степень Состав осадка, % исходном
опыта бикарбоната, осаждения
растворе, г/дм Ni Со Си Mg г/дм Ni, %
1 14,0 0 80,5 44,1 0,7 1,55 0,28
2 13,9 9,5 81,5 43,5 0,68 1,44 0,30
3 14,0 17,7 81,7 43,8 0,69 1,51 0,28 ТАБЛИЦА VI
ТАБЛИЦА VII
Содержание Mg в Результаты осаждения
растворе Степень Состав осадка, % опыта
бикарбоната, г/дм 3 осаждения Ni, % Ni Со Си Mg
1 15,0 75,6 44,8 0,7 1,75 0,26
2 16,5 80,7 43,5 0,68 1,54 0,28
3 15,8 84,1 43,2 0,67 1,48 0,29