СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬ-КОБАЛЬТОВОГО КОНЦЕНТРАТА

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬ-КОБАЛЬТОВОГО КОНЦЕНТРАТА


RU (11) 2226226 (13) C1

(51) 7 C22B23/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002124197/02 
(22) Дата подачи заявки: 2002.09.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.09.12 
(45) Опубликовано: 2004.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: L.F. Cook, W.W. Szmokaluk. In Proceedings of International Solvent Extraction Conference, ISEC’71, The Hague, Pub. Sec.Chem., Ind., London, 1971, pp.451-462. RU 2082792 C1, 27.06.1997. US 4219354, 26.08.1980. FR 2244004 A1, 11.04.1975. FR 2309645 A1, 26.11.1976. 
(72) Автор(ы): Волошин С.В.; Клюшников М.И.; Карлов А.В. 
(73) Патентообладатель(и): Волошин Сергей Владимирович; Клюшников Михаил Иванович; Карлов Алексей Владимирович 
Адрес для переписки: 121248, Москва, а/я 18, пат.пов. В.А.Хорошкееву 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬ-КОБАЛЬТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 

Изобретение относится к технологии переработки никель-кобальтового концентрата и может быть использовано для получения чистых соединений никеля и кобальта с отделением сопутствующих примесных металлов - железа, меди и цинка. Способ переработки никель-кобальтового концентрата включает растворение исходного сырья в серной кислоте, которое ведут подачей исходного сырья на пульпу, приготовленную разбавлением серной кислоты в оборотном водном растворе с добавлением неорганического адсорбента, нерастворимого в серной кислоте. Концентрацию серной кислоты в жидкой фазе пульпы перед подачей сырья устанавливают равной 0,6-2М. Затем следует гидролитическое осаждение железа из раствора путем обработки его окислителем и реагентом - нейтрализатором кислоты, последующее разделение жидкой и твердой фазы пульпы с промывкой осадка водой и получением гидратного осадка и очищенного от него раствора. Далее из раствора осаждают медь в виде малорастворимой соли с последующим разделением пульпы и получением осадка меди и очищенного от нее раствора. Затем проводят экстракцию цинка из раствора солью органической кислоты с получением в рафинате экстракции очищенных от примесей солей никеля и кобальта. В качестве неорганического адсорбента преимущественно используют фильтрующий порошок перлита, который вводят в разбавленный раствор серной кислоты в весовом соотношении к суммарному содержанию железа и алюминия в исходном сырье, равном 0,5-2,5:1. В качестве оборотного водного раствора используют часть промывного фильтрата после промывки гидратного осадка железа, взятого в весовом соотношении к исходному сырью в расчете на сухое, равном 0,5-2,5:1, обеспечивается достижение более полного извлечения никеля и кобальта при одновременном повышении степени их очистки от примесей железа, меди и цинка, удешевление и упрощение процесса. 3 з.п.ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов, в частности, к технологии переработки никель-кобальтового концентрата и может быть использовано для получения чистых соединений никеля и кобальта с отделением сопутствующих примесных металлов - железа, меди и цинка.

Никель-кобальтовые концентраты различных предприятий цветной металлургии, как правило, содержат в качестве основных примесей соединения железа, меди, цинка, и, в меньшей степени, хрома, алюминия, молибдена, вольфрама и других металлов.

Известны технологии переработки никель-кобальтовых концентратов, предусматривающие растворение сырья в минеральных кислотах и дальнейшую очистку получающихся растворов никеля и кобальта от сопутствующих примесей методами осаждения последних в виде малорастворимых соединений. [Худяков И.Ф. и др. Металлургия меди, никеля и кобальта. Изд. 2-е. - М.: Металлургия, 1977, 263 с.]. Осадительные схемы переработки никель-кобальтовых концентратов характеризуются относительно высокими потерями никеля и кобальта с осадками примесных элементов.

Более высокие результаты по извлечению и степени очистки никеля и кобальта от примесей обеспечивают технологии переработки никель-кобальтовых концентратов, основанные на растворении сырья в минеральных кислотах и последующей очистке получающихся растворов никеля и кобальта от примесей с использованием наряду с осаждением методов экстракции [Ритчи Г.М., Эшбрук А.С. Экстракция: принципы и применение в металлургии. - М.: Металлургия, 1983, с.162].

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ переработки никель-кобальтового концентрата, включающий растворение исходного сырья в серной кислоте, гидролитическое осаждение железа из получающегося раствора путем обработки его окислителем и реагентом-нейтрализатором кислоты, последующее разделение жидкой и твердой фазы пульпы с промывкой осадка водой и получением гидратного осадка железа и очищенного от него раствора, осаждение меди из раствора в виде малорастворимой соли, например, сульфида меди, с последующим разделением пульпы и получением осадка меди и очищенного от нее раствора, экстракцию цинка из раствора солью органической кислоты, например, ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в натриевой форме в виде 10-30%-ного раствора в углеводородном разбавителе, с получением в рафинате экстракции очищенных от примесей солей никеля и кобальта. [L.F.Cook, W.W.Szmokaluk. In Proceedings of International Solvent Extraction Conference, ISEC'71, The Hague, Pub. Sec. Chem. Ind., London, 1971, pp.451-462].

Недостатками указанного способа являются относительно высокие потери никеля и кобальта с осадками, получающимися после растворения сырья и гидролитического осаждения железа, неполнота осаждения железа и зависимость от нее показателей очистки от меди и цинка, а также большие объемы перерабатываемых растворов из-за многократного применения операций фильтрации и увеличенного расхода воды на промывку трудно фильтрующихся и плохо отмывающихся осадков.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь более полного извлечения никеля и кобальта при одновременном повышении степени очистки этих элементов от примесей железа, меди и цинка. Кроме того, переработка никель-кобальтовых концентратов согласно изобретению удешевляет и упрощает технологический процесс за счет исключения операции разделения пульпы после растворения исходного сырья в кислоте и проведения гидролитической очистки от железа непосредственно из этой пульпы, что сокращает число операций фильтрации и отмывок и, соответственно, объемы перерабатываемых растворов.

Способ переработки никель-кобальтового концентрата предусматривает предварительную подготовку пульпы для растворения исходного сырья путем разбавления серной кислоты в оборотном водном растворе с добавлением неорганического адсорбента, нерастворимого в серной кислоте, растворение исходного сырья подачей его на приготовленную пульпу, гидролитическое осаждение железа из полученного раствора путем обработки его окислителем и реагентом-нейтрализатором кислоты, последующее разделение жидкой и твердой фазы пульпы с промывкой осадка водой и получением гидратного осадка железа и очищенного от него раствора, осаждение меди из раствора в виде малорастворимой соли с последующим разделением пульпы и получением осадка меди и очищенного от нее раствора, экстракцию цинка из раствора солью органической кислоты с получением в рафинате экстракции очищенных от примесей солей никеля и кобальта.

Предварительную подготовку пульпы для растворения исходного сырья желательно проводить, разбавляя серную кислоту в оборотном водном растворе до концентрации в жидкой фазе, равной 0,6-2 М. Экспериментально установлено, что в этом интервале кислотности обеспечивается наиболее селективное извлечение никеля и кобальта в раствор в отношении ряда мешающий примесей, таких как кальций, магний, мышьяк, которые остаются в твердой фазе, то упрощает дальнейшую очистку раствора.

В качестве неорганического адсорбента, нерастворимого в серной кислоте, чаще всего используют фильтровальный перлитовый порошок, который вводят в разбавленный раствор серной кислоты в весовом соотношении к суммарному содержанию железа и алюминия в исходном сырье, равном 0,5-2,5:1. Другими адсорбентами могут быть кизельгур, цеолиты и т.д. Установлено, например, что введение в процесс перлита перед операцией растворения обеспечивает глубокое осаждение железа до остаточного содержания 1 мг/л на следующей операции гидролитического осаждения, что может быть объяснено дополнительным адсорбционным “захватом” коллоидных гидроксокомплексных форм указанных металлов, образующихся в процессе нейтрализации. При этом верхний предел добавки перлита ограничивается увеличением потерь никеля и кобальта с осадком.

В качестве оборотного водного раствора преимущественно используют часть промывного фильтрата после промывки гидратного осадка железа, который вводится на стадию приготовления пульпы для растворения, исходя из весового соотношения к исходному сырью в расчете на сухое, равного 1,5-2,5:1. Благодаря такому осуществлению процесса обеспечивается минимальное разбавление технологических растворов по никелю и кобальту при достижении оптимального соотношения жидкой и твердой фаз в пульпе, получающейся на стадии растворения.

В дальнейшем достаточно глубоко очищенные никель и кобальт в рафинате экстракции можно подвергнуть разделению известными методами или совместно осадить в виде гидроокиси, которая после отмывки и сушки может быть использована в качестве исходного продукта в производстве электродных материалов для аккумуляторов.

Пример осуществления способа

Для переработки взяли никель-кобальтовый концентрат, полученный на одном из медных заводов путем нейтрализации сернокислых никелевых анолитов сепарированным мелом, который имел следующий состав, % в пересчете на сухое: Ni 19,6; Со 1,1; Fe 0,9; Al 0,1; Сu 0,7; Zn 1,5; Са 10,2, Sсульфатная 8,2. Влажность исходного сырья составляла 45%.

Предварительно в реакторе объемом 2 м3 приготовили пульпу для растворения концентрата из расчета переработки партии весом 1000 кг влажного сырья (550 кг по сухому концентрату). Для этого в реактор залили 1100 кг оборотного промывного фильтрата с удельным весом = 1025 кг/м3, исходя из весового соотношения к исходному сырью в расчете на сухое, равного 2:1, затем при перемешивании прилили 148,2 кг 92%-ной серной кислоты ( = 1830 кг/м3), установив концентрацию кислоты в жидкой фазе, равную 1,3 М.

После этого засыпали фильтровальный перлитовый порошок по ТУ 2131 - 44-82 с размером частиц 10-20 мкм, который имел объемную насыпную массу 120 кг/м3, в количестве 8,25 кг, что соответствовало весовому соотношению к суммарному содержанию железа и алюминия в исходном концентрате, равному 1,5:1.

В приготовленную пульпу после ее подогрева до 50С загрузили 1000 кг влажного концентрата в течение 30 мин и затем пульпу агитировали в течение 1 ч. Конечное значение рН пульпы после растворения должно находиться в пределах 0,9-1,1, в условиях данного опыта оно составило 0,95.

После завершения растворения в реактор начали подавать окислитель-кислород (в виде сжатого воздуха) с расходом, обеспечивающем перемешивание и барботаж пульпы при выключенной мешалке реактора, и реагент-нейтрализатор в виде сухого углекислого натрия до установления значения рН пульпы на уровне 4,3. При этом значении рН пульпу агитировали в течение 4 ч при температуре 55-60С, поддерживая значение рН дополнительной подачей углекислого натрия.

После завершения гидролитического осаждения железа пульпу с рН 4,1 (конечное значение рН, полученное в данном опыте) расфильтровали на вакуум-фильтре. При этом получили 1830 кг основного фильтрата и 490 кг влажного осадка (влажность 47%). Осадок на фильтре промыли 1300 кг воды с Т = 45С из расчета подачи воды в количестве 5 кг на 1 кг сухого осадка. При этом получили 460 кг отмытого гидратного осадка железа (влажность 43,5%) и 1330 кг промывного фильтрата, одну часть которого в количестве 1100 кг в качестве оборотного водного раствора направили на стадию приготовления пульпы для растворения исходного сырья, а оставшуюся часть - на смешение с основным фильтратом.

Объединенный фильтрат в количестве 2060 кг ( = 1242 кг/м3), содержащий, г/л: Ni 64,5; Со 3,6; Fe 0,002; Сu 2,2; Zn 4,9, передали в реактор объемом 2 м3 для проведения очистки раствора от меди. Для этого в нагретый до 60С раствор добавили раствор сульфида натрия с концентрацией 150 г/л в количестве 150% от стехиометрии по реакции Cu2++Na2S = CuS+2Na+. После добавления сульфида натрия пульпу агитировали в течение 3 ч при Т = 60С, а затем расфильтровали на вакуум-фильтре с промывкой осадка водой с Т - 45С при расходе 5 кг на 1 кг сухого осадка. Получили 20 кг отмытого осадка меди (влажность 45%) и 2150 кг объединенного фильтрата ( - 1240 кг/м3), содержащего, г/л: Ni 60,4; Со 3,4; Fe 0,002; Сu 0,005; Zn 4,1.

Данный раствор с целью очистки от цинка подвергли экстракционной переработке в аппарате смесительно-отстойного типа, используя в качестве экстрагента 15%-ный раствор Д2ЭГФК в натриевой форме, которую разбавляли в n-парафинах. Экстракцию проводили по следующей схеме. На первых 3-х ступенях исходный раствор, подаваемый на 3-ю ступень экстрактора противоточно, обрабатывали исходным экстрагентом, подаваемым на 1-ю ступень экстрактора, при объемном соотношении органической и водной фаз (О:В), равном 1:1. При этом практически весь цинк, а также часть примесных железа и меди, извлекали в органическую фазу. На следующих 2-х ступенях экстракт противоточно промывали очищенной водой, подаваемой на 5-ю ступень при О:В - 10:1, объединяя промывной рафинат из 4-й ступени с исходным раствором. На следующих 2-х ступенях отмытый экстракт противоточно обрабатывали раствором Н2SO4 (100 г/л), подаваемым на 7-ю ступень при 0:В = 10:1, при этом весь цинк из органической фазы реэкстрагировался в водную фазу, которую выводили из процесса в виде экстракта цинка из 6-й ступени. С целью удаления из органической фазы отставшихся примесей (преимущественно железа) экстракт из 7-й ступени противоточно обрабатывали на следующих 3-х ступенях раствором NaCl (150 г/л) подаваемым на 10-ю ступень при O:В = 5:1. При этом раствор NaCl, покидающий 8-ю ступень, возвращался снова на 10-ю ступень в виде циркулирующего оборотного раствора. На последней 11-й ступени отэкстрагированную от всей примесей органическую фазу (экстракт 10-й ступени) с целью перевода Д2ЭГФК в натриевую форму обрабатывали 42%-ным раствором NaOH, после чего обработанную органическую фазу возвращали на 1-ю ступень экстрактора в качестве оборотного экстрагента.

В результате экстракционной переработки получили 2320 кг рафината экстракции цинка ( = 1220 кг/м3), который содержал, г/л: Ni 52,5; Со 3,0; Fe 0,001; Сu 0,001; Zn 0,003, с суммарным содержанием примесей Fe, Сu и Zn к суммарному содержанию Ni и Со, не превышающим 0,009%. При этом извлечение никеля и кобальта в очищенный раствор от исходного концентрата составило 92,6 и 94% соответственно. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки никель-кобальтового концентрата, включающий растворение исходного сырья в серной кислоте, гидролитическое осаждение железа из раствора путем обработки его окислителем и реагентом - нейтрализатором кислоты, последующее разделение жидкой и твердой фаз пульпы с промывкой осадка водой и получением гидратного осадка и очищенного от него раствора, осаждение меди из раствора в виде малорастворимой соли с последующим разделением пульпы и получением осадка меди и очищенного от нее раствора, экстракцию цинка из раствора солью органической кислоты с получением в рафинате экстракции очищенных от примесей солей никеля и кобальта, отличающийся тем, что растворение ведут подачей исходного сырья на пульпу, приготовленную разбавлением серной кислоты в оборотном водном растворе с добавлением неорганического адсорбента, нерастворимого в серной кислоте.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию серной кислоты в жидкой фазе пульпы перед подачей сырья устанавливают равной 0,6-2М.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганического адсорбента используют фильтрующий порошок перлита, который вводят в разбавленный раствор серной кислоты в весовом соотношении к суммарному содержанию железа и алюминия в исходном сырье, равном 0,52,5:1.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оборотного водного раствора используют часть промывного фильтрата после промывки гидратного осадка железа, взятого в весовом соотношении к исходному сырью в расчете на сухое, равном 0,52,5:1.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru