способ переработки кобальтового концентрата

Формула изобретения

1. Способ переработки кобальтового концентрата, включающий распульповывание концентрата, содержащего кобальт в трехвалентном состоянии, обработку пульпы соляной кислотой и отделение кобальтсодержащего раствора от нерастворимого остатка, отличающийся тем, что распульповывание концентрата ведут в растворе хлорида металла, а обработку пульпы осуществляют при величине окислительно-восстановительного потенциала не более 0,9в в присутствии восстановителя, который вводят с избытком по отношению к образующемуся хлору.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрат распульповывают в растворе хлорида металла, выбранного из группы, включающей никель, кобальт, магний, кальций, алюминий.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве хлорида металла используют раствор, полученный после обработки пульпы соляной кислотой.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют металл, выбранный из группы, включающей никель, кобальт, железо, алюминий или сплав, содержащий один или более этих металлов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и может быть наиболее эффективно использовано при переработке кобальтовых концентратов, содержащих тяжелые цветные металлы и железо.

Традиционным способом очистки никелевых сульфатно-хлоридных электролитов от кобальта является его гидролитическое осаждение в присутствии окислителя в виде гидроксида трехвалентного кобальта, который обычно содержит примеси железа и цветных металлов. Необходимым условием очистки осажденного кобальта от примесей является вскрытие концентрата в кислоте и дальнейшая переработка растворов известными способами. Наиболее эффективно отделение кобальта от примесей протекает в хлоридных растворах, которые могут быть получена путем растворения концентрата в соляной кислоте.

Известен способ вскрытия кобальтового концентрата, содержащего гидроксид трехвалентного кобальта (Навтанович М.Л. Лутова Л.С. Состояние технологии кобальтового производства в СССР и задачи по его усовершенствованию. //Исследования в области технологии производства никеля и кобальта. Сб. науч. тр. Л. Гипроникель, с. 78, 1986), путем его растворения в соляной кислоте.

Недостатком данного способа является интенсивное выделение газообразного хлора в процессе растворения кобальтового концентрата, что обусловливает необходимость его улавливания и последующей утилизации. Кроме того, часть реакционного хлора растворяется в хлоридном кобальтовом растворе и тоже требует предварительного удаления перед переработкой раствора. Наличие в растворе хлора, являющегося сильным окислителем, препятствует активному растворению кобальтового концентрата, что приводит к уменьшению скорости и степени его вскрытия. Отсутствие операции предварительного распульповывания концентрата снижает общую эффективность процесса вскрытия.

Известен также способ вскрытия кобальтового концентрата, содержащего кобальт в трехвалентном состоянии (авт.свид. N 1708895, кл. C 22 B 3/28; C 22 B 23/00, 1992), включающий распульповывание концентрата в растворе, не имеющем ионов хлора, обработку пульпы соляной кислотой, введение раствора хлорида кальция и отделение кобальтсодержащего раствора от нерастворимого остатка с последующей экстракционной переработкой раствора.

Недостатком способа является то, что при обработке пульпы концентрата, содержащего трехвалентный кобальт, выделяется реакционный хлор, который понижает степень вскрытия концентрата и делает необходимой последующую утилизацию хлора. Распульповывание концентрата в растворе, не содержащем ионов хлора, требует корректировки раствора по хлор-иону перед последующей переработкой раствора, а также не позволяет использовать для распульповывания раствор после вскрытия концентрата. Кроме того, данный способ сложно реализовать на практике, вследствие того, что получаемый после вскрытия раствор крайне плохо фильтруется.

Изобретение направлено на решение задачи повышения степени и интенсивности вскрытия кобальтового концентрата и исключения выделения хлора в газовую фазу при вскрытии, что способствует повышению безопасности процесса при его одновременном упрощении. Изобретение также решает задачу повышения фильтруемости раствора после вскрытия концентрата и получения кобальтсодержащего раствора, в максимальной степени отвечающего требованиям последующей экстракционной переработки.

Поставленная задача решается тем, что в способе вскрытия кобальтового концентрата, включающем распульповывание концентрата, содержащего кобальт в трехвалентном состоянии, обработку пульпы соляной кислотой и отделение кобальтсодержащего раствора от нерастворимого остатка, согласно изобретению распульповывание концентрата ведут в растворе хлорида металла, а обработку пульпы осуществляют при величине оксилительно-восстановительного потенциала (ОВП) не более 0,9 в в присутствии восстановителя, который вводят с избытком по отношению к реакционному хлору.

Поставленная задача решается также тем, что кобальтовой концентрат распульповывают в растворе хлорида металла, выбранного из группы, включающей никель, кобальт, магний, кальций и алюминий.

На решение поставленной задачи направлено то, что в качестве раствора хлорида металла используют раствор, полученный после обработки пульпы соляной кислотой.

Решение поставленной задачи достигается также тем, что в качестве восстановителя используют металл, выбранный из группы, включающей никель, кобальт, железо, алюминий или сплав, содержащий один или более этих металлов.

Сущность изобретения заключается в том, что распульповывание кобальтового концентрата проводят в слабокислом растворе хлорида или хлоридов металлов, а обработку пульпы ведут в присутствии металлизированного восстановителя, вводимого с избытком по отношению к реакционному хлору, при поддержании ОВП не более 0,9 в.

Распульповывание кобальтового концентрата в растворе хлорида металла способствует получению после вскрытия концентрированного по хлору-иону раствора, не требующего последующей корректировки.

Обработка пульпы в присутствии восстановителя обеспечивает связывание реакционного хлора. Введение восстановителя в избытке по отношению к реакционному хлору и поддержание ОВП на уровне не более 0,9 в гарантирует проведение процесса без выделения реакционного хлора в газовую фазу. Для обеспечения высокой степени вскрытия концентрата кислотную обработку ведут при 60 85^oC в течение 1-2 ч.

Выбор для распульповывания концентрата раствора хлорида никеля, кобальта, магния, кальция, алюминия или раствора, содержащего смесь хлоридов двух или более этих металлов, включая раствор после вскрытия кобальтового концентрата, обусловлен высокой растворимостью хлоридов перечисленных металлов и неспособностью их оказывать существенную конкуренцию при анионообменном выделении кобальта из раствора.

Выбор в качестве восстановителя никеля, кобальта, железа, алюминия или сплава, содержащего один или несколько этих металлов, обеспечивает как возможность эффективного связывания реакционного хлора, так и получение растворов, удобных для последующей переработки.

Сущность и преимущества предлагаемого способа могут быть пояснены следующими примерами.

Пример 1. 200 г первичного кобальтового концентрата влажностью 50,5% содержащего преимущественно гидроксиды трехвалентного кобальта и никеля, в пересчете на сухое вещество, в Co 22,8, Ni 24,0, Fe 4,0, Cu 0,3, распульповывают в реакторе в 200 мл раствора хлорида никеля и вводят в полученную суспензию 20 г никелевого порошка. Затем в течение 1 ч прибавляют к суспензии соляную кислоту до pH, равного 0,5, регулируя скорость подачи величиной ОВП (в пределах 0,2 0,4 в) и температурой процесса, которую поддерживают при вскрытии на уровне 60 85^oC. После вскрытия раствор отфильтровывают на нутч-фильтре от избыточного восстановителя и остатка выщелачивания. Степень извлечения кобальта в раствор составила 99,9% Полученный фильтр пригоден для последующей очистки кобальта от примесей известными способами.

Основные параметры процесса вскрытия и полученные результаты по данному примеру и примерам 2 10 сведены в таблицу.

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1, но для распульповывания используют фильтрат, полученный после отделения кобальтового раствора.

Примеры 3 и 4 аналогичны примеру 1, за исключением того, что для распульповывания первичного концентрата используют раствор соответственно хлоридов кальция и магния.

Пример 5. 200 г кобальтового концентрата влажностью 55,7% содержащего преимущественно гидроксид трехвалентного кобальта состава, в пересчете на сухое вещество, в Co 44,0, Fe 6,8, Ni 2,2, Cu 0,08, распульпывают в растворе хлоридов никеля и кобальта. В полученную суспензию вводят 25 г кобальтового порошка и затем в течение 2-х ч постепенно прибавляют соляную кислоту до pH конечного 0,5 (минус 0,5), регулируя скорость подачи кислоты величиной ОВП (в пределах 0,25 0,35в) и температурой процесса, которую поддерживают на уровне 70 85^oC.

Пример 6 аналогичен примеру 5, за исключением того, что концентрат распульповывают в растворе AlCl₃, а вскрытие ведут в присутствии алюминиевого порошка.

Пример 7. Кобальтовый концентрат вскрывают аналогично примеру 5, для распульповывания берут конечный раствор, полученный в примере 5, а в качестве восстановителя используют порошок металлического железа.

Пример 8 аналогичен примеру 5, но в качестве восстановителя используют сплав на основе никеля состава, в Ni 85,6, Co 2,3, Fe 4,7, прочие элементы и их оксиды 7,4.

Пример 9 аналогичен примеру 1, но вскрытие концентрата проводят в отсутствии восстановителя.

Пример 10 аналогичен примеру 5, но для распульповывания концентрата использована вода, а вскрытие концентрата соляной кислотой проводят в отсутствии восстановителя, что соответствует условиям вскрытия концентрата по прототипу.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ вскрытия кобальтового концентрата, содержащего трехвалентный кобальт, позволяет в сравнимых с прототипом условиях не только существенно (на 8 12%) повысить степень извлечения кобальта из концентрата в раствор, но и обеспечивает безопасное проведение процесса вкрытия за счет исключения выделения реакционного хлора в газовую фазу. Кроме того, данный способ позволяет обеспечить хорошую фильтруемость раствора после вскрытия концентратов и создает возможность последующей очистки кобальта от примесей без предварительной корректировки раствора по хлор-иону.