способ осаждения сульфидного концентрата никеля и кобальта из сернокислотных растворов

Формула изобретения

1. Способ осаждения сульфидного концентрата никеля и кобальта из продуктивного раствора сернокислотного выщелачивания, включающий варьирование рН и добавление сульфидсодержащего реагента, отличающийся тем, что перед осаждением сульфидов никеля и кобальта проводят предварительную нейтрализацию раствора до рН не выше 0,8, затем подают гидросульфид натрия до достижения рН не выше 1,2 с одновременным осаждением примесей в виде сульфидов, после чего проводят дополнительную нейтрализацию раствора до рН 3,0-4,0, образовавшийся осадок отфильтровывают и при рН 3,0-4,0 начинают проводить осаждение сульфидов никеля и кобальта гидросульфидом натрия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после осаждения сульфидов никеля и кобальта раствор подкисляют до рН 1,8-2,2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, например, к способам получения никеля и кобальта из никелевых руд преимущественно латеритного типа, а также к способам переработки некоторых отходов, содержащих стадию осаждения сульфидного концентрата никеля и кобальта из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания.

Как правило, растворы после сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд содержат большое количество примесей железа, магния, марганца, цинка и др.

Известен способ осаждения сульфидов никеля и кобальта с предварительным окислением железа до трехвалентной формы и его осаждением. При этом осаждение проводится сульфидом натрия или сероводородом при повышенном давлении и температуре. Недостатком его является безвозвратная потеря Ni и Со при осаждении гидроксида железа, а также технические сложности при работе с автоклавами [US 4042474, пр. 16.08.77].

Известен способ осаждения сульфидного концентрата при атмосферном давлении [А.С.Черняк. "Химическое обогащение руд", М. "Недра", 1987 г., с.143-146] в слабокислой среде. Способ основан на осаждении никеля, кобальта и остаточной меди из пульпы после автоклавного выщелачивания пирротиновых концентратов. Осаждение проводят при t=70-95°С элементарной серой, восстановленной водородом, образующимся при подаче металлического железа, до сульфид иона. Извлечение никеля при этом составляет 94-95%. Недостаток способа - его высокая себестоимость и высокое содержание элементарной серы (30-32%) в сульфидном концентрате, требующее дополнительной переработки.

Известны способы извлечения никеля и кобальта, основанные на кислотном разложении руды или концентрата с последующим варьированием рН для селективного осаждения из раствора сначала примесей, затем целевых компонентов [US №6171564, пр. 09.01.2001 г.].

Известен наиболее близкий по технической сущности способ селективного осаждения сульфидов никеля и кобальта сульфидсодержащим компонентом из кислых сульфатных растворов [US 4110400, пр. 29.08.78] при рН=1,5-4,0, содержащих инертную растворимую соль сульфата для создания буферного раствора в ходе осаждения сульфида никеля при относительно низких температуре и давлении. Способ высокоэффективен для растворов, получаемых разложением никельсодержащих оксидных латеритовых руд (из раствора осаждается 99% никеля), однако не технологичен, особенно на стадии обработки раствора газообразным сероводородом при повышенном давлении и t°=65-100°С.

Техническая задача предлагаемого изобретения - снижение себестоимости переработки и улучшение технологичности процесса при высокой полноте осаждения никеля и кобальта.

Техническая задача решается тем, что способ осаждения сульфидного концентрата никеля и кобальта из продуктивного раствора сернокислотного выщелачивания включает варьирование рН и добавление сульфидсодержащего реагента. При этом до осаждения сульфидов никеля и кобальта проводят предварительную нейтрализацию раствора до рН не выше 0,8 и восстановление Fe (III) до Fe (II) с одновременным осаждением примесей в виде сульфидов. В качестве сульфидсодержащего реагента используют гидросульфид натрия, который подают до достижения рН не выше 1,2. Дополнительную нейтрализацию раствора проводят при рН=3,0-4,0, образовавшийся осадок отфильтровывают. Осаждение сульфидов никеля и кобальта начинают проводить при рН=3,0-4,0. После осаждения сульфидов раствор подкисляют до рН=1,8-2,2.

Преимущества предлагаемого метода в том, что осаждение проводится при атмосферном давлении и без предварительного осаждения железа из раствора, что обеспечивает приемлемую себестоимость продукта и улучшение технологичности процесса при высокой полноте осаждения никеля и кобальта.

Способ отличается от аналогов тем, что проводится при атмосферном давлении и довольно низких температурах - не более 50°С. Предварительного осаждения железа не требуется, т.к. Fe (III) восстанавливается до Fe (II) при добавлении гидросульфида натрия с одновременным осаждением примесей металлов в виде сульфидов. При этом рН до восстановления должно быть не выше 0,8 во избежание осаждения сульфида никеля, а при восстановлении - не выше 1,2, т.к. при большем рН происходит соосаждение никеля.

После полного восстановления Fe (III) проводят дополнительную нейтрализацию раствора, например, известковым молоком до рН=3,0-4,0. Этот диапазон оптимален для наиболее быстрого и полного осаждения гипсового осадка с примесью элементной серы, а также сульфидов меди, олова, сурьмы, мышьяка. Без дополнительной нейтрализации примесь элементарной серы в целевом продукте значительно выше. Диапазон изменения рН=3,0-4,0 является оптимальным для начала осаждения сульфидов никеля и кобальта при большем происходит соосаждение железа в виде сульфида.

Осаждение сульфидов никеля и кобальта проводят по следующей реакции:

NiSO₄+2NaHS=NiS +Na₂SO₄+H₂S

CoSO₄+2NaHS=CoS +Na₂SO₄+H2S

Для удаления примеси железа из сульфидного концентрата раствор подкисляют до рН=2,2, при котором свежеосажденный сульфид железа начинает растворяться. Однако значение рН должно быть не ниже 1,8, т.к. при этом начинает частично растворяться сульфид никеля.

В результате реализации способа получается коллективный концентрат сульфидов Ni и Со с выходом не менее 95%.

Пример 1. В эмалированный реактор с мешалкой и контролем рН подают 1,0 л продуктивного раствора после сернокислотного выщелачивания никелевой руды, содержащего: никеля - 3,0 г/л, кобальта - 0,3 г/л, железа двухвалентного - 18 г/л, железа трехвалентного - 6,0 г/л, марганца - 4,2 г/л, магния - 8,3 г/л, серной кислоты - 37 г/л, медь, мышьяк, олово, в сумме - 0,1-0,2 г/л. Раствор нейтрализуют известковым молоком до рН=0,8. Далее при перемешивании постепенно подают гидросульфид натрия 11% - концентрации до достижения рН=1,2. Далее для дополнительной нейтрализации раствора до рН=3,5 подают известковое молоко. Образовавшийся гипсовый осадок с примесями серы, сульфидов меди, олова, мышьяка, хрома, свинца и др. отфильтровывают и промывают сернокислотным раствором с рН=3,0-3,5. При этом объем раствора увеличивается до 1,5 л при составе: никеля - 2,0 г/л, кобальта - 0,2 г/л, железа двухвалентного - 16 г/л, марганца - 2,8 г/л, магния - 5,53 г/л. Температура раствора при осаждении 50°С.

Далее для осаждения сульфидов никеля и кобальта в раствор при перемешивании подают 11% раствор гидросульфида натрия с такой скоростью, чтоб рН не превышал 4,0. После завершения осаждения подкисляют раствор до рН=2,2. Осадок сульфидов фильтруют и промывают подкисленным до рН=3,0 раствором и высушивают. Осадок в количестве 8,5 г содержит:

никеля - 51%,

кобальта - 5,1%,

железа - 6,2%,

серы элементной - 3,6%,

марганца - 0,2%,

магния - 0,1%.

Извлечение никеля и кобальта из раствора составляет соответственно 95 и 97%.

Примеры 2-6 проводят аналогично примеру 1 с изменениями ряда характеристик, численные значения которых представлены в таблице, где также приведены сравнительные показатели по отношению к аналогу и прототипу по выходам и себестоимости способа получения коллективного сульфидного концентрата.

Таблица
	Условия способа, рН					Результаты способа			Примечание
	нейтрализации пульпы	восстановления	дополнительной нейтрализации	начала осаждения	подкисления	извлечение целевых компонентов, %		себестоимость относительная
аналог (НГМК)	не указаны					Ni=94-95		1,0
прототип	во всем процессе 1,5-4,0					Ni=99		0,9
1	0,8	1,2	3,5	4,0	2,2	Ni=96	Со=97	0,80
2	0,8	0,8	3,0	3,5	1,8	95	96	0,81
3	0,8	1,0	4,0	3,0	2,0	97	92	0,83
4 (сравн.)	1,0	0,6	4,2	2,8	2,3	90	92	0,90	повышение содержания железа в концентрате
5 (сравн.)	0,8	1,4	2,8	4,2	1,8	85	95	0,91
6 (сравн.)	0,8	1,0	4,0	4,0	1,6	74	90	0,89