способ окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов
Классы МПК: | C22B3/20 обработка или очистка растворов, например, полученных выщелачиванием C22B23/00 Получение никеля или кобальта |
Автор(ы): | Ершов Сергей Федорович (RU), Грейвер Михаил Борисович (RU), Юрьев Александр Иванович (RU), Малюк Людмила Юрьевна (RU), Большаков Лев Анатольевич (RU), Золоторевич Геннадий Николаевич (RU), Сидоров Владимир Валерьевич (RU), Татаринов Виктор Павлович (RU), Рябушкин Максим Игоревич (RU), Руденко Владимир Григорьевич (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО "Горно-металлургическая компания "Норильский никель" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-03-22 публикация патента:
20.11.2006 |
Изобретение относится к области металлургии тяжелых цветных металлов, в частности, к области очистки от примесей растворов при производстве кобальта. Предложен способ окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, включающий перекристаллизацию и четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия, в котором на стадии перекристаллизации вводят в качестве "затравки" 5-6 кг/м3 основного сульфата железа-натрия, а на последующих стадиях нейтрализации используют раствор карбоната натрия с концентрацией 210-240 кг/м 3, который подают в реактор при помощи парового инжектора, обеспечивается снижение удельного расхода воды на тонну готовой кобальтовой продукции и повышение извлечения никеля и кобальта в товарную кобальтовую продукцию. 1 табл.
Формула изобретения
Способ окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, включающий перекристаллизацию и четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия, отличающийся тем, что на стадию перекристаллизации вводят 5-6 кг/м3 основного сульфата железа-натрия, а на последующих стадиях нейтрализации используют раствор карбоната натрия с концентрацией 210-240 кг/м3, который подают в реактор при помощи парового инжектора.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлургии тяжелых цветных металлов, в частности, к области очистки от примесей растворов при производстве кобальта.
Известен способ скоростной окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, включающий перекристаллизацию и четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия. При этом перекристаллизацию проводят в реакторе-диспергаторе, изготовленном из нержавеющей стали или титана ВТ-1 при температуре 115-140°С, а нейтрализацию ведут в 40 м3 пачуках содовым раствором Na2CO 3 - 180-190 кг/м3, который подают в пачуки через стояк при постоянном перемешивании циркуляцией раствора и барботажем воздуха (Касимов A.M. Малоотходные и энергосберегающие технологии в производстве редких и тяжелых цветных металлов. М.: Металлургия, 1990. С.64-67).
Недостатками известного способа являются: малый срок службы реактора-диспергатора по причине высокого абразивного износа. Выделение большого количества гидроаэрозолей солей тяжелых металлов в процессе нейтрализации из-за перегрева пульпы на стадии перекристаллизации. Высокий расход воды в технологии железоочистки сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, складывающийся из расходов воды на приготовление содового раствора и промывку полученного железистого кека в процессе его фильтрования. Высокое содержание никеля и кобальта в отвальном железистом кеке.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, включающий перекристаллизацию и четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия. При этом перекристаллизацию и нейтрализацию проводят в 40 м3 пачуках при температуре 90°С. В процессе нейтрализации используют содовый раствор с концентрацией Na2CO3 - 180-190 кг/м3, который подают в пачуки через стояк при постоянном перемешивании циркуляцией раствора и барботажем воздуха (Борбат В.Ф., Волков В.И., Казанский Л.А. Производство кобальта из сульфидных руд. М.: Металлургия, 1983. С.48-53).
Недостатками данного способа являются: высокий расход воды в технологии железоочистки сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, складывающийся из расходов воды на приготовление содового раствора и промывку полученного отвального железистого кека в процессе его фильтрования, а также высокое содержание в последнем никеля и кобальта.
В связи с этим, задачей изобретения являлось снижение расхода воды в технологии железоочистки сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов с одновременным снижением содержания в отвальном железистом кеке никеля и кобальта.
Технический результат изобретения состоит в снижении удельного расхода воды на тонну готовой кобальтовой продукции и повышении извлечения никеля и кобальта в товарную кобальтовую продукцию.
Сущность заявленного решения состоит в том, что в процессе окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, включающем перекристаллизацию и четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия, на стадию перекристаллизации вводят в качестве "затравки" 5-6 кг/м3 основного сульфата железа-натрия, а на последующих стадиях нейтрализации используют раствор карбоната натрия с концентрацией 210-240 кг/м3, который подают в реактор при помощи парового инжектора.
Экспериментально установлено, что:
Снижение расхода "затравки" ниже 5 кг/м3 приводит к уменьшению производительности фильтрования, увеличению расхода воды на промывку железистого кека и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком и сточными водами.
Увеличение расхода "затравки" свыше 6 кг/м3 приводит к уменьшению производительности фильтрования, увеличению расхода воды на промывку железистого кека и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком и сточными водами.
Снижение концентрации карбоната натрия в растворе, используемом на стадиях нейтрализации, ниже 210 кг/м3 приводит к уменьшению производительности фильтрования, увеличению расхода воды на приготовление содового раствора, вследствие чего увеличивается объем образующихся сточных вод и, как следствие, возрастают потери никеля и кобальта со сточными водами.
Увеличение концентрации карбоната натрия в растворе, используемом на стадиях нейтрализации, свыше 240 кг/м3 приводит к уменьшению производительности фильтрования, увеличению расхода воды на промывку железистого кека и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком и сточными водами.
Подача раствора карбоната натрия в реактор без использования парового инжектора приводит к уменьшению производительности фильтрования, увеличению расхода воды на промывку железистого кека и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком и сточными водами.
Способ окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов осуществляют следующим образом. Предварительно готовят раствор карбоната натрия заданной концентрации растворением определенной навески карбоната натрия в горячей технологической воде. В реактор перекристаллизации подают раствор после восстановления-растворения железо-кобальтовой пульпы с концентрацией серной кислоты 40-45 кг/м3, нагревают его до 90°С, после чего в него при постоянном перемешивании рециркуляцией и барботаже воздуха вводят заданное количество кека основного сульфата железа-натрия. Полученную в процессе перекристаллизации пульпу направляют на четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия, который подают в реакторы при помощи паровых инжекторов. Полученную пульпу железистого кека фильтруют и промывают на фильтр-прессах "Диемме".
Конкретные примеры осуществления способа окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов представлены в таблице.
Пример 1 (Опыт 1 таблицы - реализация способа-прототипа)
Предварительно готовили раствор карбоната натрия с концентрацией 185 кг/м3 растворением навески карбоната натрия в горячей технологической воде. В реактор перекристаллизации подавали раствор после восстановления-растворения железо-кобальтовой пульпы с концентрацией серной кислоты 40-45 кг/м3, нагревали его до 90°С, после чего выдерживали его при постоянном перемешивании рециркуляцией и барботаже воздуха. Полученную в процессе перекристаллизации пульпу направляли на четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия, который подавали в реакторы через стояки. Полученную пульпу железистого кека фильтровали и промывали на фильтр-прессах "Диемме".
В ходе опыта контролировали:
производительность фильтрования железистого кека;
- расход воды на приготовление раствора карбоната натрия;
- расход воды на промывку железистого кека;
- объем образующихся сточных вод;
- концентрацию никеля и кобальта в сточных водах;
- содержание никеля и кобальта в железистом кеке.
Пример 2 (Опыт 2 таблицы - предлагаемый способ)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 225 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 5,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 3 (Опыт 3 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 225 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 5,0 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 4 (Опыт 4 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 225 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 6,0 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 5 (Опыт 5 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 210 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 5,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 6 (Опыт 6 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 240 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 5,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 7 (Опыт 7 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 225 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 4,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 8 (Опыт 8 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 225 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 6,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 9 (Опыт 9 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 250 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 5,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 10 (Опыт 10 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 200 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 5,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия, а раствор карбоната натрия подавали в реакторы нейтрализации при помощи паровых инжекторов.
Пример 11 (Опыт 11 таблицы)
Опыт осуществляли аналогично опыту 1 с тем отличием, что концентрация карбоната натрия в заранее приготовляемом растворе составляла 225 кг/м3, в реактор перекристаллизации вводили дополнительно 5,5 кг/м3 кека основного сульфата железа-натрия.
Как видно из таблицы:
Технологические показатели осуществления способа окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов, включающего перекристаллизацию и четырехстадийную нейтрализацию раствором карбоната натрия, в котором на стадию перекристаллизации вводят в качестве "затравки" 5-6 кг/м3 основного сульфата железа-натрия, а на последующих стадиях нейтрализации используют раствор карбоната натрия с концентрацией 210-240 кг/м3, который подают в реактор при помощи парового инжектора (Примеры 2-6), незначительно отличаются друг от друга:
Производительность фильтрования железистого кека составляет, м3/м2·ч: 0,169-0,170.
Расход воды на приготовление раствора карбоната натрия составляет, м3/т Сотов.: 50,1-53,5.
Расход воды на промывку железистого кека составляет, м3/т Со тов.: 65,6-66,1.
Объем образующихся сточных вод составляет, м3/т Сотов.: 298,6-301,5.
Сброс никеля со сточными водами составляет, г/т Сотов.: 5,1-5,2.
Сброс кобальта со сточными водами составляет, г/т Сотов. : 1,5.
Потери никеля с железистым кеком составляют, кг/т Сотов.: 43,8-43,9.
Потери кобальта с железистым кеком составляют, кг/т Сотов.: 14,9.
Использование способа окислительной очистки от железа сульфат-хлоридных железо-кобальт-никелевых растворов без подачи "затравки" на стадию перекристаллизации и с использованием раствора карбоната натрия концентрацией 185 кг/м3, подаваемого на все стадии нейтрализации без использования парового инжектора (Пример 1 - реализация способа-прототипа), приводит к уменьшению производительности фильтрования до 0,155 м3/м2·ч, увеличению расхода воды на приготовление содового раствора до 59,0 м3/т Со тов, увеличению расхода воды на промывку железистого кека до 101,5 м3/т Сотов и, как следствие, к увеличению объема сточных вод до 339,0 м3/т Со тов, а также к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком до 49,1 и 15,9 кг/т Сотов, соответственно и сточными водами до 5,8 и 1,7 г/т Сотов, соответственно.
Снижение расхода "затравки" до 4,5 кг/м3 (Пример 7) приводит к уменьшению производительности фильтрования до 0,160 м3/м2·ч, увеличению расхода воды на промывку железистого кека до 72,5 м3/т Со тов и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком до 45,4 и 15,4 кг/т Сотов соответственно и сточными водами до 5,3 и 1,6 г/т Сотов, соответственно.
Увеличение расхода "затравки" до 6,5 кг/м3 (Пример 8) приводит к уменьшению производительности фильтрования до 0,165 м3/м2·ч, увеличению расхода воды на промывку железистого кека до 67,8 м3/т Со тов и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком до 44,8 и 15,2 кг/т Сотов соответственно и сточными водами до 5,3 и 1,6 г/т Сотов, соответственно.
Увеличение концентрации карбоната натрия в растворе, используемом на стадиях нейтрализации, до 250 кг/м3 приводит к уменьшению производительности фильтрования до 0,160 м3 /м2·ч, увеличению расхода воды на промывку железистого кека до 70,7 м3/т Сотов и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком до 45,0 и 15,3 кг/т Сотов, соответственно и сточными водами до 5,3 и 1,6 г/т Сотов, соответственно.
Снижение концентрации карбоната натрия в растворе, используемом на стадиях нейтрализации, до 200 кг/м3 приводит к уменьшению производительности фильтрования до 0,162 м3/м 2·ч, увеличению расхода воды на приготовление содового раствора до 56,0 м3/т Сотов, увеличению расхода воды на промывку железистого кека до 66,9 м3 /т Сотов и, как следствие, к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком до 44,3 и 15,2 кг/т Сотов , соответственно и сточными водами до 5,3 и 1,6 г/т Сотов , соответственно.
Подача содового раствора карбоната натрия в реактор без использования парового инжектора приводит к уменьшению производительности фильтрования до 0,156 м3/м 2·ч, увеличению расхода воды на промывку железистого кека до 95,7 м3/т Сотов и, как следствие, к увеличению объема сточных вод до 320,0 м3/т Со тов, а также к увеличению потерь никеля и кобальта с железистым кеком до 52,8 и 16,3 кг/т Сотов, соответственно и сточными водами до 5,6 и 1,7 г/т Сотов, соответственно.
Как видно из проведенных опытов, именно совокупность признаков, предложенная в изобретении, а именно введение на стадии перекристаллизации в качестве "затравки" 5-6 кг/м3 основного сульфата железа-натрия, а также использование на последующих стадиях нейтрализации раствора карбоната натрия с концентрацией 210-240 кг/м3, который подают в реактор при помощи парового инжектора, обеспечивает получение желаемого технического результата - снижения удельного расхода воды на тонну готовой кобальтовой продукции и повышения извлечения никеля и кобальта в товарную кобальтовую продукцию.
Класс C22B3/20 обработка или очистка растворов, например, полученных выщелачиванием
Класс C22B23/00 Получение никеля или кобальта