способ извлечения никеля и сопутствующих металлов

Формула изобретения

Способ извлечения никеля и сопутствующих металлов из раствора выщелачивания окисленных руд, включающий осаждение железа при нейтрализации и выделение никеля, кобальта и марганца, отличающийся тем, что осаждение железа ведут совместно с алюминием при нейтрализации раствора карбонатом или оксидом магния до рН 5,0-5,5 с последующим сгущением полученной пульпы, выделение никеля и кобальта ведут из верхнего слива сгустителя и сгущенной пульпы сорбцией, отделяют раствор от осадка в сгущенной части пульпы и объединяют его с очищенным от никеля и кобальта сорбцией верхним сливом сгустителя, и из объединенного раствора выделяют последовательно марганец и магний.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам извлечения никеля, кобальта и сопутствующих металлов из растворов, полученных при кислотном выщелачивании окисленных руд, и может быть использовано при получении никеля, кобальта, марганца и магния из указанных растворов.

Известен способ выделения никеля и кобальта из растворов, полученных в результате автоклавного сернокислотного выщелачивания металлов из окисленных руд [1]. По этому способу на заводе Моа Бей товарный сернокислый раствор для доочистки от примесей железа, алюминия и хрома нейтрализуют известняком до рН˜2,5 и из нейтрализованного раствора в горизонтальных цилиндрических автоклавах с мешалками при температуре 120-135°С газообразным сероводородом под давлением около 1,0 МПа выделяют смешанный никелькобальтовый сульфид (товарная продукция). Недостатки процесса - высокая токсичность сероводорода и сложность получения удовлетворительно фильтрующегося осадка.

Наиболее близок к предлагаемому техническому решению способ получения никеля и кобальта из сернокислого раствора, включающий осаждение железа и, частично, никеля и кобальта из раствора при изменении водородного показателя раствора с последующим отделением осадка от раствора, осаждение из оставшегося раствора марганца переводом его в диоксид и отделением диоксида от раствора, промывка осадков растворами аммиака, объединение всех растворов и осаждение из объединенного раствора никеля путем добавления в него сульфида натрия или аммония [2]. Недостатки способа - сложная многостадийная схема получения конечного никелевого раствора, приводящая к его существенному разбавлению и соответственно увеличению количества и объема оборудования, использование для осаждения никеля сильно токсичных сульфидов.

Технический результат предлагаемого решения заключается в снижении потерь смолы при раздельной сорбции никеля и кобальта из сгущенного продукта и раствора после нейтрализации раствора оксидом или карбонатом магния и разделении полученной пульпы на указанные продукты; упрощается извлечение из отработанных растворов марганца и магния.

Технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу для осаждения железа и алюминия раствор нейтрализуют до рН 5,0-5,5 карбонатом магния, полученную пульпу сгущают, из верхнего слива сгустителя и сгущенной пульпы сорбируют никель и кобальт, отделяют раствор от осадка в сгущенной части пульпы и объединяют его с очищенным от никеля и кобальта верхним сливом сгустителя, после чего известными способами выделяют из объединенного раствора марганец и магний.

Перед извлечением никеля и кобальта из растворов необходимо перевести в осадок содержащееся в растворе железо. Для этого можно нейтрализовать раствор, например, известняком или оксидом кальция до рН 3,5-4,0. При последующем извлечении из раствора магния очистку раствора от железа целесообразно совместить с его очисткой от алюминия, но для этого надо довести рН раствора до 5,0-5,5. Осаждение железа и алюминия, а также хрома при нейтрализации раствора сопровождается частичным осаждением никеля и кобальта, причем с увеличением рН выше 3,5 количество переходящих в осадок никеля и кобальта резко возрастает (табл.1).

Осаждение гидроксида железа оксидом кальция.

Таблица 1
N п/п	pH раствора	Содерж. в р-ре, г/дм3			Перешло в осадок, %
		Fe	Ni	Al	Fe	Ni	Al
1	Исходный	10,5	1,70	2,15
2	3,5-3,7	1,95	1,61	0,077	81,4	5,3	96,4
3	5,0	0,38	1,38	0,006	96,4	18,8	99,7

Извлечь никель и кобальт как из раствора, так и перешедшие в осадок, позволяет использование процесса сорбции этих металлов из пульпы, для чего полученную после нейтрализации пульпу при постоянных рН и температуре контактируют с ионитом в противоточном режиме. Однако перед сорбцией следует разделить пульпу на две части: сгущенную пульпу и осветленный раствор. Сорбцию металлов из пульпы ведут в пачуках при перемешивании, из растворов - в колоннах с плотным слоем ионита. Потери смолы за счет истирания составляют соответственно 55 и 13% в год. Таким образом, раздельная сорбция из пульпы и раствора позволяет снизить потери смолы и существенно улучшить экономичность процесса (табл. 2).

Очистку раствора от железа и алюминия при последующих сорбционном извлечении никеля и кобальта из пульпы и утилизации магния следует проводить карбонатом (предпочтительно природным) магния, что позволит уменьшить количество осадка и повысит содержание магния в растворе, а следовательно, экономичность его утилизации.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный раствор выщелачивания, содержащий, г/дм³: 4,8 Ni; 0,13 Со; 6,0 Fe; 1,4 Mn; 4,5 Al; 13 Mg и 50 H ₂SO₄ нейтрализовали карбонатом магния до рН 5,5, переведя в осадок железо (III) и алюминий. Полученную пульпу сгустили и разделили на осветленный раствор и сгущенную пульпу.

После сорбционного извлечения никеля и кобальта из сульфатного раствора насыщенный металлами ионит отмыли водой и обработали при 40-45°С водным раствором минеральной кислоты серной с концентрацией не более 3 н. Из товарного десорбата осадили карбонатный концентрат 15%-ным раствором кальцинированной соды при температуре 70-80°С, который затем отфильтровали, промыли и высушили. В расчете на вес сухого продукта он содержал, %: 38-45 Ni; 0,08-0,1 Со; 2,0-2,8 Fe; 1,0-1,1 Al; 0,4-0,5 Mg.

В таблице приведены основные расходные показатели для трех вариантов переработки раствора:

1. переработка раствора по предлагаемому решению,

2. осаждение железа и алюминия известняком и сорбция никеля из полученной пульпы,

3. осаждение железа и алюминия известняком, сгущение пульпы и раздельная сорбция никеля из раствора и сгущенной пульпы.

Расход реагентов и сорбента при переработке раствора выщелачивания

Таблица 2
Показатель	Варианты
	1	2	3
Осаждение железа. Расход, г/дм 3:
MgCO 3	78,5
СаСО3		95	95
Концентрация Mg в растворе после осаждения Fe, г/дм3	35,5	13	13
Выход после сгущения, %:
осветленного раствора,	92,4		73,7
сгущенной пульпы	7,6	100	26,3
Потери сорбента за счет истирания, кг/т руды, при сорбции никеля из:
раствора,	0,029		0,024
пульпы.	0,023	0,163	0,109
Всего	0,052	0,163	0,133

Как видно из данных табл.2, раздельная сорбция никеля и кобальта из сгущенной пульпы и осветленного раствора позволяет снизить потери сорбента по сравнению с их сорбцией из исходной пульпы с 0,163 до 0,133 кг/т руды, а уменьшение объема осадка при осаждении железа и алюминия карбонатом магния вместо карбоната кальция - до 0,052 кг/т руды.

После извлечения никеля и кобальта пульпу фильтровали для отделения твердой компоненты, представляющей собой смесь гидроксидов железа, хрома и алюминия, и фильтрат объединяли с осветленным раствором. Для повышения эффективности извлечения из объединенного раствора содержащихся в нем марганца и магния концентрацию магния в растворе доводили до предела растворимости, используя часть раствора для выщелачивания сульфатизированной руды. Затем из концентрированного раствора известными методами последовательно выделяют марганец и магний.

Техническая эффективность предлагаемого способа извлечения никеля и сопутствующих металлов заключается в следующем:

- извлечение в первую очередь никеля (и кобальта) методом их сорбции из пульпы, полученной в результате осаждения железа (III) и алюминия, позволяет в отличие от прототипа избежать на этом этапе операции фильтрования и необходимости аммиачной промывки осадка для снижения потерь никеля с осадком;

- разделение пульпы на чистый раствор и сгущенную пульпу и проведение процесса сорбции никеля по отдельности из каждого полученного продукта позволяет снизить потери сорбента за счет истирания;

- способ обеспечивает возможность снизить затраты на извлечение магния в товарную продукцию.

Источники информации

1.Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. М.: ООО "Наука и технологии", 2001. Т.2: Окисленные никелевые руды, с.385-388.

2.Пат. 2182188 РФ, 7 С22В 23/00. Способ получения никеля / Д.Б.Басков, С.В.Плеханов, С.Л.Орлов, Г.А.Середа // 2002. Бюл. № 13.