способ извлечения никеля из никелевых руд

Формула изобретения

Способ извлечения никеля из никелевых руд, включающий измельчение никелевой руды, ее смешивание с добавками серы и хлоридов щелочных или щелочно-земельных металлов, обжиг смеси в присутствии водяного пара с последующим охлаждением, сернокислотное выщелачивание обожженной смеси и дальнейшую переработку продуктивного раствора, отличающийся тем, что перед обжигом смесь измельченной руды с добавками подвергают гранулированию и сушке, а после обжига гранулированную смесь охлаждают на воздухе с последующей выдержкой на воздухе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам извлечения никеля из окисленных никелевых руд.

В качестве прототипа выбран способ получения никеля и кобальта (патент RU 2267547), включающий измельчение никелевой руды, ее смешивание с добавками серы и хлоридов щелочных или щелочно-земельных металлов, обжиг полученной смеси в присутствии водяного пара с последующим охлаждением, сернокислотным выщелачиванием обожженной смеси и дальнейшей переработкой продуктивного раствора.

Недостатком способа является низкая скорость фильтрации обожженной руды после сернокислотного выщелачивания из-за пептизации железосодержащих и глинистых минералов, что приводит к необоснованно большому фронту дорогого фильтровального оборудования, выполненного из кислотоупорной стали. Кроме того, удельный расход кислоты при выщелачивании по этому способу составляет 300 кг на тонну руды, что приводит к большим затратам на приобретение серной кислоты. Охлаждение руды в бескислородной атмосфере также усложняет аппаратурное оформление процесса, а проведение выщелачивания сразу после обжига приводит к высокому содержанию двухвалентного железа в продуктивном растворе, снижению двухвалентного железа в продуктивном растворе, упрощению аппаратурного оформления процесса и снижению затрат на осуществление способа.

Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретения, являются увеличение скорости фильтрации обожженной руды после сернокислотного выщелачивания, снижение двухвалентного железа в продуктивном растворе, упрощение аппаратурного оформления процесса и снижение затрат на осуществление способа.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе извлечения никеля из никелевых руд, включающем измельчение никелевой руды, ее смешивание с добавками серы и хлоридов щелочных или щелочно-земельных металлов, обжиг смеси в присутствии водяного пара с последующим охлаждением, сернокислотное выщелачивание обожженной смеси и дальнейшую переработку продуктивного раствора, перед обжигом смесь измельченной руды с добавками подвергают гранулированию и сушке, а после обжига гранулированную смесь охлаждают на воздухе с последующей выдержкой на воздухе.

Гранулирование смеси измельченной руды с добавками позволяет увеличить скорость фильтрования руды после сернокислотного выщелачивания и снизить количество фильтровального оборудования, а охлаждение и выдержка обожженной гранулированной смеси руды с добавками позволяет снизить количество двухвалентного железа в продуктивном растворе после выщелачивания, так как на воздухе происходит окисление двухвалентного железа до трехвалентной формы, которая является кислотноупорной.

Способ осуществляли следующим образом.

Пример 1

Исходная окисленная никелевая руда железистого или латеритного типа с содержанием никеля 1,0% сушится до влажности 10% и подвергается сухому измельчению до класса - 0,5 мм и ниже. Измельченная руда смешивается с 2,0% серы и 1,0% поваренной соли от сухого веса руды и на чашеобразном грануляторе формируется в гранулы. Гранулирование производится 10%-ным водным раствором жидкого стекла. Гранулы размером 5-10 мм высушиваются при температуре 120-140°С до влажности 5,0% и подвергаются обжигу в присутствии водяного пара при температуре 500°С в течение 30 минут в бескислородной атмосфере. Обожженные гранулы после обжига охлаждаются на воздухе и подвергаются перколяционному выщелачиванию. Для этого обожженные гранулы размером 5-10 мм и общей массой 151,5 г сразу после охлаждения на воздухе поместили в перколяционную колонку и залили 60 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л для заполнения порового пространства гранул, которое составляет 40%. Затем залили еще 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л. Через определенное время раствор сливали и измеряли его объем. Четыре миллилитра раствора отбиралось для определения концентрации серной кислоты, содержания никеля, двухвалентного и трехвалентного железа. Затем полученный раствор доукрепляли серной кислотой до концентрации 50 г/л, объем раствора доводили до 100 мл и снова заливали в колонку. Результаты перколяционного выщелачивания приведены в Табл.1. После стабилизации продуктивного раствора по содержанию никеля раствор сливался, гранулы тщательно промывались дистиллированной водой до нейтральной реакции, высушивались и взвешивались.

Вес гранул после выщелачивания 136 г. Содержание никеля в гранулах после перколяционного выщелачивания 0,1%. Извлечение никеля в продуктивный раствор составляет 91%. Удельный расход серной кислоты составил 228,5 кг на тонну руды.

Таблица 1
Количество суток	Объем выходящего раствора, мл	Содержание серной кислоты, г/л	Содержание никеля в растворе, г/л	Содержание железа + 2 в растворе, г/л	Содержание железа + 3 в растворе, г/л
1	96	(рН 5,0)	1,145	15,3	Н.О.
2	96	4,5	2,375	18,7	1,54
5	96	(рН 5,0)	3,38	27,4	Н.О.
7	96	7,2	4,93	35,7	2.0
9	96	9,0	5,93	40,49	0,69
12	96	9,0	6,58	48,6	3,06
14	96	25,2	6,94	49,1	18,1
18	96	19,8	6,97	48,1	9,14

Пример 2

Исходная окисленная никелевая руда железистого или латеритного типа с содержанием никеля 1,0% сушится до влажности 10% и подвергается сухому измельчению до класса - 0,5 мм и ниже. Измельченная руда смешивается с 2,0% серы и 1,0% поваренной соли от сухого веса руды и на чашеобразном грануляторе формируется в гранулы. Гранулирование производится 10%-ным водным раствором жидкого стекла. Гранулы размером 5-10 мм высушиваются при температуре 120-140°С до влажности 5,0% и подвергаются обжигу в присутствии водяного пара при температуре 500°С в течение 30 минут в бескислородной атмосфере. Обожженные гранулы после обжига охлаждаются на воздухе и выдерживаются несколько недель на воздухе и затем подвергаются перколяционному выщелачиванию.

Для этого обожженные гранулы размером 5-10 мм и общей массой 151,5 г поместили в перколяционную колонку и залили 60 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л, для заполнения порового пространства гранул, которое составляет 40%. Затем залили еще 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л. Через определенное время раствор сливали и измеряли его объем. Четыре миллилитра раствора отбиралось для определения концентрации серной кислоты, содержания никеля, двухвалентного и трехвалентного железа. Затем полученный раствор доукрепляли серной кислотой до концентрации 50 г/л, объем раствора доводили до 100 мл и снова заливали в колонку. Результаты перколяционного выщелачивания приведены в Табл.2.

Таблица 2

Количество суток	Объем выходящего раствора, мл	Содержание серной кислоты, г/л	Содержание никеля в растворе, г/л	Содержание железа + 2 в растворе, г/л	Содержание железа + 3 в растворе, г/л
0	100	50	-	-	-
2	96	18	4,743	3,49	4,3
3	96	31,5	6,25	4,32	7,5
4	96	35,16	6,91	5,58	7,4
7	96	29,75	6,93	6,42	8,38
8	96	39,67	7,08	6,98	8,65
9	96	31,55	7,05	8,79	8,8
10	96	26,14	7,08	9,77	13,93

После стабилизации продуктивного раствора по содержанию никеля раствор сливался, гранулы тщательно промывались дистиллированной водой до нейтральной реакции, высушивались и взвешивались. Из Табл.2 видно, что через 8 дней раствор стабилизируется по содержанию никеля, поэтому удельный расход серной кислоты рассчитывался исходя их 8 дней выщелачивания.

Вес гранул после выщелачивания 141 г. Содержание никеля в гранулах после перколяционного выщелачивания 0,12%. Извлечение никеля в продуктивный раствор составляет 88,9%. Удельный расход серной кислоты составил 76,5 кг на тонну руды, что в 3 раза меньше, чем при выщелачивании свежеобожженных гранул.

Из данных приведенных в Табл.1 и Табл.2 видно, что количество двухвалентного железа в продуктивном растворе при выщелачивании свежеобожженных гранул в 7 раз выше, чем при выщелачивании окисленных на воздухе гранул, при близком содержании и извлечении никеля в раствор. Время выщелачивания окисленных гранул в 2,25 раза меньше, чем свежеобожженных.