способ переработки окисленных никелевых руд

Формула изобретения

Способ переработки окисленных никелевых руд, включающий смешивание руды с хлоридом аммония, нагрев полученной шихты и водное выщелачивание с получением раствора, отличающийся тем, что хлорид аммония смешивают с сырьем в пропорциях 100-150 мол.% от стехиометрического количества, нагрев ведут до температуры 200-315°С и выдерживают при этой температуре до прекращения выделения аммиака, воды и хлороводорода, из раствора после водного выщелачивания проводят осаждение аммиачной водой железа и алюминия при рН 6, никеля и кобальта - при рН 8-8,5 и марганца, магния и кальция - при рН выше 8,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо получить никелевый концентрат.

Существует способ переработки окисленных никелевых руд, включающий восстановительно-сульфидирующую плавку агломерата на никелевый штейн, конвертирование штейна с получением никелевого файнштейна, окислительный обжиг никелевого файнштейна, восстановительный обжиг, восстановительную плавку огарка, при этом конвертирование заканчивают при содержании железа в штейне 2-10%, перед окислительным обжигом никелевого файнштейна осуществляют его доводку технической закисью никеля, а огарок плавят на аноды, которые подвергают электрохимическому рафинированию с получением анионита, подвергаемого гидролитической очистке по известной технологии, при которой извлекают кобальт [патент RU 2078841]. Недостатками способа является высокая энергоемкость и экологическая не безопасность.

Известен способ (прототип) обработки никелевых руд с помощью хлорида аммония. Способ включает нагревание смеси руды с сухими аммонийными солями - хлористыми, сернокислотными и т.п. при температуре, не превышающей температуры возгонки аммонийных солей, с последующей отгонкой аммонийных солей, водным выщелачиванием горячего сплава на холоду, в результате которого в раствор переходят соли никеля, меди, железа. Из раствора никель осаждается сернистым натром или электролизом. Отогнанные аммонийные соли поступают на смешение с новыми порциями руды [А.с. № 50401, опубл. 31.01.1937 г.]. Недостатком этого метода является загрязненность конечного продукта соединениями железа.

Задачей настоящего изобретения является разработка промышленного способа переработки окисленных никелевых руд с получением никель-кобальтового концентрата. Окисленная никелевая руда состоит из соединений железа, алюминия, кальция, хрома, никеля, марганца, магния, кобальта, породоносителем является оксид кремния.

Технологическая последовательность операций показана на чертеже. Поставленная задача решается тем, что предварительно диспергированную окисленную никелевую руду смешивают с избытком до 50% хлорида аммония и нагревают в барабанно-вращающейся печи 1 до температуры 200-315°С, происходит хлорирование компонентов руды по следующим реакциям:

Al(ОН) ₃+6NH₄Cl=(NH₄)₃AlCl ₆+3NH₃+3Н₂О;

(NH ₄)₃AlCl₆=AlCl₃+3NH ₄Cl;

СаО+4NH₄Cl=(NH₄ )₂CaCl₄+2NH₃+H₂O,

(NH₄)₂CaCl₄=CaCl ₂+2NH₄Cl;

MgO+4NH₄ Cl=(NH₄)₂MgCl₄+2NH₃ +H₂O;

(NH₄)₂MgCl ₄=MgCl₂+2NH₄Cl;

Fe ₂O₃+6NH₄Cl=(NH₄)₃ FeCl₆+3NH₃+3H₂O;

(NH₄)₃FeCl₆=FeCl₃ +3NH₄Cl;

NiO+4NH₄Cl=(NH ₄)₂NiCl₄+2NH₃+H₂ O;

(NH₄)₂NiCl₄ =NiCl₂+2NH₄Cl;

CoO+4NH ₄Cl=(NH₄)₂CoCl₄+2NH ₃+H₂O;

(NH₄)₂ CoCl₄=CoCl₂+2NH₄Cl;

MnO+4NH₄Cl=(NH₄)₂MnCl₄ +2NH₃+H₂O;

(NH₄ )₂MnCl₄=MnCl₂+2NH₄ Cl.

Оксиды кремния, хрома и алюминия с хлоридом аммония не взаимодействуют. Газы, выделяющиеся в результате реакции, улавливают и переводят в раствор в абсорбере 2. Раствор упаривают в выпарном аппарате 3, в твердом виде выделяют хлорид аммония, который может быть направлен на вскрытие следующей партии окисленной никелевой руды. Газообразные NH₃ и H₂O поступают в абсорбер 4, где происходит конденсация газов и получение аммиачной воды.

Из барабанно-вращающейся печи 1 в твердом виде выделяют хлориды железа, алюминия, кальция, никеля, марганца, магния, кобальта и оксиды кремния, хрома, алюминия, которые подвергают водному выщелачиванию в аппарате с мешалкой 5, с последующим фильтрационным отделением не растворимых оксидов алюминия, кремния и хрома. Раствор, содержащий хлориды железа, алюминия, кальция, никеля, марганца, магния, кобальта, направляют в аппарат с мешалкой 6 для аммиачного осаждения, доводя рН раствора до 6, фильтрационно отделяют гидроксиды железа и алюминия, которые сушат в печи сушки 7. В аппаратах 6 и 7 протекают следующие реакции:

FeCl₃+3NH₄OH=Fe(ОН)₃ +3NH₄Cl;

AlCl₃+3NH₄ OH=Al(ОН)₃+3NH₄C1;

2Al(OH) ₃=Al₂O₃+3H₂O;

2Fe(ОН)₃=Fe₂O₃+3Н₂ О.

Раствор из аппарата 6, содержащий хлориды кальция, никеля, марганца, магния, кобальта, направляют в аппарат с мешалкой 8 для аммиачного осаждения, доводя рН раствора до 8,5, фильтрационно отделяют гидроксиды кобальта и никеля, которые сушат в печи сушки 9. В аппаратах 8 и 9 протекают следующие реакции:

NiCl₂+2NH₄OH=Ni(OH)₂+2NH ₄Cl;

CoCl₂+2NH₄OH=Со(ОН) ₂+2NH₄Cl;

Ni(OH)₂=NiO+H ₂O;

Со(ОН)₂=СоО+H₂ O.

Раствор из аппарата 8, содержащий хлориды кальция, марганца, магния, направляют в аппарат с мешалкой 10 для аммиачного осаждения, при рН раствора выше 8,6 образуются гидроксиды кальция, магния и марганца, которые фильтрационно отделяют, сушат в печи сушки 11. В аппаратах 10 и 11 протекают следующие реакции:

MnCl₂+2NH₄OH=Mn(OH)₂ +2NH₄Cl;

MgCl₂+2NH₄ OH=Mg(OH)₂+2NH₄Cl;

CaCl ₂+2NH₄OH=Са(ОН)₂+2NH₄Cl;

Mn(OH)₂=MnO+H₂O;

Mg(OH)₂=MgO+H₂O;

Ca(OH) ₂=CaO+H₂O.

Раствор из аппарата 10 упаривают, получают твердый NH₄Cl, который может быть использован для переработки следующей партии окисленной никелевой руды, и газообразные NH₃ и Н₂ О, которые поступают в абсорбер 4, где происходит конденсация газов и получение аммиачной воды.

В результате перечисленных операций получают три концентрата: никель-кобальтовый; железоалюминиевый и магний-кальций-марганцевый.

Пример 1.

Навеску, состоящую из 10 г окисленной никелевой руды (51% - SiO₂, 5% - Al₂O ₃, 26% - Fe₂O₃, 0,6% - CaO, 0,4% - Cr₂O₃, 1,2% - NiO, 0,6% - MnO, 6% - MgO, 0,1% - CoO) и 20 г хлорида аммония помещают в платиновый тигель и нагревают до 310°С и выдерживают при этой температуре до полного отделения газообразных аммиака, хлороводорода и воды. Твердый остаток заливают 100 мл воды, отфильтровывают твердый остаток. Раствор обрабатывают аммиачной водой, доводя рН раствора до 6. Фильтрационно отделяют гидроксиды железа и алюминия, прокаливают их, масса остатка 1,85 г (98,9% - Fe₂O₃ , 1,1% - Al₂O₃). Доводят рН раствора до 8,5. Фильтрационно отделяют гидроксиды кобальта и никеля, прокаливают их, масса остатка 0,09 г (89,9% - NiO, 10,1% - CoO). Доводят рН раствора до 10. Фильтрационно отделяют гидроксиды магния, кальция и марганца, прокаливают их, масса остатка 0,48 г (83,6% - MgO, 8,3% - CaO, 8,3% - MnO).

Пример 2.

Отличается от примера 1 тем, что хлорирование проводят при 250°С. Масса железоалюминиевого концентрата - 1,59 г (98,1% - Fe ₂O₃, 1,9% - Al₂O₃), никель-кобальтового концентрата - 0,08 г (87,5% - NiO, 12,5% - CoO), магний-кальций-марганцевого концентрата - 0,44 г (81,8% - MgO, 9,1% - CaO, 9,1% - MnO).