Способ переработки промпродуктов медно-никелевого производства, содержащих драгоценные металлы

 

Изобретение относится к области металлургии цветных и платиновых металлов и может быть использовано для переработки медно-никелевого сырья, содержащего платиновые металлы. Способ переработки сульфидных медно-никелевых материалов, содержащих драгоценные металлы, включает две стадии выщелачивания, при атмосферном и повышенном давлении в присутствии кислорода. На первой стадии в раствор переводят преимущественно железо путем выщелачивания растворами серной кислоты при атмосферном давлении в присутствии кислорода, остаток от выщелачивания подвергают окислительному растворению в автоклаве с переводом в раствор меди, никеля и кобальта, твердый остаток отфильтровывают и направляют на получение концентратов драгоценных металлов, а раствор подают на первую стадию растворения. Способ позволяет снизить энергетические и материальные затраты при переработке продуктов, содержащих значительные количества железа и серы.

Изобретение относится к области металлургии цветных и платиновых металлов и может быть использовано для переработки медно-никелевого сырья, содержащего платиновые металлы.

Известен способ переработки металлизированной фракции файнштейна. (Гутин В. А. Выделение и переработка магнитной фракции файнштейна - один из путей повышения извлечения драгметаллов. Цветные металлы, N 12, 1988, с. 28-29), заключающийся в автоклавном сернокислотном окислительном выщелачивании материала с переводом в раствор никеля, меди и кобальта, а платиновых металлов и железа в нерастворимый остаток.

Недостатком данного способа является невозможность получения непосредственно концентрата драгметаллов вследствие незначительного сокращения объема материала, обусловленного тем, что при окислительном вышелачивании металлизированной фракции файнштейна, содержащей обычно 5-10% железа, последнее концентрируется в остатке выщелачивания в виде гидроокисей, основных сульфатов и т.д., тем самым не позволяя получить выход остатка выщелачивания менее 20-30% от исходного материала. Кроме того, автоклавному выщелачиванию подвергается весь объем материала, что приводит к большим энергетическим затратам.

Известен способ переработки остатков синтеза карбонилирования [Т.Н. Зашихина и др. Технология автоклавной переработки остатков синтеза карбонила никеля, сб. Гидрометаллургические процессы в технологии никеля и кобальта, Ленинград 1979, с. 27], в котором исходный материал подвергается выщелачиванию серной кислотой в автоклаве с извлечением в раствор никеля, кобальта и железа и использованием полученных растворов в процессе электролитического рафинирования никеля; последующий обжиг медистого остатка и его выщелачивание в серной кислоте с получением концентрата платиновых металлов и раствора, содержащего медь.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Автоклавному выщелачиванию никеля, кобальта и железа подвергается весь объем остатков синтеза. Данная операция требует большого расхода тепловой энергии в виде пара, сжатого воздуха, электроэнергии и требует сложного, дорогостоящего аппаратурного оформления.

Операция окислительного обжига остатков автоклавного выщелачивания, содержащих большое количество драгоценных металлов, требует дорогостоящей системы очистки газов для исключения их потерь.

Наиболее близким, принятым нами за прототип, является способ (Патент N 2144091 РФ, МПК C 22 B 23/08, C 22 B 15/00; 23/00, 1999) гидрометаллургической переработки медно-никелевого производства, включающий атмосферное, двухстадийное окислительное выщелачивание сернокислым раствором, содержащим ион Cu⁺², при нагревании и аэрации, переход в сульфатный раствор никеля, кобальта, железа и меди, получение остатка растворения, содержащего металлы платиновой группы.

Недостатком известного способа является то, что область его применения ограничена материалами с небольшим содержанием серы (не более 3-5%), что исключает переработку остатков синтеза карбонилирования, содержащих большое количество серы, а также требует специальных операций по отделению сульфидов в процессе выделения магнитной фракции. Указанные выше недостатки обусловлены тем, что при атмосферном выщелачивании скорость растворения сульфидов меди крайне мала, что делает практически невозможным получение концентрата драгоценных металлов.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение энергетических и материальных затрат при переработке промпродуктов медно-никелевого производства, содержащих значительные количества железа и серы, в частности остатков синтеза карбонилирования, магнитной фракции, с целью получения концентрата драгоценных металлов и раствора цветных металлов для последующей его переработки.

Технический результат достигается тем, что способ переработки промпродуктов медно-никелевого производства, содержащих драгоценные металлы, включает две стадии сернокислотного выщелачивания при атмосферном давлении в присутствии кислорода и при повышенном давлении в автоклаве. На первой стадии при атмосферном давлении в раствор переводят преимущественно железо путем выщелачивания растворами серной кислоты при атмосферном давлении в присутствии кислорода, остаток от выщелачивания на второй стадии подвергают окислительному растворению в автоклаве с переводом в раствор меди, никеля и кобальта, твердый остаток отфильтровывают и направляют на получение концентратов драгоценных металлов, а раствор подают на первую стадию выщелачивания.

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что материал первоначально подвергают выщелачиванию в растворах серной кислоты в смеси с растворами второй стадии при интенсивной аэрации воздухом или содержащим кислород газом при pH 1.5-2. На данной стадии производится выщелачивание основного количества железа, что снижает его содержание в конечном концентрате драгоценных металлов, а также извлечение в раствор значительного количества никеля и кобальта. Процесс атмосферного выщелачивания реализуется в более простом оборудовании, чем автоклавное выщелачивание, и требует меньших энергетических затрат. Использование на данной операции растворов второй стадии выщелачивания, содержащих медь, интенсифицирует процесс растворения за счет каталитического действия меди. Кроме того, содержащиеся в растворах второй стадии драгоценные металлы в виде взвесей и в растворенной форме концентрируются в остатке выщелачивания первой стадии за счет цементации на исходном материале. Пульпа первой стадии выщелачивания разделяется на раствор, содержащий никель, кобальт, железо и медь, который направляется в схему электролитического рафинирования никеля, и остаток выщелачивания, который направляется на вторую стадию выщелачивания.

Вторая стадия реализуется путем окислительного выщелачивания в автоклаве растворами серной кислоты. Данная операция обеспечивает извлечение содержащейся в материале меди и оставшихся после первой стадии никеля и кобальта, представленных в основном сульфидами. Пульпа второй стадии разделяется на твердый остаток, содержащий драгоценные металлы, и раствор меди, никеля и кобальта, направляемый на первую стадию выщелачивания.

Пример 1.

Перерабатывается 1 т остатков синтеза карбонилирования состава: никель - 15%, кобальт - 10%, железо - 12%, медь - 40%, сера - 20%, палладий - 0.13%. Выщелачивание производится в растворе, содержащем: серная кислота - 50-60 г/л, медь - 39 г/л, никель - 4.6 г/л, кобальт - 2.7 г/л, в реакторах с интенсивным перемешиванием воздухом при Т:Ж = 1:10. Время операции выщелачивания - 2-3 часа, температура - 70-85^o. В процессе выщелачивания в раствор переходит 70% никеля, 72% кобальта, 97% железа. Пульпа фильтруется, и отделяется твердый остаток в количестве 706.6 кг, состава: никель - 6.3%, кобальт - 3.9%, железо - 0.5%, медь - 56.6%, сера - 28.3% и раствор состава: никель - 14.9 г/л, кобальт - 9.9 г/л, железо - 11.6 г/л, медь - 39.3 г/л, серная кислота - 15 г/л, который направляется на дальнейшую переработку в никелевое производство.

Остаток первой стадии выщелачивается в автоклаве при температуре 150-170^o и общем давлении 5-8 атм. и парциальном давлении кислорода 1 атм. в растворе серной кислоты. Из полученной после автоклавного выщелачивания пульпы отделяется твердый остаток в количестве 41.1 кг состава: никель - 2%, кобальт - 1.4%, железо - 8.7%, медь - 19.5%, сера - 19% и палладий - 3.1%, а также раствор меди, никеля и кобальта, в который вводится серная кислота, после чего он направляется на первую стадию выщелачивания.

Остаток выщелачивания направляется на переработку с целью извлечения драгоценных металлов.

Пример 2.

Перерабатывается 1 т металлизированной фракции файнштейна состава: никель - 65%, кобальт - 2 %, железо - 12%, медь - 10%, сера - 8%, палладий - 0.1%. Выщелачивание производится в растворе, содержащем: серная кислота - 50-60 г/л, медь - 9,7 г/л. никель - 22,7 г/л, кобальт - 0.5 г/л, в реакторах с интенсивным перемешиванием воздухом при Т:Ж = 1:10. Время операции выщелачивания - 2-3 часа, температура - 70-85^o. В процессе выщелачивания в раствор переходит 96% железа, 65% никеля, 70% кобальта. Пульпа фильтруется, и отделяется твердый остаток в количестве 481,5 кг, состава: никель - 47,2%, кобальт - 1,2%, железо - 1 %, медь - 20,7 %, сера - 16,6% и раствор состава: никель - 64,5 г/л, кобальт - 1,98 г/л, железо - 11.5 г/л, медь - 9.7 г/л, серная кислота - 15 г/л, который направляется на дальнейшую переработку в никелевое производство.

Остаток первой стадии выщелачивается в автоклаве при температуре 150-170^o и общем давлении 5-8 атм. и парциальном давлении кислорода 1 атм. в растворе серной кислоты. Из полученной после автоклавного выщелачивания пульпы отделяется твердый остаток в количестве 36,6 кг состава: никель - 12%, кобальт - 0.3%, железо - 13.7%, медь - 8%, сера - 11% и палладий - 2,7%, а также раствор меди, никеля и кобальта, в который вводится серная кислота, после чего он направляется на первую стадию выщелачивания.

Остаток выщелачивания направляется на переработку с целью извлечения драгоценных металлов.

Таким образом, предлагаемый нами способ переработки промпродуктов медно-никелевого производства обеспечивает достижение требуемого технического результата, т.е. достигается значительная экономия материальных и энергетических ресурсов.

Список использованной литературы 1. Гутин В. А. Выделение и переработка магнитной фракции файнштейна - один из путей повышения извлечения драгметаллов. Цветные металлы, N12, 1988, с.28-29.

2. Зашихина Т.Н. и др. Технология автоклавной переработки остатков синтеза карбонила никеля, сб. Гидрометаллургические процессы в технологии никеля и кобальта, Ленинград, 1979, с.27.

3. Патент N 2144091 РФ, МПК C 22 B 23/08, C 22 B 15/00; 23/00, 1999.

Формула изобретения

Способ переработки промпродуктов медно-никелевого производства, содержащих драгоценные металлы, включающий две стадии сернокислотного выщелачивания в присутствии кислорода, отличающийся тем, что на первой стадии выщелачивания при атмосферном давлении в раствор переводят преимущественно железо, остаток от выщелачивания на второй стадии подвергают окислительному растворению в автоклаве с переводом в раствор меди, никеля и кобальта, твердый остаток отфильтровывают и направляют на получение концентратов драгоценных металлов, а раствор подают на первую стадию выщелачивания.