Способ обезмеживания никелевого или никель-кобальтового файнштейна

Изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии никеля и кобальта. Способ обезмеживания никелевого или никель-кобальтового файнштейна включает первичный обжиг файнштейна до остаточной массовой доли серы от 1,5 до 2,5%, сульфатно-хлорирующий обжиг огарка при температуре от 600 до 750°С в присутствии хлорсодержащего реагента и кислорода, выщелачивание из хлорированного огарка водорастворимых соединений меди раствором серной кислоты, причем первичный обжиг файнштейна ведут до остаточной массовой доли серы не более 0,3%, а сульфатно-хлорирующий обжиг огарка ведут в присутствии хлорсодержащего реагента, кислорода и элементарной серы. Элементарную серу в реактор хлорирования огарка вводят в количестве от 50 до 100% к массе меди в огарке, при этом достигается селективность хлорирования меди, так как оксид меди хлорируется лучше, чем оксиды никеля и кобальта, а соотношение никеля к меди в растворе от последующего выщелачивания хлорированного огарка в растворе серной кислоты в три раза ниже, чем в способе ближайшего аналога. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии никеля и кобальта.

Известен способ обезмеживания никелевого или никель-кобальтового файнштейна, заключающийся в переводе сульфида и оксида меди при обжиге в легкорастворимые в воде хлориды и сульфаты и включающий первичный обжиг файнштейна до остаточной массовой доли серы от 1,5 до 2,5%, сульфатно-хлорирующий обжиг огарка при температуре от 600 до 750°С в присутствии хлорсодержащего реагента и кислорода, выщелачивание из хлорированного огарка водорастворимых соединений меди раствором серной кислоты [1, 2].

Недостатком этого способа является низкая селективность хлорирования меди, обусловленная тем, что сульфиды никеля и кобальта хлорируются лучше, чем сульфид меди:

Ni₃S₂+6NaCl+5O₂+SO₂=3NiCl₂+3Na₂SO₄-515,46 кал/моль

CoS+2NaCl+2O₂=CoCl₂+Na₂SO₄-195,7 кал/моль

Cu₂S+2NaCl+2O₂=2CuCl+Na2SO₄-183,1 кал/моль

Наряду с медью в раствор при выщелачивании переходит значительное количество никеля (отношение никеля к меди в растворе в среднем 0,57:1). Это приводит к увеличению затрат на извлечение никеля из раствора, увеличению потерь никеля на последующих переделах, снижению извлечения никеля в готовую продукцию.

Техническим результатом изобретения является повышение селективности хлорирования меди, снижение извлечения никеля в раствор при выщелачивании хлорированного огарка, снижение потерь никеля, повышение извлечения его в готовую продукцию.

Технический результат достигается при использовании способа обезмеживания никелевого или никель-кобальтового файнштейна, включающего первичный обжиг до остаточной массовой доли серы не более 0,3%, сульфатно-хлорирующий обжиг огарка в присутствии хлорирующего реагента, кислорода и элементарной серы и выщелачивание хлорированного огарка раствором серной кислоты.

Элементарную серу в реактор хлорирования огарка вводят в количестве от 50 до 100% к массе меди в огарке.

Селективность хлорирования меди достигается в результате того, что оксид меди хлорируется лучше, чем оксиды никеля и кобальта:

Cu₂O+1/2S₂+1¹/₂O₂+2NaCl=2CuCl₂+Na₂SO₄-162,7 кал/моль

NiO+¹/₂S₂+1¹/₂O₂+2NaCl=NiCl₂+Na₂SO₄-153,8 кал/моль

CoO+2NaCl+¹/₂S₂+l¹/₂O₂=CoCl₂+Na₂SO₄-88,06 кал/моль

Повышение остаточной массовой доли серы в огарке после первичного обжига выше 0,3% приводит к снижению селективности хлорирования меди и повышению извлечения никеля в раствор при выщелачивании.

К такому же результату приводит снижение соотношения массы элементарной серы к массе меди в огарке при сульфатно-хлорирующем обжиге ниже 0,5:1 и повышение этого соотношения выше 1:1. Кроме того, повышение соотношения массы элементарной серы к массе меди в огарке приводит к увеличению материальных затрат.

Использование предлагаемого способа позволяет получить при выщелачивании хлорированного огарка раствор с соотношением никеля к меди от 0,119:1 до 0,25:1 (в способе-прототипе от 0,3:1 до 0,848:1).

Пример 1.

Никель-кобальтовый файнштейн подвергали обработке по способу-прототипу. Остаточную массовую долю серы при первичном обжиге варьировали от 1,3 до 2,7%. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Остаточная массовая доля серы в огарке, %	Объем раствора, м3	Никель концентрация, г/дм3/масса, т	Кобальт концентрация, г/дм3/масса, т	Медь концентрация, г/дм3/масса, т	Соотношение в растворе Ni:Cu
1,3	1637	2,44/4,0	0,637/1,042	3,3/5,4	0,740:1
1,6	1936	1,08/2,1	0,45/0,864	3,1/6,0	0,350:1
1,9	538	2,60/1,4	1,070/0,574	8,7/4,7	0,300:1
2,2	1847	1,52/2,8	0.545/1,007	2,9/5,3	0,528:1
2,5	2013	2,58/5,2	0,738/1,486	5,5/9,0	0,578:1
2,7	1865	3,00/5,6	0,745/1,389	3,5/6,6	0,848:1

Пример 2. Никель-кобальтовый файнштейн подвергали первичному обжигу до остаточной массовой доли серы 0,25%, в реактор сульфатно-хлорирующего обжига вводили серу в количестве от 30 до 130% к массе меди в огарке. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2
Масса серы в % к массе меди в огарке	Объем раствора, м3	Никель концентрация, г/дм3/масса, т	Кобальт концентрация, г/дм3/масса, т	Медь концентрация, г/дм3/масса, т	Соотношение в растворе Ni:Cu
30	2187	0,78/1,7	0,383/0,837	3,4/7,5	0,227:1
50	2756	0,44/1,2	0,220/0,606	3,3/9,1	0,132:1
80	2270	0,31/0,7	0,141/0,319	2,6/5,9	0,119:1
100	2037	0,59/1,2	0,291/0,592	4,0/8,2	0,146:1
130	2415	0,83/2,0	0,359/0,867	3,8/9,5	0,210:1

Пример 3. Никель-кобальтовый файнштейн подвергали первичному обжигу, варьируя остаточную массовую долю серы от 0,2 до 1,0%. В реактор сульфатно-хлорирующего обжига вводили элементарную серу в количестве 80% от массы меди в огарке. Результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3
Остаточная массовая доля серы в огарке, %	Объем раствора, м3	Никель концентрация, г/дм3/масса, т	Кобальт концентрация, г/дм3/масса, т	Медь концентрация, г/дм3/масса, т	Соотношение в растворе Ni:Cu
0,2	2468	0,69/1,7	0,280/0,691	4,4/10,9	0,156:1
0,3	2272	0,70/1,6	0,10/0,738	4,1/9,3	0,172:1
0,8	2536	0,67/1,7	0,125/0,319	3,9/9,9	0,172:1
1,0	2251	0,98/2,2	0,416/0,936	3,9/8,7	0,253:1

Источники информации

1. В.И.Смирнов, А.А.Цейдлер, И.Ф.Худяков, А.И.Тихонов. Металлургия меди, никеля и кобальта, часть II. - М.: Металлургия, 1966.

2. Технологическая инструкция по производству никеля из окисленных никелевых руд огневым способом ТИ 00194547-173-232-01-01. - ОАО Комбинат Южуралникель, г.Орск, 2001.

1. Способ обезмеживания никелевого или никель-кобальтового файнштейна, включающий первичный обжиг файнштейна, сульфатно-хлорирующий обжиг полученного огарка в присутствии хлорирующего реагента и кислорода, выщелачивание водорастворимых соединений в растворе серной кислоты, отличающийся тем, что первичный обжиг файнштейна ведут до остаточной массовой доли серы не более 0,3%, а в реактор для хлорирования огарка вводят элементарную серу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что элементарную серу вводят в количестве от 50 до 100% к массе меди в огарке.