Способ переработки никельсодержащего раствора для получения никелевого концентрата

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу переработки никельсодержащего кислого раствора для получения никелевого концентрата. Способ включает двухстадийную нейтрализацию раствора кальцийсодержащим материалом. Перед двухстадийной нейтрализацией кальцийсодержащим материалом никельсодержащий раствор нейтрализуют никельсодержащими шламами гальванического производства до достижения рН раствора 1,0-2,5. Полученный раствор подвергают нейтрализации кальцийсодержащим материалом: на первой стадии до рН 5,0-6,0, на второй стадии с использованием в качестве кальцийсодержащего материала известкового молока до рН 8,5-9,5 с получением богатого никелевого концентрата. Техническим результатом является повышение количества никеля в конечном продукте. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения никеля.

Известно, что при электролитическом рафинировании меди образуются отработанные растворы, содержащие сульфат никеля, серную кислоту, небольшое количество сульфата меди, железа и микропримеси свинца, цинка, кадмия, висмута, сурьмы и олова. Типичный раствор содержит около 200 г/л серной кислоты, 14-15 г/л Ni, около 3 г/л цинка, менее 2 г/л железа, 0,5 г/л меди и микропримеси иных металлов. Растворы перерабатываются с получением никелевого купороса путем многостадийной выпарки, отделения промежуточных осадков, перекристаллизации, очистки растворов от примесей и возврата сконцентрированной до содержания 1200 г/л серной кислоты на электролиз меди. (Позин М.Е. «Технология минеральных солей», Т.1, М., «Химия» 1974, с. 735-736). Этот процесс является энергоемким и сложным и на некоторых заводах заменен отработкой обработанных растворов известковым молоком с осаждением смеси гипса и гидрооксида никеля (до 4% Ni). Этот осадок может использоваться в металлургических производствах при шахтной плавке окисленных никелевых руд на штейн.

В качестве прототипа выбран способ осаждения сульфидного концентрата никеля и кобальта из сернокислотных растворов (RU 2281978), включающий нейтрализацию раствора кальцийсодержащим материалом.

Недостатком способа является невысокое количество никеля в конечном продукте, так как оно определяется количеством никеля в перерабатываемом растворе.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение количества никеля в конечном продукте.

Указанная задача решается тем, что в способе переработки никельсодержащего кислого раствора для получения никелевого концентрата, включающем двухстадийную нейтрализацию раствора калийсодержащим материалом, перед двухстадийной нейтрализацией калийсодержащим материалом никельсодержащий раствор нейтрализуют никельсодержащими шламами гальванического производства до снижения pH раствора 1,0-2,5, полученный раствор подвергают двухстадийной нейтрализации кальцийсодержащим материалом: на первой стадии до pH 0,5-6,0, на второй стадии с использованием в качестве кальцийсодержащего материала известкового молока до pH 8,5-9,5 с получением богатого никелевого концентрата.

Первая стадия нейтрализации ведется никельсодержащими шламами гальванического производства при рН 1,0÷2,5. При рН более 2,5 растворение гальванических шламов резко замедляется и затем прекращается. При рН менее 1,0 нейтрализация кислоты происходит недостаточно полно. При нейтрализации никель, содержащийся в гальванических шламах, на 99% переходит в раствор и повышает количество никеля в растворе. Так для нейтрализации 1 м³ кислого раствора с содержанием серной кислоты 200 г/л до рН 2,0 требуется 1,3 тонны гальванических шламов с влажностью 70-80%.

Вторая стадия нейтрализации проводится с получением осадка гипса, содержащего 3-4% никеля и примеси - основной сульфат меди, гидрооксид цинка, гидрооксид железа, гидрооксид хрома. Этот осадок затем используется в металлургической промышленности, например, в качестве никельсодержащего сульфидизатора при плавке окисленных никелевых руд на штейн, или же перерабатывается с получением концентратов цветных металлов и гипса. Вторая стадия нейтрализации ведется известковым молоком или мелом до рН 5-6. При рН менее 5 часть примесей остается в фильтрате и загрязняет богатый никелевый концентрат. При рН более 6 большое количество никеля переходит в осадок, уменьшая содержание никеля в богатом концентрате.

Третья стадия нейтрализации ведется только известковым молоком при рН не менее 8,5, предпочтительно до рН 9,5. Выше рН 9,5 нейтрализацию производить не рекомендуется, так как это приводит к перерасходу известкового молока и осаждению примесей кальция и магния, перешедших в раствор из гальванических шламов. При этом происходит почти полное осаждение никеля в виде гидрооксида никеля совместно с гипсом. Полученный концентрат содержит не менее 20-25% никеля и может быть использован в металлургии. Он стоит дороже, чем гипс, полученный одностадийным осаждением, в пересчете на единицу никеля.

Пример 1.

Было взято 600 мл электролита следующего состава:

Серная кислота 216 г/л

Cu 0,51 г/л

Fe 1,51 г/л

Ni 14,5 г/л

Zn 3,04 г/л

В электролит при перемешивании было добавлено 780 г никельсодержащего шлама с влажностью 78,4%.

Состав гальванического шлама, %:

Cu 2,1

Fe 10,4

Ni 7,68

Zn 1,6

Cr 0,62

После нейтрализации раствора гальваническим шламом до рН 2,0 количество раствора увеличилось до 1211 мл.

Состав раствора, г / л:

Cu 0,256

Fe 4,49

Ni 17,87

Zn 5,24

Cr 0,25

При нейтрализации кислого раствора гальваническими шламами, из них в раствор переходит 99,9% никеля, 1,0% меди, 99,4% цинка, 73,4% железа и 25% хрома.

Количество никеля в растворе увеличилось на 60%.

После второй стадии нейтрализации известковым молоком до рН 5,5 и фильтрации был получен гипсовый осадок в количестве 351 г влажностью 58,04% с содержанием никеля 3,02%, меди 1,87%, цинка 2,2%, железа 8,99%, хрома 0,51%, гипса CaSO₄ 75%. Этот осадок может использоваться в качестве сулфидизатора при шахтной плавке окисленных никелевых руд на штейн.

Для третьей стадии нейтрализации используется только известковое молоко, так как при нейтрализации мелом невозможно достигнуть рН 9,5.

После третьей стадии нейтрализации известковым молоком до рН 9,5 и фильтрации, был получен богатый по никелю гипсовый осадок в количестве 169 г с влажностью 61,4% и содержанием никеля 23,75%, меди 0,021%, цинка 0,32%. Таким образом, в богатый по никелю осадок перешло 71,6%, а в бедный - 28,4% никеля. Фильтрат после третьей стадии осаждения содержал Ni 5,11 мг/л, Fe менее 0,0025 мг/л, Cu 0,095 мг/л, Zn 0,008 мг/л, что позволяет использовать подобный раствор в качестве оборотной воды в медьэлектролитном производстве.

Таким образом, при использовании никельсодержащих шламов гальванического производства количество никеля в растворе увеличивается на 60%, а количество никеля, переходящего в богатый никелевый концентрат, увеличивается на 44%.

Ниже в таблице приведены результаты трехстадиальной нейтрализации кислого раствора.

Из данного примера видно, что оптимальными рН нейтрализации являются

на первой стадии 1,0-2,5;

на второй стадии 5,0-6,0;

на третьей стадии 8,5-9,5.

Пример 2.

Продуктивный раствор от кучного выщелачивания обожженных нонтронитовых окисленных никельсодержащих руд содержит:

Серная кислота 103 г/л

Fe 30,2 г/л

Ni 6,3 г/л

В 600 мл продуктивного раствора от кучного выщелачивания обожженных нонтронитов при перемешивании было добавлено 390 г никельсодержащего гальванического шлама влажностью 78,4%.

Состав никельсодержащего гальванического шлама, %:

Cu 2,1

Fe 10,4

Ni 7,68

Zn 1,6

Cr 0,62

После нейтрализации продуктивного раствора гальваническим шламом до рН 2,0 количество раствора увеличилось до 905,5 мл.

Состав раствора, %:

Cu 0,02

Fe 32,2

Ni 9,28

Zn 1,06

Cr 0,41

Количество никеля в растворе увеличилось на 63%.

После второй стадии нейтрализации известковым молоком до рН 5,5 и фильтрации был получен гипсовый осадок в количестве 264 г, влажностью 60,3% с содержанием никеля 3,07%, меди 1,4%, цинка 1,65%, железа 54%, хрома 0,38%, гипса 50%.

Этот осадок может использоваться в качестве сульфидизатора при шахтной плавке окисленных никелевых руд на штейн.

Для третьей стадии нейтрализации используется только известковое молоко.

После третьей стадии нейтрализации известковым молоком до рН 9,5 и фильтрации был получен богатый по никелю гипсовый осадок с содержанием никеля 22,9%.

Способ переработки никельсодержащего кислого раствора для получения никелевого концентрата, включающий двухстадийную нейтрализацию раствора кальцийсодержащим материалом, отличающийся тем, что перед двухстадийной нейтрализацией кальцийсодержащим материалом никельсодержащий раствор нейтрализуют никельсодержащими шламами гальванического производства до достижения рН раствора 1,0-2,5, полученный раствор подвергают двухстадийной нейтрализации кальцийсодержащим материалом: на первой стадии до рН 5,0-6,0, на второй стадии с использованием в качестве кальцийсодержащего материала известкового молока до рН 8,5-9,5 с получением богатого никелевого концентрата.