Способ сернокислотного выщелачивания цветных металлов из богатого никелевого штейна
l
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
286233
Союз Советскиз
Социалистическиа
Республик
Зависимое от авт. свидетельства М
Кл. 40а, 23/04
Заявлено 20.Х.1965 (№ 1033438/22-1) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 10.Х1,1970. Бюллетень № 34
Дата опубликования описания 12.1.1971
МПК С 22Ь 23/04
УДК 669.243.27(088.8) Котаитет пе делаю изобретений и аткрыти1| при Совете Мииистров
СССР
Авторы изобретения и заявители
Иностранцы
Владимир Николаус Макив, Давид Джон Ивор Эванс и Василь Кунда (Канада) СПОСОБ СЕРНОКИСЛОТНОГО ВЪ|ЩЕЛАЧИВАНИЯ ЦВЕТНЫХ
МЕТАЛЛОВ ИЗ БОГАТОГО НИКЕЛЕВОГО ШТЕИНА
Изобретение относится к гидрометаллургии никеля и кобальта, в частности, к способам окислительного выщелачивания богатого по содержанию никеля штейна, содержащего небольшие количества кобальта, меди, железа, а также благородные металлы.
Известные способы выщелачивания такого штейна преследуют цель перевести в сернокислый раствор цветные металлы и предусматривают обработку измельченного штейна в водном растворе серной кислоты под давлением кислорода и при повышенной температуре, причем процесс проводят в одну стадию. Благородные металлы, содержавшиеся в штейне, в основном переходят в кек от выщелачивания, а раствор сульфатов никеля и кобальта очищают от примесей меди и железа и затем перерабатывают тем или иным способом с получением отдельно никелевой и кобальтовой продукции.
Однако известный способ неприменим для переработки штейна, загрязненного примесями мышьяка или сурьмы, или обоих элементов одновременно, даже если их содержание составляет, например 0,10/О, поскольку они переходят в раствор, и если их не удалить, загрязняют в последующем конечный никелевый продукт особенно в случае получения никелевот о порошка восстановлением водородом из раствора. Вместе с тем, известный способ выщелачивания становится непригодным для промышленного использования и в сочетании с известными способами глубокой очистки никелевых рВсТВорОВ от мышьяка и сурьмы, так
5 как при,переработке богаты.: никелем расгворов с:повышенной концентрацией этик примесей продолжительность такой очистки, трудность достижения ее требуемой глубины и плохая фильтруемость осадков, содержащих
10 мышьяк и сурьму вместе с основными солями никеля, делают процесс нерентабельным.
Целью данного изобретения является создание такого способа выщелачивания никелевого штейна, который обеспечил бы получе15 ние растворов с низкой концентрацией мышьяка и сурьмы уже в самом окислительном процессе при одновременном повышении эффективности процесса выщелачивания.
Эта цель достигается использованием способа сернокислотного выщелачивания богатого никелевого штейна, отличия которого заключается в том, что выщелачивание штейна проводят в две стадии прп температуре не ниже 121 С, парциальном давлении кислорода
25 не ниже 0,7 кг/смз и общем содержании серы в суспензии обрабатываемого штейна не ниже стехиометрического количества для образования сульфатов никеля, кобальта и меди, причем на вторую стадию направляют отде30 ленный от раствора нерастворенный остаток
286233 от первой стадии выщелачивания, которую заканчивают при рН от 3,5 до 5,5.
Таким образом получают никелевые растворы с низкой концентрацией нежелательных примесей и достигают высокой эффективности процесса выщелачивания в результате уменьшения суммарного реакционного объема, необходимого для обработки единицы массы штейна в единицу времени.
Исходный штейн, после измельчения до крупности 80% минус 325 меш смешивают с водным раствором серной кислоты, получая суспензию с содержанием от 20 до 40 /о твердого. Серную кислоту добавляют в таком количестве, чтобы общее содержание серы в суспензии (пульпе) было не ниже стехиометрически необходимого для образования сульфатов никеля, кобальта и меди. Так поступают и в случае приготовления пульпы для второй стадии выщелачивания. При расчете добавки серной кислоты учитывают, соответственно, состав исходного штейна и нерастворенного остатка первой стадии. Предпочтительно, общее содержание серы в пульпе обеих стадий должно соответствовать атомному отношению серы к цветным металлам в пределах от 1,05 до 1,20. Пульпу выщелачивают в первой стадии при температуре от 121 до 177 С, предпочтительно от 135 до 149 С, и парциальном давлении кислорода в пределах от 0,7 до 7,3 кг/ся-, предпочтительно от
1,4 до 7,3 кг/сл, В ходе первой стадии выщелачивания необходимо регулировать величину рН выходящей пульпы что достигается изменением продолжительности процесса. В начале процесса происходит взаимодействие серной кислоты с металлической фазой, имеющейся в самом штейне, и рН увеличивается. В дальнейшем развиваются реакции окисления сульфидов металлов, в том числе сульфида железа. Получающийся ферросульфат окисляется до феррисульфата, а последний гидролизуется, высвобождая серную кислоту, и рН уменьшается. Процесс прекращают при рН от
3,5 до 5,5, предпочтительно от 4,5 до 5,0.
В первой стадии в раствор переходит 70 — 75 /о никеля, а основная масса меди, мышьяка и сурьмы остаются в нерастворенном остатке.
Последний отделяют от раствора известными способами, например фильтрацией, и выщелачивают во второй стадии, переводя в раствор недоизвлеченные ранее никель и кобальт, а также часть меди, причем переход примесей мышьяка и сурьмы в раствор здесь незначительный, несмотря на то, что их содержание в твердом материале в несколько раз стало выше, чем в исходном штейне, и что режим второй стадии выщелачивания практически совпадает с режимом обычного одностадийного процесса. В двухстадийном процессе в раствор переходит по крайней мере в пять раз меньше мышьяка и сурьмы, чем при выщелачивании такого же штейна и при тех ке условиях, но в одну стадию.
З0
4
Растворы, полученные в первой и второй стадиях выщелачивания, подвергают глубокой очистке от примесей известными способами, как например, медь осаждают сероводородом или никелевым порошком, а железо выделяют совместно с остатками мышьяка и сурьмы с помощью аммиака и воздуха.
Глубокая очистка никелевых растворов от мышьяка и сурьмы основана на получении труднораствопимых соединений — арсенатов и стибнатов железа, образующихся в окислительных условиях при взаимодействии этих примесей с железом, содержащимся в самом штейне или вводимым извне, в растворе, близком к нейтральному.
За счет того, что двухстадийный процесс выщелачивания обеспечивает минимальный переход мышьяка и сурьмы в раствор, продол>кительность такой глубокой очистки резко сокращается. Кроме того, раствор от первой стадии выщелачивания может быть получен с настолько низкой концентрацией примесей, что его не обязательно подвергать последующей глубокой очистке и можно направлять непосредственно на извлечение никеля и кобальта.
Результаты укрупненно-лабораторных испытаний нового способа двухстадийного выщелачивания, проведенных со штейном, измельченным до крупности 83 /о минус 325 меш, следующего состава в /о (по массе): никель 70,9, кобальт 0,54, медь 2,33, железо 1,10, сера
23,8 и мышьяк 0,5.
Пример 1. В водную суспензию штейна с К: T 5: 1 добавляют серную кислоту, чтобы получить атомное отношение серы к цветным металлам в суспензии равное 1,17. Выщелачивание ведут в одну стадию при 135 С и парциальном давлении кислорода 1,4 кг/ся -в течение 60 л ин. В конце этого периода времени рН раствора составляет 1,4, а извлечение в раствор достигает, о/о. никеля 90,7; кобальта 77,8; меди 12,1 и мышьяка 58,6.
Пример 2. Такую же суспензию, но с атомным отношением серы к цветным металлам 1,13, обрабатывают при таких же температуре и давлении кислорода, как и в примере 1, в две стадии. Первую стадию заканчивают через 20 .яин при рН 4,5. После отделения нерастворенного остатка штейна получают раствор с содержанием, г/л: никеля !,06, кобальта 0,8, меди 0,005, железа 0,07 и мышьяка 0,022. Нерастворенный остаток содержит
1,97 "/о мышьяка. Этот остаток выщелачивают свежим раствором серной кислоты, количество которого берут в 2,6 раза меньше чем в первой стадии, причем все параметры выщелачивания оставляют неизмененными. В конце второй стадии выщелачивания продолжительностью 60 яин кислотность раствора соответствует 1,3, а его состав включает, г/л: никеля
71,0; кобальта 0,7; меди 0,8; железа 0,4 и мышьяка 0,16. Суммарное извлечение в обеих стадиях составляет, о/о. никеля 99,6; кобальта
98,2; меди 13,3 и мышьяка 8,5.
286233
Составитель Г. Викторович
Редактор T. Н. Каранова Техред Л. В. Куклина Корректор T. А. Уманец
Заказ 379202 Тираж 480 Подписное
ЦНИИГ1И Когиитета по дслаги изобретений н открытий прп Совете Министров CCCP
Москва, К-85, Раушская наб., д.4,5 типография, пр. Сапунова, 2
Примеры показывают преимущества двухстадийного выщелачивания не только в отношении мышьяка, но также и в отношении эффективности самого процесса выщелачивания, поскольку в двухстадийном процессе на каждую единицу реакционного объема в единицу времени извлекается цветных металлов в 1,65 раза больше, чем при известном способе.
Кроме того, при глубокой очистке раствора лосле выщелачивания содержание мышьяка в растворе снижается до допустимой величины очень быстро, если исходный раствор был с низким его содержанием, характерным для двухстадийного выщелачивания, но при очистке раствора со сравнительно высоким содержанием мышьяка, соответствующим одностадийному известному процессу, удалить из раствора мышьяк в течение приемлемого времени не удается.
Предложенный способ позволяет оставить основную массу мышьяка и сурьмы в кеке от выщелачивания и поэтому резко снизить объем аппаратуры и затраты при последующей глубокой очистке полученных растворов. Одновременно с этим он приводит к существенному повышению эффективности процесса выщелачивания, как такового, что также позволяет повысить технико-экономические показатели переработки никелевого штейна.
Предмет изобретения
Способ сернокислотного выщелачивания цветных металлов из богатого никелевого штейна, содержащего железо, при повышенных температуре и давлении кислорода с
10 последующей переработкой полученного раствора и кека, содержащего благородные металлы, известными способами, отличаюи1ийся тем, что, с целью уменьшения загрязнения раствора примесями мышьяка и сурьмы и по15 вышения эффективности процесса вышел ачивания, выщелачивание штейна проводят в две стадии при температуре не ниже 121"C парциальном давлении кислорода не ниже
0,7 кг/с,ие и общем содержании серы в суспен20 зии обрабатываемого штейна не ниже стехиометрического количества для образования сульфатов никеля, кобальта и меди, причем на вторую стадию направляют отделенный от раствора нерастворенный остаток от первой
25 стадии выщелачивания, которую заканчивают при рН от 3 5 до 5,5.
