Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки никельсодержащих растворов

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к геотехнологии, и может быть использовано для извлечения никеля, кобальта, магния и марганца из растворов кучного выщелачивания окисленных никелевых руд.

Известен способ переработки никельсодержащих растворов (патент РФ № 2359048, МПК С22В 23/00, 3/40, опубликовано от 20.06.2009), включающий экстракцию никеля и кобальта ди-(2,4,4) триметилпентилдитиофосфиновой кислотой (Цианекс 301) в разбавителе в присутствии третичных аминов при молярном соотношении Цианекс 301 : третичные амины 1:(1,1-1,5) в воздушной атмосфере с последующей отмывкой экстракта от примесей и реэкстракцию серной кислотой (концентрация 200-250 г/дм³).

Недостатком данного способа является относительная дороговизна импортного реагента (Цианекс 301), повышенный расход серной кислоты на стадии реэкстракции, а так же необходимость предварительной стадии очистки для удаления примесей алюминия и железа в растворе выщелачивания.

Известен способ переработки никельсодержащих растворов (патент РФ № 2430172, МПК С22В 23/00, 3/08, опубликовано 27.09.2011), включающий экстракцию никеля из сульфатных никельсодержащих растворов с большим содержанием магния и кальция высшими изокарбоновыми кислотами (ВИК) в разбавителе в присутствии (1-фенил-1,3-декандиона), с последующей отмывкой экстракта от примесей кальция и магния раствором серной кислоты.

Недостатком данного способа является, прежде всего, необходимость предварительной нейтрализации раствора до рН 6 для дальнейшей переработки экстракцией, дороговизна реагентов (ВИК), а также необходимость предварительной очистки экстракта от примесей магния и кальция.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки никельсодержащего раствора для получения никелевого концентрата (патент РФ № 2352657, МПК С22В 23/00, С22В 3/44, опубликовано 20.04.2009), включающий нейтрализацию никельсодержащего раствора шламами гальванического производства до достижения рН 1-2,5 с последующей двухстадийной нейтрализацией полученного раствора кальцийсодержащим материалом: на первой стадии до рН 5,0-6,0, а на второй стадии с использованием в качестве кальцийсодержащего материала известкового молока до рН 8,5-9,5 и получение никелевого концентрата. В результате осуществления способа при обработке продуктивного раствора кальцийсодержащим материалом Са(ОН)₂: на первой стадии при рН 5-6, получают гипсовый осадок, содержащий, (%): 3 Ni, 1,87 Cu, 2 Zn, 8,99 Fe, 0,51 Cr и 75% гипса, а затем при рН 8,5-9,5 с получают никелевый концентрат, содержащий 23,7% Ni.

Недостатками данного способа являются образование гипса в процессе нейтрализации, что в дальнейшем может потребовать дополнительных операций по перечистке оборудования и концентрата от осадков гипса, а также значительные потери никеля на первой стадии нейтрализации в результате совместного осаждения его с примесями алюминия.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков.

Техническим результатом данного способа является снижение потерь никеля на первой стадии очистки раствора от алюминия нейтрализацией, получение более богатых по никелю концентратов и последовательное селективное извлечение из раствора других ценных компонентов (Мn, Mg), пригодных для выплавки стали и ферросплавов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки никельсодержащих растворов, включающем последовательную постадийную обработку продуктивного раствора нейтрализующим реагентом путем регулирования его водородного показателя, при этом на первой стадии обработку продуктивного раствора ведут до достижения водородного показателя рН 5,0-5,5, а на второй стадии до достижения рН 8,5-9,5, согласно изобретению последовательную обработку раствора ведут щелочным реагентом, выбранным из группы, содержащей гидроксид натрия, водный раствор аммиака или карбонат натрия, а затем полученный продуктивный раствор дополнительно обрабатывают щелочным реагентом до достижения рН 10,0-12,5.

При этом в качестве продуктивного раствора переработке подвергают растворы кучного выщелачивания окисленных никелевых руд.

Последовательное трехстадийное осаждение металлов из растворов щелочными реагентами при различной величине водородного показателя (рН) и температуре около 25°С позволяет селективно извлечь из раствора алюминий, никель, кобальт, марганец и магний.

Величина водородного показателя (рН) на каждой стадии нейтрализации определяется начальными рН осаждения гидроокисей металлов. При рН<5 не происходит полной очистки продуктивных растворов от примесей алюминия, а при рН>5,5 происходит соосаждение алюминия и никеля; при рН<8,5 никель осаждается не полностью, а при рН>9,5 уже начинается осаждение Mg. Поддержание водородного показателя в диапазоне рН 10,0-12,5 позволяет достичь полного осаждения Mg и Mn из раствора.

Нейтрализацию продуктивного раствора проводили щелочными реагентами NaOH, NH₄OH и Na₂CO₃, поскольку данные реагенты не образуют в ходе нейтрализации нерастворимых побочных соединений.

Данное изобретение прошло испытания в лабораторных условиях.

Пример 1.

Способ переработки во всех случаях осуществляли при температуре около 25°С.

Перерабатываемые растворы получены после перколяционного выщелачивания никеля из окисленных никелевых руд (ОНР) (табл. 1):

Сульфаты алюминия и железа на первой стадии обработки при рН 5,0-5,5 нейтрализуются раствором NaOH с получением гидратов алюминия и железа по реакции (1):

В ходе нейтрализации получен алюминийсодержащий осадок, %: 17 Al, 0,8 Ni, 0, 027 Со, 4,7 Mg, 0,8 Mn. Осадок после обжига содержит 25% Al и может быть пригоден для получения сплавов на основе алюминия.

На второй стадии при рН 8,5-9,5 осаждаются в основном никель, кобальт, а также частично марганец и магний. Полученные концентраты содержат, %: 37 Ni, 2,4 Со, 8,15 Mn, 5,58 Mg. Данные осадки после обжига содержат 50% Ni и пригодны для выплавки никеля, ферроникеля или комплексного ферросплава, содержащего никель и марганец.

Третью стадию осаждения проводили в диапазоне рН 10,0-12,5. Были получены марганцево-магниевые осадки, содержащие, %: 15 Mn, 45 Mg. Осадки после обжига содержат до 20% марганца и пригодны для использования в качестве легирующих элементов при выплавке сталей.

Пример 2.

В качестве щелочного реагента был использован водный раствор аммиака. Осаждали металлы из растворов следующего состава (табл. 2) по реакции (2):

Осаждали гидроксиды металлов добавлением NH₄OH последовательно в три стадии: рН 5,5, рН 9-9,5 и рН 10-11.

В диапазоне рН 5,5, при температуре 25°С из растворов осадили примеси Al и Fe. Получили порошкообразный осадок, с повышенным содержанием алюминия (табл. 3). Содержание других элементов в осадке было сравнительно ниже, чем при осаждении щелочью.

Данный осадок после обжига содержит до 45% Al и может быть использован при выплавке сплавов на основе алюминия.

На второй стадии осаждения при рН 9,0-9,5 нейтрализуются главным образом сульфаты никеля, кобальта, а также частично марганца и магния. Полученные гидратные осадки содержат, %: 37 Ni (среднее 30%), до 4 Со, 23,2 Mn, 10,1 Mg. Данные осадки после обжига содержат около 50 % Ni и пригодны для получения различных металлов и сплавов.

Третью стадию осаждения проводили в диапазоне рН 10,0-11,0. Были получены марганцево-магниевые осадки, содержащие, %: 19 Мn, 26 Mg. Полученные после промывки и обжига осадки содержат 25% Mn и ~ 45% Mg и пригодны для использования в качестве легирующих элементов при выплавке сталей.

Пример 3.

В качестве осадителя был использован раствор соды. Осаждали гидраты металлов из растворов следующего состава (табл. 4) по реакции (3):

Осаждали металлы добавлением раствора Na₂CO₃ последовательно в 3 стадии: рН 5,0, рН 8,5-9,5 и рН 10,0-10,5.

При рН 5,0 из растворов осадили примеси Al и Fe. Получили порошкообразный осадок, с повышенным содержанием алюминия (табл. 5). Содержание других элементов в осадке было сравнительно ниже, чем при осаждении NaOH.

Данный осадок после обжига содержит до 35% Al, который предполагается направить на выплавку сплавов на основе алюминия.

На второй стадии осаждения при рН 8,5-9,5 нейтрализуются главным образом сульфаты никеля, кобальта, а также частично марганца и магния. Полученные концентраты содержат, %: 58,6 Ni, 1,3 Со, 10,3 Mn, 8,7 Mg.

Данные осадки после обжига содержат до 70% Ni и пригодны для выплавки ферроникеля, никеля или сплавов на его основе.

Третью стадию осаждения проводили в диапазоне рН 10,0-10,5. Были получены марганцево-магниевые осадки, содержащие, %: 55,85 Мn, 12,2 Mg. Полученные осадки после обжига содержат до 70% Mn, до 18% Mg и пригодны для использования в качестве легирующих добавок при выплавке сталей.

Все варианты предложенного способа гидролитической переработки растворов могут быть применены на практике. Осадки, полученные во всех трёх из приведенных примеров, содержат, %: Al 25-45%; Ni 50-75; Mn 20-70, Mg 20-45.