Способ извлечения никеля и кобальта из окисленной никель-кобальтовой руды

(51) 22 23/00 (2006.01) 01 53/00 (2006.01) 01 51/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ переработки руд цветных металлов, в частности,никеля и кобальта. Предложенный способ извлечения никеля и кобальта из окисленной никель- кобальтовой руды, включающей выщелачивание руды серной кислотой, использование диоксида серы и сорбционное извлечение металлов из продуктивных растворов. Выщелачивание ведут при повышенной температуре, а перед выщелачиванием через пульпу руды и серной кислоты пропускают газообразный диоксид серы, в количестве 1-3 об.от объема пульпы,предпочтительно,1,4 об.. Выщелачивание осуществляют в течение не менее 60 минут при соотношении ТЖ 12. Способ характеризуется степенью извлечения никеля и кобальта, 92,2 и 58,5 соответственно.(72) Дуйсебаев Бауржан Оразович Рыспанов Нурлан Бектасович Школьник Владимир Сергеевич Мукушева Айым Сабыровна Игнатьев Михаил Михайлович Суркова Татьяна Юрьевна(73) Акционерное общество Национальная атомная компания Казатомпром(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА ИЗ ОКИСЛЕННОЙ НИКЕЛЬКОБАЛЬТОВОЙ РУДЫ Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к гидрометаллургическим способам переработки руд цветных металлов. В настоящее время основными способами добычи никеля и кобальта из силикатных руд являются пирометаллургический и гидрометаллургический. Известны способы пирометаллургической переработки силикатных руд(Патент РФ 2267547, публ. 10.01.2006),включающие обжиг руды при температурах 300700 С и 400-600 С, соответственно, в присутствии водяного пара с последующим выщелачиванием продуктов обжига растворами серной кислоты. Общим недостатком этих способов является повышенные энергозатраты и отрицательное влияние на экологию. Известны способы гидрометаллургической переработки руд, основанные на сернокислотном автоклавном выщелачивании, обеспечивающие высокую степень извлечения целевых компонентов(Патенты РФ 2224036,публ.20.02.2004,2221064 публ. 10.01.2004). Недостатком их является дорогое и сложное в эксплуатации аппаратурное оформление, а также ограниченное применение (только для руд с низким содержанием оксида магния). Известен способ переработки окисленных никель-кобальтовых руд (Пат РФ 2245932, пуб. 10.02.2005), согласно которому окисленную никелькобальтовую руду гранулируют с серной кислотой,сульфатизируют в две стадии при температурах 250350 С и 350-450 С. Полученные сульфаты выщелачивают водой с последующим извлечением металлов известными методами. Недостатками этих способов являются многостадийность процесса и значительные энергетические затраты. Известен способ подземного выщелачивания руд цветных металлов (Патент РФ 2293844, опубл. 20.02.07). Способ включает создание закачных и откачных выработок, подачу выщелачивающих растворов кислоты в закачные выработки, отработку рудного тела, вывод продуктивного раствора через откачные выработки и переработку раствора, при этом закисление кислыми растворами ведут при рН не более 1,5, а выводят продуктивные растворы при рН не более 1,0. Способ характеризуется недостаточно высоким извлечением металлов. Известен способ кучного выщелачивания основных металлов из окисленных руд (патент РК 18204, оп 15.01.2007), в котором орошение кучи окисленной руды осуществляют выщелачивающим раствором, содержащим серную кислоту и диоксид серы в виде натрия метабисульфит или серы элементарной пережженной. Способ характеризуется удовлетворительной степенью извлечения металлов, но осуществляется в течение длительного времени -266 дней и требует регулярного добавления в выщелачивающий раствор метабисульфита натрия с интервалами примерно 2 недели на протяжении всего процесса выщелачивания. Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к 2 заявляемому является способ извлечения никеля и кобальта их силикатных никель-кобальтовых руд(Патент РФ 2465449 оп. 27.10.2012). Извлечение металлов осуществляют из продуктивных растворов, полученных кучным или подземным выщелачиванием. В качестве выщелачивающего реагента используют продукт неполного окисления серы, подаваемый в количестве, достаточном для перевода и удержания в растворе никеля и кобальта,а также конверсии ионов 3 в 2 в продукционном растворе. Величину рН продуктивного раствора поддерживали в интервале значений 1,5-4,5, а значение ОВП - не более 350 мВ. В качестве продуктов неполного окисления серы используют ее диоксид, сульфиты, гидросульфиты. Диоксид серы используют газообразный или в виде водного раствора. При поочередной подаче продуктов окисления серы и кислоты после подачи газообразной окиси серы подают воду в выщелачиваемую руду. Недостатком способа, принятого за прототип,является недостаточно высокая степень извлечения никеля из руды, составляющая 60-70. Кроме того сложность процесса заключается в периодической подаче водного раствора диоксида, газообразного диоксида с чередующейся подачей воды, с пересчетом израсходованного количества диоксида серы на образование серной кислоты, при котором величина рН составляет 1,5-4,5 для конвентирования 3 в 2. Задачей изобретения является разработка простого и эффективного способа извлечения никеля и кобальты из никель-кобальтовых руд. Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения никеля при комплексном извлечении никеля и кобальта из окисленных никель-кобальтовых руд и снижении расхода серной кислоты, а также упрощение и ускорение процесса извлечения кобальта и никеля. Технический результат достигается способом извлечения никеля и кобальта путем выщелачивания окисленной никель-кобальтовой руды серной кислотой, использования диоксида серы и сорбционного извлечения металлов из продуктивных растворов. Согласно предлагаемому способу выщелачивание ведут при повышенной температуре, а перед выщелачиванием через пульпу руды и серной кислоты пропускают газообразный диоксид серы в количестве равном 1-3 об.от объема пульпы, предпочтительно, 1,4 об.от объема пульпы. Обработку пульпы диоксидом серы осуществляют в течение периода составляющего 57 от времени выщелачивания. Выщелачивание осуществляют в течение не менее 60 минут при соотношении ТЖ 12. Полученные продуктивные растворы обрабатывают известными методами, в частности, путем сорбции ионоообменной смолой-4195. В работе использовали окисленные никелькобальтовые руды. Они являются комплексными рудами зоны окисления сульфидных кобальтомедных месторождений, приуроченных к медистым песчаникам (Со 0,1-0,2). Кобальт концентрируется в гидроксидах, а в зоне окисления сульфидных кобальто-медных руд также и в карбонатах кобальта. Образцы Милютинского месторождения имеют следующий состав 1,30,15 Со 33,410,1 М 16,550,0 2 3,08,0 А 23. Предлагаемый способ, в отличие от способа по прототипу, осуществляют при нагревании пульпы руды и серной кислоты при температуре 90 С/5 С. Газообразный диоксид серы в количестве равном 1-3 об. , предпочтительно, 1,4 об.от объема пульпы пропускают через пульпу. Обработку диоксидом серы осуществляют в течение периода составляющего 5-7 от времени выщелачивания. Отличительные существенные признаки способа позволяют повысить количество извлекаемых металлов, упростить способ и сократить время выщелачивания. Механизм действия газообразного диоксида серы на извлечение металлов из окисленных руд сложен и не полностью понятен. Предположительно, в процессе барботирования диоксида серы через пульпу происходит активация процесса выщелачивания. Известно, что при барботировании создатся большая межфазная поверхность на границе жидкость - газ, что способствует интенсификации тепло - и массообменных процессов, а также более полному химическому взаимодействию реагентов. (Горная энциклопедия. М. Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1991). Использование в предлагаемом способе активирования пульпы серной кислоты и руды барботированием перед процессом выщелачивания небольшими количествами газообразного диоксида серы позволяет снизить расход серной кислоты. При пересчете расхода кислоты на кг полученного металлы расходы кислоты показано, что по сравнению с известным способом, расход в шесть раз ниже. Время выщелачивания составляет около часа. Экспериментально показано, что увеличение времени выщелачивания не приводит к заметному увеличению степени извлечения металлов, но увеличивает энергозатраты, т.к. выщелачивание осуществляют при нагревании. Оптимальной температурой выщелачивания является температура 90 С/- 5 С. Снижение температуры увеличивает время выщелачивания. Увеличение температуры процесса усложняет аппаратурное оформление его осуществления, что экономически нецелесообразно. Оптимальным количеством газообразного диоксида серы является 1,4 об.от объема пульпы. При использовании диоксида серы в количестве равном 1-3 об. , от объема пульпы достигается заявленный технический результат. При использовании диоксида серы в количестве ниже нижнего указанного предела степень извлечения металлов не увеличивается. Использование диоксида серы в количестве выше верхнего предела дает незначительный рост степени извлечения металлов относительно процесса при оптимальном количестве газообразного диоксида серы. Сведения,подтверждающие возможность осуществления способа, извлечения ванадия из окисленной никель-кобальтовой руды. Пример 1. Серную кислоту с концентрацией 200 г/дм и окисленную никель-кобальтовую руду с содержанием Со - 0,14 мас, -1,26 мас. загружали в термостатированный перкулятор, в который подавали газообразный диоксид серы в количестве 1,4 об.от объема пульпы. Диоксидом серы барботировали пульпу в течение 5 минут. Процесс выщелачивания вели при температуре 90 С/- 5 С в течение 1,0 часа при ТЖ 12. После окончания процесса пульпу фильтровали, и раствор анализировали на содержание никеля и кобальта. Степень извлечения в раствор составила 80,75, Со-50,84. Результаты представлены в таблице 1 (опыт 1). Пример 2. Серную кислоту с концентрацией 200 г/дм 3 и окисленную руду состава, как в примере 1,помещали в термостатированный перкулятор. Диоксид серы подавали в количестве 3,0 об.в течение 7 минут. Процесс выщелачивания вели при температуре 90 С/- 5 С в течение 1,0 часа при ТЖ 12. После окончания процесса пульпу фильтровали, и раствор анализировали на содержание никеля и кобальта. Степень излечения в раствор составила- 92,2, Со - 58,5. Результаты представлены в таблице 1 (опыт 2). Для сравнения был проведен сравнительный эксперимент, аналогичный примерам 1 и 2, но без активации пульпы диоксидом серы (опыт 3 и 4) и раствор анализировали на содержание никеля и кобальта. Пример 3. Серную кислоту концентрацией 200 г/дм и окисленную никель-кобальтовую руду состава, как в примере 1, помещали в термостатированный перкулятор. Процесс выщелачивания вели при температуре 90 С/- 5 С в течение 1,0 часа при ТЖ 12. После окончания процесса пульпу фильтровали и раствор анализировали на содержание никеля и кобальта. Степень извлечения в раствор составила- 45,07, Со - 27,10(опыт 3). Пример 4. Эксперимент провели согласно прототипу. Серную кислоту концентрацией 500 г/дм 3 и окисленную кобальт-никелевую руду состава, как в примере 1, помещали в термостатированный перкулятор. Процесс выщелачивания вели при температуре 90 С/-5 С в течение 1,0 часа при ТЖ- 12. После окончания процесса пульпу фильтровали и раствор анализировали на содержание никеля и кобальта. Степень извлечения в раствор составила- 90,9, Со - 56,1 Таблица 1 Результаты выщелачивания окисленной никель-кобальтовой рудыопыта 1 2 3 4 Как следует из вышеприведенных данных при комплексной переработке никель-кобальтовой руды,согласно предложенному изобретению, степень извлечения никеля и кобальта составляет,соответственно, 92,2 и 58,5 соответственно, что по никелю на 20 выше, чем у прототипа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения никеля и кобальта из окисленной никель-кобальтовой руды, включающий выщелачивание руды серной кислотой,использование диоксида серы и сорбционное извлечение металлов из продуктивных растворов,отличающийся тем, что выщелачивание ведут при повышенной температуре, а перед выщелачиванием через пульпу руды и серной кислоты пропускают газообразный диоксид серы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем диоксида серы, пропускаемого через пульпу,составляет 1 - 3 об.от объема пульпы. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем диоксида серы, пропускаемого через пульпу,предпочтительно, составляет 1,4 об.от объема пульпы. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку пульпы диоксидом серы осуществляют в течение периода составляющего 5-7 от времени выщелачивания. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют в течение не менее 60 минут. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют при соотношении ТЖ 12.