Способ переработки кобальтсодержащих продуктов

(51) 22 3/04 (2006.01) С 22 В 3/14 (2006.01) С 22 В 23/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ часов, полученный пиритный огарок гранулируют путем обработки промывной серной кислотой,гранулы подвергают сульфатирующему обжигу при температуре 600-700 С, огарок сульфатирующего обжига охлаждают, выщелачивают оборотным раствором при ЖТ равном 5, и фильтруют, в полученный раствор при температуре 70-75 С добавляют измельченный известняк до рН 2,5 и снова фильтруют, после этого добавляют в раствор 4,5-5,0 г/л карбоната натрия при температуре 7080 С и выдерживают 0,5-2 часа, полученный гидрокарбонатный кек отделяют фильтрованием и выщелачивают раствором смеси бикарбоната аммония и аммиака (150-200 г/л 3 и 100-150 г/л СО 2) при соотношении ЖТ 12-151 и рН 9-10 в течение 1-3 часов, проводят окисление кобальта кислородом воздуха или перекисью водорода,взятой в двойном мольном избытке по кобальту,раствор дистиллируют при 80-90 С, отделяют образовавшийся кек, а в раствор для восстановления оставшегося кобальта добавляют двукратное количество медных опилок от стехиометрического содержания, перемешивают раствор в течение 1,5 часа и фильтруют,оставшийся раствор дистиллируют при температуре 80-85 С и рН 9-10 в течение 3 часов, образовавшийся осадок отделяют фильтрованием и прокаливают его для получения оксида кобальта.(72) Дуйсебаев Бауржан Оразович Пирматов Эшмурат Азимович Рахметов Марат Есембаевич Жатканбаев Ерлан Ержанович Садырбаева Гульназ Айтказыевна Плотников Валерий Васильевич Амирова Мадина Джаубасаровна Жабыкбаев Газиз Турарбекович Мылтыкбаева Айгерим Тауарбековна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Степногорский горно-химический комбинат , Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ(57) Изобретение относится к гидрометаллургии, и может быть использовано для переработки кобальти никельсодержащих концентратов и огарков. Техническим результатом изобретения является переработка кобальт- и никельсодержащих растворов по аммиачному способу, разделение кобальта и никеля и получение оксида кобальта. Это достигается тем, что в известном способе переработки кобальтсодержащих продуктов, включающем обжиг, выщелачивание, разделение и извлечение компонентов, согласно изобретению,исходный продукт подвергают окислительному обжигу при температуре 700-800 С в течение 2-4 20321 Изобретение относится к гидрометаллургии, и может быть использовано для переработки кобальти никельсодержащих концентратов и огарков. Известен способ извлечения никеля и/или кобальта из руды или концентрата, включающий стадию выщелачивания, согласно изобретению,перед выщелачиванием осуществляют предварительное окисление руды или концентрата под давлением в присутствии кислорода и кислотного раствора, содержащего ионы галогенида, меди и сульфата, с получением из образованной суспензии продуктов окисления под давлением щелока,содержащего никель и/или кобальт, из которого селективно осаждают твердый продукт, содержащий гидроокиси никеля и/или кобальта, после чего никель и/или кобальт выщелачивают из твердого продукта аммониевым раствором с получением выщелачивающего раствора, содержащего никель и/или кобальт, и остатка. Никель и кобальт разделяют экстракцией растворителем. Из полученных при этом растворов электрохимическим путем можно извлекать никель и кобальт.(Патент 2174562, кл. С 22 В 23/00, 2001 г.) Недостатком данного способа является усложнение технологической схемы за счет использования процесса экстракции для разделения кобальта и никеля. Известен также гидрометаллургический способ извлечения никеля и кобальта посредством интенсивного выщелачивания руд, концентратов или полупродуктов, включающий следующие стадии а. подвергают материалникельсодержащую руду, содержащую 0,5-3,0 никеля, 0,0051,5 кобальта и 10-55 железа - селективному восстановлению при температуре в интервале значений от 540-850 С с применением восстановителя . растворяют материал, который может быть полупродуктом или никелевым или кобальтовым концентратом, где содержащиеся металлы ( и Со) растворимы в растворах аммиака,в связи с чем предварительное восстановление не является необходимым с. охлаждают восстановленную руду в присутствии восстановительных или инертных газов . приводят восстановленную руду или никелевый, или кобальтовый полупродукт или концентрат в контакт с раствором карбоната аммония и аммиака таким путем, чтобы температура пульпы не превышала 60 С е. осуществляют выщелачивание пульпы в трубчатом реакторе, в который при выщелачивании в течение времени от 5 с до 15 мин инжектируют кислород, который поглощается в значительной степени . охлаждают пульпу в трубчатом реакторе, где температура возрастает на 1-6 С проводят экстракцию и промывку в трубчатом реакторе никеля и кобальта.(Заявка на изобретение 98120856, кл. С 22 В 3/14, 2000 г.) Недостатком способа является то, что технологическая схема усложнена введением экстракционного передела для разделения кобальта и никеля. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа переработки кобальтсодержащих 2 продуктов, позволяющего выделить кобальт без применения процесса экстракции. Техническим результатом изобретения является переработка кобальт- и никельсодержащих растворов по аммиачному способу, разделение кобальта и никеля и получение оксида кобальта. Это достигается тем, что в известном способе переработки кобальтсодержащих продуктов, включающем обжиг, выщелачивание, разделение и извлечение компонентов, согласно изобретению,исходный продукт подвергают окислительному обжигу при температуре 700-800 С в течение 2-4 часов, полученный пиритный огарок гранулируют путем обработки промывной серной кислотой,гранулы подвергают сульфатирующему обжигу при температуре 600-700 С, огарок сульфатирующего обжига охлаждают, выщелачивают оборотным раствором при ЖТ равном 5, и фильтруют, в полученный раствор при температуре 70-75 С добавляют измельченный известняк до рН 2,5 и снова фильтруют, после этого добавляют в раствор 4,5-5,0 г/л карбоната натрия при температуре 7080 С и выдерживают 0,5-2 часа, полученный гидрокарбонатный кек отделяют фильтрованием и выщелачивают раствором смеси бикарбоната аммония и аммиака (150-200 г/л 3 и 100-150 г/л СО 2) при соотношении ЖТ 12-151 и рН 9-10 в течение 1-3 часов, проводят окисление кобальта кислородом воздуха или перекисью водорода,взятой в двойном мольном избытке по кобальту,раствор дистиллируют при 80-90 С, отделяют образовавшийся кек, а в раствор для восстановления оставшегося кобальта добавляют двукратное количество медных опилок от стехиометрического содержания, перемешивают раствор в течение 1,5 часа и фильтруют,оставшийся раствор дистиллируют при температуре 80-85 С и рН 9-10 в течение 3 часов, образовавшийся осадок отделяют фильтрованием и прокаливают его для получения оксида кобальта. Технический результат достигается за счет применения дистилляции продуктивных растворов с окислением и восстановлением кобальта. Способ осуществляется следующим образом. Пиритный концентрат, полученный при флотации хвостов ММС ССГПО, подвергают окислительному обжигу в печах кипящего слоя при температуре 700-800 С в течение 2-4 часов, при этом происходит вскрытие полезных компонентов и образование сернистых газов, которые используют для получения серной кислоты. Полученный пиритный огарок гранулируют. В качестве связующего используют промывную серную кислоту, образующуюся при производстве серной кислоты. В процессе грануляции происходит нагрев образующихся гранул до температуры 110120 С за счет экзотермических реакций, что обеспечивает им необходимую прочность. Саморазогрев гранулируемой массы приводит к испарению влаги из гранул, и поэтому гранулы не нуждаются в дополнительной сушке. Сульфатизирующий обжиг гранул пиритного огарка проводят в печи кипящего слоя при 20321 температуре 600-700 для перевода цветных металлов в водорастворимую форму, а железо - в оксидную. Нагрев осуществляют за счет сжигания мазута в топке. В процессе обжига происходит разложение сульфатов железа до оксидов железа. После обжига гранулы пиритного огарка подвергают выщелачиванию. В качестве выщелачивающего раствора используют оборотный раствор(фильтрат после выделения гидрокарбонатного кека). И оборотный раствор поступает на выщелачивание таким образом, что при ЖТ на выщелачивании равном 5 в переработку выводится один объем. Пульпу подвергают фильтрации,железный концентрат в виде твердого осадка удаляют. Для очистки раствора от оставшегося железа добавляют измельченный природный известняк при температуре 70-75 С до рН 2,5, и железо выпадает в осадок в виде железного кека. При проведении сульфатизирующего обжига в оптимальном режиме железо практически не выщелачивается. После осаждения железа пульпа, поступает на фильтрацию, где отделяют железный кек от продуктивного раствора. Железный кек промывают технической водой, которую направляют на выщелачивание гранул пиритного огарка, а кек направляют в отвал. В полученный продуктивный раствор добавляют 4,5-5,0 г/л осадителя - карбоната натрия при температуре 50-70 С и выдерживают 0,5-2 часа, при этом получают гидрокарбонатный кек, который отделяют фильтрованием. Известно, что кобальт образует в щелочном растворе растворимые комплексы с аммиаком, в то время как металлы-примеси (железо, марганец,кальций и т.д.) в такой среде не растворимы. Аммиачные комплексы меди, цинка, кобальта и никеля имеют разную константу стойкости, что позволяет разделить их разрушением комплексов, например дистилляцией (кипячением). Аммиачный комплекс двухвалентного кобальта (3)42 разрушается быстрее комплексов меди, цинка и никеля. Тогда как гексаминный комплекс трехвалентного кобальта (3)63 прочнее, что позволяет выделить указанные металлы (медь, цинк и никель) из раствора дистилляцией, а кобальт оставить в растворе. Гидрокарбонатный кек растворяют раствором смеси бикарбоната аммония и аммиака (150-200 г/л 3 и 100-150 г/л СО 2) при соотношении ЖТ 12151 и рН 9-10 в течение 1-3 часов. Окисление кобальта до трехвалентного состояния производят кислородом воздуха или добавкой перекиси водорода. Для осаждения никеля цинка и меди проводят дистилляцию при 80-90 С. В процессе дистилляции соединения трехвалентного кобальта остаются в растворе, а цинк, никель и частично медь переходят из раствора в кек. Оставшиеся в растворе соединения меди можно отделить при дистилляции раствора от восстановленного до двухвалентного состояния кобальта. Восстановление кобальта осуществляют добавлением медных опилок (двукратное количество от стехиометрического содержания кобальта) в раствор, перемешивают раствор в течение 1,5 часа и фильтруют от медной крошки. Полученный раствор дистиллируют при температуре 80-85 С рН 9-10 в течение 3 часов. При этом происходит отделение кобальта от меди. Кобальт выпадает в осадок, который выделяют фильтрованием и прокаливают с получением конечного продукта оксида кобальта. Пример. Эксперименты проводили с пиритным концентратом, полученным при флотации хвостов ММС ССГПО, химический состав которого представлен в табл.1. Таблица 1. Химический состав пиритного концентрата Пиритный концентрат подвергали обжигу в муфельной печи в лабораторных условиях в течение 2-4 часов при температуре 600-800 С и получили пиритный огарок, состав которого приведен в таблице 2. Таблица 2 Химический состав пиритного огарка Выход пиритного Содержание,огарка,Со Согласно табл. 2 оптимальная температура окислительного обжига 750 С. После обжига пиритный огарок подвергали грануляции и сульфатирующему обжигу в муфельной печи. При температуре 650 С извлечение кобальта и железа соответственно составило 87,1 и 1,2 . При более низких температурных режимах извлечение железа было высоким. После сульфатизирующего обжига гранулы выщелачивали водой. Степень извлечения кобальта составила 80,26 никеля - 49,56 цинка -74,7 и меди - 82,3 . Пульпу фильтровали, отделяя твердый железный концентрат. Однако содержание 3 20321 железа в продуктивном растворе было высоким. Железо из раствора осаждали известняком при температуре 70 С при рН 2,5. Полученный железный кек отделяли фильтрованием, а раствор обрабатывали карбонатом натрия (5,0 г/л) при температуре 70 и выдерживали 2 часа для образования гидрокарбонатного кека. Гидрокарбонатный кек отделяли фильтрованием и выщелачивали в растворе бикарбоната аммония с добавлением 17 аммиачной воды при соотношении (ЖТ 12) и рН 9-10 в течение 1 часа.(В табл. 3 представлен химический состав гидрокарбонатного кека). Таблица 3 Химический состав гидрокарбонатного кека Со Раствор, содержащий кобальт, перемешивали воздухом в течение 2,5 часов с целью окисления кобальта. Затем раствор был отфильтрован и отправлен на дистилляцию. Дистилляцию проводили при температуре 8090 С при рН 9-10 в течение 3 часов и получили полиметаллический кек и кобальтсодержащий раствор (табл. 4, 5). Таблица 4 Наименование продукции Раствор до дистилляции Раствор после дистилляции Кек Результаты дистилляции Содержание элементов Со Степень извлечения Степень осаждения,Со Согласно табл.5, в процессе дистилляции удалось полностью перевести цинк и никель из раствора в кек, в то время как медь не удалось полностью перевести в осадок. Извлечение кобальта в раствор составило 30,36 . Для полного окисления кобальта провели окисление перекисью водорода. Для этого взяли 21 г гидрокарбонатного кека, состав которого приведен в табл. 6. Таблица 6 Химический состав гидрокарбонатного кека Со Кек растворили в 250 мл 25 раствора бикарбоната аммония с добавлением 17 аммиачной воды (ЖТ 19) при рН 9-10 в течение 2 часов. Для окисления кобальта в раствор добавили 20 мл 30 перекиси водорода. Дистилляцию проводили при температуре 80-85 С при рН 9-10 в течение 2 часов. Получили полиметаллический кек и кобальтсодержащий раствор (табл. 7, 8). Таблица 7 Наименование продукции Раствор до дистилляции Раствор после дистилляции Кек 1-ой фракции Кек 2-ой фракции Кек 3-ей фракции 4 20321 Таблица 8 Наименование продукции Кек 1 -ой фракции Кек 2-ой фракции Кек 3-ей фракции Суммарное Степень извлечения Степень осаждения,Со Согласно таблице 8 в процессе дистилляции удалось почти полностью перевести цинк, никель из раствора в кек. В растворе осталось 82,1 кобальта от исходного и 63,9 меди. При окислении перекисью водорода потери кобальта снизились почти в 2 раза. Однако в растворе присутствуют соединения меди, которые можно отделить при восстановительной дистилляции кобальта. Для восстановительной дистилляции взяли 30 г гидрокарбонатного кека с химическим составом,приведенным в табл.9. Таблица 9 Химический состав гидрокарбонатного кека Со Кек растворили в 250 мл 25 раствора бикарбоната аммония с добавлением 17 аммиачной воды (ЖТ 18) при рН 9-10 в течение 1 часа. Для восстановления кобальта 5 г медных опилок (0,14 г/г Со) перемешивали с раствором в течение 1,5 часа. Затем раствор отфильтровали от остатков медной крошки для последующей дистилляции. Дистилляцию проводили при температуре 80-85 С рН 9-10 в течение 3 часов. После восстановительной дистилляции получен кобальтсодержащий кек и раствор цветных металлов. Химический состав раствора и кека представлен в табл. 10, 11. Таблица 10 Наименование продукции Раствор до дистилляции Раствор после дистилляции Кек Результаты восстановительной дистилляции Содержание элементов Со Степень извлечения Степень осаждения,Со Как видно из табл. 11 в процессе восстановительной дистилляции 94,4 кобальта и 3,8 меди перешло в кек. Это позволяет не только осадить кобальт, но и отделить кобальт от меди. После фильтрации осадок направили на прокалку для получения конечного продукта оксида кобальта. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет перерабатывать кобальтсодержащие продукты, разделять кобальт и никель и получать кобальт в виде оксида. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки кобальтсодержащих продуктов, включающий обжиг, выщелачивание,разделение и извлечение компонентов, отли С 3,8 чающийся тем, что исходный продукт подвергают окислительному обжигу при температуре 700-800 С в течение 2-4 часов, полученный пиритный огарок гранулируют путем обработки промывной серной кислотой, гранулы подвергают сульфатирующему обжигу при температуре 600-700 С, охлаждают огарок сульфатирующего обжига, выщелачивают оборотным раствором при ЖТ, равном 5,фильтруют, добавляют в полученный раствор при температуре 70-75 С измельченный известняк до рН 2,5 и снова фильтруют, после этого добавляют в раствор 4,5-5,0 г/л карбоната натрия при температуре 70-80 С и выдерживают в течение 0,5-2 часов, полученный гидрокарбонатный кек отделяют фильтрованием и выщелачивают в течение 1-3 часов раствором смеси бикарбоната аммония и аммиака,содержащим 150-200 г/л 3 и 100-150 г/л СО 2, при 5 20321 рН 9-10 и соотношении ЖТ 12-151, проводят окисление кобальта кислородом воздуха или перекисью водорода, взятой в двойном мольном избытке по кобальту, раствор дистиллируют при 8090 С, образовавшийся кек отделяют, а в раствор для восстановления оставшегося кобальта добавляют двукратное количество медных опилок от стехиометрического содержания, перемешивают его в течение 1,5 часа и фильтруют, оставшийся раствор дистиллируют в течение 3 часов при температуре 80-85 С и рН 9-10, образовавшийся осадок отделяют фильтрованием и прокаливают с получением оксида кобальта.