СПОСОБ ГИДРОЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НИКЕЛЕВЫХ РАСТВОРОВ ОТ КОБАЛЬТА Российский патент 1995 года по МПК C22B3/20 C22B23/00 

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов, в частности к получению никеля и кобальта и их солей.

Известен способ осаждения кобальта из никелевых растворов черными гидратами окиси никеля. Способ имеет ряд недостатков. Недостаточно полно осаждается кобальт, требуется большой избыток гидрата окиси никеля, осадки получаются бедными по содержанию кобальта.

Широкое применение в практике нашел способ гидролитической очистки никелевых растворов от кобальта, включающий процессы окисления двухвалентного кобальта до трехвалентного газообразным хлором и нейтрализации избыточной кислотности раствора содой или карбонатом никеля.

Осаждение кобальта из растворов в виде гидроокиси осуществляется в последовательно соединенных между собой реакторах, в которые подаются хлор для окисления кобальта и раствор соды для обеспечения постоянства рН (кислотности) раствора.

По мере увеличения глубины очистки (отношения начальной концентрации кобальта в растворе к конечной) в каждом следующем реакторе рН раствора повышается, то есть кислотность раствора понижается. Процесс ведется при температуре 75-85^оС. Обычно на практике рН раствора в последнем реакторе поддерживают в пределах 2,8-3,4. При этом остаточная концентрация кобальта в растворе, содержащем 25-50 г/л никеля, составляет 0,05-0,1 г/л, а соотношение кобальта и никеля в кобальтовом кеке (осадке) составляет (3-5):1. Принципиальная схема процесса изображена на фиг. 1. Существующий способ гидролитической очистки не позволяет глубоко очищать никелевые растворы от кобальта и одновременно получать осадки с более высоким соотношением кобальта и никеля. Это обусловлено тем, что совместно с кобальтом соосаждается никель, также в виде гидроокиси. Причем, чем выше глубина очистки от кобальта, тем больше никеля переходит в осадок, что является нежелательным при его дальнейшей переработке.

Целью изобретения является повышение глубины очистки никелевых растворов от кобальта и соотношения кобальта и никеля в кобальтовом кеке.

Поставленная цель достигается тем, что в способе гидролитической очистки никелевых растворов от кобальта, включающем процессы окисления двухвалентного кобальта до трехвалентного газообразным хлором и нейтрализации избыточной кислотности раствора содой или карбонатом никеля, согласно изобретению, очистка от кобальта осуществляется в две стадии с одинаковой глубиной очистки и фильтрацией раствора после каждой стадии (см. принципиальную схему процесса на фиг. 2).

На первой стадии никелевый раствор очищают при рН 2,5-3,2 и температуре 75-85^оС до определенной глубины, позволяющей получать качественный по соотношению кобальта и никеля кек, фильтруют и направляют на вторую стадию очистки для более полного осаждения кобальта. Кобальтовый кек из фильтров первой стадии выводят на дальнейшую переработку.

На второй стадии рН никелевого раствора поддерживают в пределах 4-4,6, температуру 75-85^оС, при этом более полно осаждают кобальт, затем раствор фильтруют. Осадок, содержащий повышенное количество никеля из фильтров второй стадии очистки, направляют как нейтрализатор на первую стадию в дополнение к соде или карбонату никеля для поддержания заданной величины рН раствора.

Другое отличие состоит в том, что для получения качественного по соотношению кобальта и никеля кобальтового кека, а также стабилизации процесса двухстадийной гидролитической очистки необходимо, чтобы глубина очистки от кобальта на первой стадии была, примерно, равной глубине очистки на второй, то есть
где С_нач. - начальная концентрация кобальта в поступающем на очистку растворе;
С₁ - остаточная концентрация кобальта в растворе после первой стадии очистки;
С_кон. - конечная остаточная концентрация кобальта в растворе после второй стадии очистки.

Это условие вытекает из термодинамики уравнения соосаждения никеля при гидролитической очистке никелевых растворов от кобальта и обусловлено тем, что, уменьшив глубину очистки на первой стадии и увеличив ее на второй, или наоборот, получают кобальтовый кек с высоким содержанием никеля.

Таким образом, остаточная концентрация кобальта в растворе после первой стадии очистки должна иметь определенное значение:
C₁=
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что процесс осаждения кобальта разделен на две стадии с одинаковой глубиной очистки, причем на первой стадии поддерживают рН раствора 2,5-3,2, а на второй 4-4,6, и кобальтовый кек после первой стадии выводится из процесса на дальнейшую переработку, после второй стадии осадок возвращают как нейтрализатор на первую стадию очистки, а остаточная концентрация кобальта в растворе после первой стадии очистки должна удовлетворять формуле:
C₁=
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с прототипом, а также с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

При проведении двухстадийной очистки после первой стадии получают кобальтовый кек с повышенным соотношением кобальта и никеля (до 7:1), а после второй стадии - глубоко очищенный никелевый раствор с содержанием кобальта не более 0,01 г/л, при этом значительно снижаются безвозвратные потери кобальта в используемом далее растворе и за счет снижения содержания никеля в кеках сокращаются затраты при его переработке.

На комбинате "Южуралникель" проводились промышленные опыты по двухстадийной гидролитической очистке сульфатных никелевых растворов от кобальта с использованием газообразного хлора и кальцинированной соды.

На очистку поступал раствор следующего состава, г/л: никель 35-40; кобальт 3-5. Очистка проводилась до остаточной концентрации кобальта в растворе, не превышающей 0,01 г/л. Во время опытов осуществлялся контроль за соотношением кобальта и никеля в кобальтовом кеке в зависимости от глубины очистки на первой и второй стадиях. Полученные данные приведены в таблице.

Как видно из таблицы, при двухстадийной очистке степень осаждения кобальта значительно выше, чем при известной одностадийной. Наиболее оптимальным режимом ведения процесса двухстадийной очистки, с точки зрения избирательности, является режим, при котором соблюдается условие равенства глубины очистки на первой и второй стадиях (примеры 8, 9).

При этом удается одновременно достичь высокой степени осаждения кобальта и максимального соотношения кобальта и никеля в кобальтовом кеке.

Схему двухстадийной очистки никелевых растворов от кобальта предполагается использовать на комбинате "Южуралникель". Это позволит повысить качество выпускаемой продукции за счет повышения ее химической чистоты, а также улучшит технико-экономические показатели производства, что выразится в сокращении расхода химикатов и повышении извлечения кобальта из растворов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов, в частности к получению никеля и кобальта и их солей. Гидролитическую очистку сульфатных никелевых растворов от кобальта проводят в две стадии. На первой стадии поддерживают pH раствора 2,5 - 3,2, а на второй - 4,0 - 4,6. Кобальтовый кек после первой стадии направляют на дальнейшую переработку, а осадок после второй стадии возвращают как нейтрализатор на первую стадию очистки, при этом глубина очистки раствора на первой стадии равна глубине очистки раствора на второй стадии, т.е. где C_нач. - начальная концентрация кобальта в поступающем на очистку растворе; C₁ остаточная концентрация кобальта в растворе после первой стадии очистки; C_кон. - конечная остаточная концентрация кобальта в растворе после второй стадии очистки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. СПОСОБ ГИДРОЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НИКЕЛЕВЫХ РАСТВОРОВ ОТ КОБАЛЬТА, включающий окисление двухвалентного кобальта до трехвалентного газообразным хлором и нейтрализацию избыточной кислотности, отличающийся тем, что очистку осуществляют в две стадии, причем полученный на первой стадии кобальтовый кек выводят после первой стадии на дальнейшую переработку, а осадок, образующийся на второй стадии очистки, направляют в качестве нейтрализатора на первую стадию. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при поддержании соотношения

где C_нач - начальная концентрация кобальта в поступающем на очистку растворе;
C₁ - остаточная концентрация кобальта в растворе после первой стадии очистки;
C_кон - конечная остаточная концентрация кобальта в растворе после второй стадии очистки.