ПРЯМАЯ ОЧИСТКА ЛАТЕРИТНО-НИКЕЛЕВОГО ВЫЩЕЛАЧИВАЮЩЕГО ПОТОКА Российский патент 2016 года по МПК C22B23/00 C22B3/42 

Настоящее изобретение относится к способу прямой очистки потока, полученного в результате выщелачивания латерита, содержащего никеля.

Предпосылки изобретения

Огромным препятствием для обработки латерита, содержащего никель, является дальнейшая очистка. Доступные в настоящее время варианты являются дорогостоящими, сложными и часто влекут за собой большие потери никеля в отходах. Дорогостоящая дальнейшая обработка является одним из факторов, отвечающим за жизнеспособность новых проектов, связанных с латеритом, содержащим никель. Одной из главных задач дальнейшей очистки является предварительное удаление железа и алюминия из раствора перед осаждением.

В WO 2008/022381 описан способ получения металлического никелевого продукта с низким содержанием железа, включающий: осуществление ионного обмена жидкого кислотного продукта, во время которого ионообменная смола селективно абсорбирует упомянутый никель и часть железа из упомянутого жидкого продукта; элюирование никеля и железа из упомянутой смолы кислотным раствором; нейтрализацию элюата с целью осаждения существенного количества железа; кальцинирование гидроксида никеля с целью его превращения в оксид никеля и его плавление в присутствии восстановителя для получения расплавленной никелевой фазы; и рафинирование расплавленной никелевой фазы окислением для получения металлического никелевого продукта с низким содержанием железа.

В US 3998924 описано выделение цветных переходных металлов, таких как медь и никель, из кислотных гидрометаллургических выщелачивающих жидкостей с 2-пиколиламиновой хелатнообменной смолой, улучшенной in situ восстановлением Fe+3, присутствующим в выщелачивающей жидкости, водорастворимым восстановителем во время цикла загрузки смолы.

Раскрытие изобретения

Предлагаемый способ подходит для любого процесса выщелачивания, который доступен в настоящее время или который может быть разработан в будущем, при условии, что основные металлы, такие как никель и кобальт, солюбилизированы должным образом.

Осуществление предлагаемого способа требует использования чистого потока, полученного в результате выщелачивания. Использование HPAL, атмосферного выщелачивания или иного способа выщелачивания требует предварительного удаления твердых веществ. При использовании кучного выщелачивания или иного подобного способа выщелачивания, обеспечивающего получение потока выщелачивания, уже свободного от твердых веществ, в осуществлении такой стадии нет необходимости. Такие операции широко известны специалистам в данной области техники.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на пример выполнения, представленный на чертеже. На фигуре показано:

Фиг. 1 - блок-диаграмма способа прямой очистки потока, полученного в результате выщелачивания латерита, содержащего никель, задачи настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Раствор выщелачивания должен иметь диапазон рН, равный 1,0-3,0, предпочтительно - от 1,5 до 2,0. Такой диапазон рН необходим для того, чтобы избежать гидролиза железа. При необходимости, рН может быть отрегулирован известью, известняком, MgO или любым другим выбранным нейтрализующим агентом.

Раствор с отрегулированным рН пропускают через ионообменную смолу, включающую бис-пиколиламиновую функциональную группу, такую как ионообменная смола Dow Chemical М-4195, Lanxess TP 220 или любая иная ионообменная смола с названной функциональной группой. Такая функциональная группа обладает способностью адсорбировать никель и медь селективно по сравнению с двухвалентным и трехвалентным железом и другими загрязняющими примесями, обычно присутствующими в потоке, полученном в результате выщелачивания латерита, содержащего никель. Поток, полученный в результате выщелачивания, также известный как насыщенный раствор выщелачивания или PLS, может поступать в систему при любой температуре от 0°С до 100°С, предпочтительно - от 20 до 70°С.

Ионообменная смола может быть использована в традиционной системе с неподвижным слоем, также известной как стабилизирующая схема, при противоточной непрерывной системе (cIX) или любом ином новом оборудовании, которое может быть разработано, при этом предпочтительным является последнее. Независимо от оборудования ионообменный процесс включает четыре основные стадии, а именно загрузка, селективное элюирование железа, элюирование и предварительное кондиционирование.

Медь прочно связывается со смолой и может быть элюирована только раствором гидроксида аммония. В систему может быть также добавлен сульфат или хлорид аммония с целью уменьшения сжатия смолы, предпочтительно, в концентрации от 0,1 до 5 мол. Такой раствор необходимо загружать в диапазоне рН от 7 до 14, предпочтительно - от 8 до 10. Существуют два основных варианта для решения данного вопроса. Использование такой же или другой ионообменной смолы, нагруженной медью, предпочтительно отличной от других присутствующих элементов, в другой системе в качестве защиты для меди. Может быть использована простая стабилизирующая система, cIX или любое иное оборудование, подходящее для данного действия. Другой вариант включает введение дополнительной стадии элюирования меди в основную систему cIX при указанных условиях. Может быть использована такая же температура, как и при загрузке, при скорости потока, составляющей от 1 до 30 BV/h, предпочтительно - от 5 до 15 BV/h. Для соответствующего удаления меди необходимо использовать скорость от 1 до 50 BV/h, предпочтительно - от 2 до 10 BV/h.

Основной стадией ионообменной операции является загрузка. На данной стадии никель загружают предпочтительно отдельно от других элементов. Большей частью никель и трехвалентное железо загружают на смоле. Раствор, подаваемый при описанном выше температурном диапазоне, может быть также загружен при скорости потока, составляющей от 5 до 50 BV/h, предпочтительно - от 15 до 25 BV/h (объемы слоев смолы в час). Объем одного слоя смолы представляет собой объем смолы внутри одной колонки, обычно используемый для описания объемной скорости потока. Одна колонка может получать вплоть до 50 BV раствора до истощения, однако предпочтительным является диапазон от 10 до 30 BV. Кобальт не загружают при предпочтительных условиях.

Некоторое количество железа загружают в смолу и селективно удаляют двумя способами: раствором разбавленной серной кислоты или сульфатом никеля. Первый способ включает использование раствора разбавленной серной кислоты (или любой другой минеральной кислоты) в количестве от 0,01 до 10 мас. %, предпочтительно - от 0,25 до 2,5 мас. %. Для того чтобы должным образом удалить железо из смолы, ее объем должен составлять от 5 до 50 BV, предпочтительно - от 10 до 20 BV, а скорость потока - от 5 до 20 BV/h, предпочтительно - от 10 до 15 BV/h. Диапазон температур такой же, как и при загрузке. Второй способ включает использование раствора сульфата никеля, для того чтобы заместить железо и должным образом загрузить никель в смолу. Такой раствор сульфата никеля (или с соответствующими анионами из минеральной кислоты) может иметь концентрацию от 1 до 400 г/л (пропорционально изменяемую с изменением аниона), предпочтительно - от 20 до 120 г/л, при диапазоне рН от 1 до 6, предпочтительно - от 1,5 до 3. Скорости потока, продолжительность процесса и температура обработки такие же, как и в другом способе с использованием разбавленной серной кислоты.

Элюирование никеля осуществляют раствором серной кислоты концентрацией в диапазоне от 5 до 30%, предпочтительно - от 10 до 20%. Могут быть использованы такие же температуры, скорости потока и продолжительности процесса, как и при селективном элюировании железа.

Элюат никеля может быть обработан с целью удаления избытков кислоты при помощи задерживающей кислоту смолы или, предпочтительно - кислотных мембран. Могут быть также использованы и другие способы, такие как нейтрализация кислоты MgO или любой иной способ, известный специалистам в данной области техники. После этого никель может быть извлечен любым известным способом, таким как гидроксидное или сульфидное осаждение, а также электровыделение.

Отбросный раствор может быть частично отправлен назад на выщелачивание. Высокое содержание железа может способствовать снижению общего уровня выщелачивания железа и расхода кислоты.

Для выделения кобальта может быть использован любой известный в данной области техники способ, такой как осаждение сульфидом или осаждение гидроксидом. Вначале необходимо извлечь железо, также традиционными способами. Кислотные мембраны или задерживающие кислоту ионообменные смолы также могут быть использованы для извлечения кислоты перед осуществлением данной стадии.

Марганец может быть удален в результате контакта воздуха с раствором в насадочной колонне или любом другом оборудовании, усиливающем контакт воздуха с раствором. Другие способы, известные из соответствующей литературы, также могут быть использованы специалистами в данной области техники.

При использовании только MgO в качестве нейтрализующего агента также появляется возможность рециркулирования Mg и S. Конечный поток будет богат MgSO₄, который может быть кристаллизован кристаллизацией под давлением или традиционным выпариванием. Твердый MgSO₄ может быть отправлен в печь с углем или любым другим восстановителем для получения MgO и SO₂. MgO может быть использован в качестве нейтрализующего агента, a SO₂ может быть отправлен на кислотную установку.

Некоторые преимущества данного процесса заключаются в следующем:

- повышенная экстракция ценного металла, такого как никель и кобальт;

- улучшенная эксплуатация месторождения;

- снижение расхода кислоты;

- снижение расхода нейтрализующего агента;

- улучшенное схватывание пульпы;

- снижение расхода коагулянтов;

- отсутствие необходимости отделения сапролита/лимонита;

- более эффективное использование свободной кислотности в автоклаве.

Изобретение относится гидрометаллургии, а именно к очистке латеритно-никелевого выщелачивающего потока. В предложенном способе осуществляют регулирование рН раствора выщелачивания латерита, содержащего никель, до уровня, составляющего от 1,0 до 3,0, приведение в контакт раствора выщелачивания латерита, содержащего никель, с отрегулированным рН с ионообменной смолой, включающей бис-пиколиламиновую функциональную группу, для того чтобы селективно по сравнению с двухвалентным и трехвалентным железом адсорбировать никель и медь, и выделение никеля. Обеспечивается повышение экстракции металлов, снижение расхода реагентов. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки потока, полученного в результате выщелачивания латерита, содержащего никель, включающий следующие стадии:
предоставление раствора выщелачивания латерита, содержащего никель,
регулирование рН раствора выщелачивания латерита, содержащего никель, до уровня, составляющего от 1,0 до 3,0,
приведение в контакт раствора выщелачивания латерита, содержащего никель, с отрегулированным рН с ионообменной смолой, включающей бис-пиколиламиновую функциональную группу, для того чтобы селективно по сравнению с двухвалентным и трехвалентным железом адсорбировать никель и медь, и
выделение никеля.

2. Способ по п. 1, в котором рН указанного раствора выщелачивания доводят до уровня, составляющего от 1,5 до 2,0.

3. Способ по п. 1, в котором указанный раствор выщелачивания подают при температуре от 0°С до 100°С и при скорости потока, составляющей от 5 до 50 объемов слоев смолы в час.

4. Способ по п. 3, в котором указанный раствор выщелачивания подают при температуре от 20 до 70°С.

5. Способ по п. 3, в котором указанный раствор выщелачивания подают при скорости потока, составляющей от 5 до 25 объемов слоев смолы в час.

6. Способ по п. 1, в котором ионообменную смолу используют в противоточной непрерывной системе.

7. Способ по п. 1, который дополнительно включает стадию удаления твердых веществ до стадии регулирования рН.

8. Способ по п. 1, в котором, по мере того как указанный раствор выщелачивания проходит через ионообменную смолу, из него селективно по сравнению с двухвалентным и трехвалентным железом адсорбируются никель и медь.