СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ ЛАТЕРИТОВЫХ РУД Российский патент 2017 года по МПК C22B23/00 C22B3/08 

Предпосылки изобретения

Традиционные способы выщелачивания для лимонитов требуют больших затрат кислоты, поскольку по большей части никелю и кобальту сопутствуют гидрооксидные железные минералы. Такие минералы представляют собой наиболее общий вид никелевых латеритов, что делает кучное или атмосферное выщелачивание невозможным. Для того чтобы получить доступ к никелю внутри гидрооксидных решеток, требуется высокий уровень растворения железа, что приводит к большим затратам кислоты. Такое растворение также разрушает минералы, снижая устойчивость возможной кучи. До настоящего времени единственным жизнеспособным вариантом являлась обработка латеритов методом HPAL, однако такой метод является не очень эффективным при использовании низкосортных или необогащенных руд.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой блок-схему процесса, предлагаемого настоящим изобретением.

Описание предпочтительных вариантов воплощения

Настоящее изобретение, представленное на фиг. 1, предлагает новый альтернативный процесс для лимонитов. В данном процессе используют равновесие сульфата железа(III) для снижения общих затрат кислоты и извлечения железа посредством разложения сульфатов железа(III) в определенных условиях. Решетка руды все еще остается разрушенной при растворении трехвалентного железа, однако легко образующийся сульфат железа(III) разлагается на оксид, регенерирующий кислоту, используемую для воздействия на другие элементы. Данный процесс разделен на три стадии: (i) сульфатирование; (ii) селективный пиролиз и (iii) селективное растворение.

Во время стадии сульфатирования руду обрабатывают всем объемом серной кислоты без какой-либо сушки. Для ускорения процесса сульфатирования используют природную влагу руды. При необходимости может быть осуществлена стадия сушки. Данную стадию делят на два этапа: (i) первый этап включает дозирование серной кислоты, a (ii) второй этап включает смещение равновесия. На первом этапе, как следует из названия, просто дозируют необходимое для обработки руды количество кислоты. На данном этапе происходит следующая реакция с трехвалентным железом:

Fe₂O₃+6H₂SO₄ → 2Fe(HSO₄)₃+3Н₂О (1)

Второй этап смещения равновесия необходим для смещения реакции сульфатирования в сторону сульфата железа(III). Известно, что данному процессу способствует повышенная температура. По этой причине материал подвергают термической обработке при температуре от 50 до 400°С, предпочтительно от 150 до 250°С. Данный процесс включает следующую реакцию.

2Fe(HSO₄)₃+Fe₂O₃ → 2Fe₂(SO₄)₃+3Н₂О (2)

Количество серной кислоты, дозируемой на втором этапе, должно быть достаточным для разрушения минеральных решеток и обнажения целевых элементов, таких как никель и кобальт. Количество кислоты должно составлять от 10 до 600 кг на тонну руды, предпочтительно от 50 до 300 кг/т.

Вторая стадия представляет собой селективный пиролиз. Для разложения сульфата железа(III) на триоксид серы и гематит вновь используют повышенную температуру. Вновь сформировавшийся SO₃ легко воздействует на другие элементы, такие как никель. Температура, необходимая на данной стадии, составляет от 400 до 1000°С, предпочтительно от 500 до 700°С.

Fe₂(SO₄)₃ → Fe₂O₃+3SO₃ (3)

NiO+SO₃ → NiO₄ (4)

Суммарная реакция является следующей:

Fe₂(SO₄)₃+3NiO → Fe₂O₃+3NiSO₄ (5)

После разложения сульфата железа(III) на гематит и извлечения целевых металлов из решетки руды осуществляют третью стадию, т.е. селективное растворение, переносящее никель, кобальт и другие элементы в раствор, обеспечивая сохранение железа в виде оксида. Стадию растворения осуществляют при температуре от 15 до 100°С, предпочтительно от 25 до 90°С, при диапазоне рН от 1 до 5, предпочтительно от 1,5 до 4. Пульпа легко фильтруется, поскольку большая часть твердых веществ представляет собой оксиды, а не гидроксиды.

Перед использованием в способе согласно настоящему изобретению размер фракций руды должен составлять менее 2", предпочтительно менее 0,5 мм. Единственной причиной этого является желание избежать проблем с перемешиванием во время стадии растворения. Способ согласно настоящему изобретению достаточно гибкий для получения низкосортных руд, поскольку все необходимое оборудование имеет низкую капиталоемкость и требует небольших эксплуатационных расходов. Получаемый PLS (насыщенный выщелачивающий раствор) почти не содержит железа, что чрезвычайно облегчает последующий выбор.

Пример 1

Состав никелевой латеритовой руды:

Руду измельчают таким образом, чтобы ее частицы на 100% проходили через 0,5 мм ячейки. Образец сушат в течение 2 часов при температуре 110°С, а затем отвешивают 400 г упомянутой руды.

Упомянутый образец загружают в металлический реактор и к нему медленно добавляют 120 г 98% серной кислоты при механическом перемешивании, чтобы избежать образования агломератов. Сульфатированную массу переносят в циркониевый тигель, помещают в нагреватель и нагревают со скоростью 100°С в час до тех пор, пока температура не достигнет 700°С.

Через 2 часа предварительной термической обработки массу охлаждают и погружают в раствор, рН которого составляет от 2,5 до 4,0, Eh<600 mV, при температуре от 85°С до 95°С на 3 часа. После этого раствор фильтруют, остаток промывают, сушат и анализируют на представляющие интерес элементы. Результат извлечения составляет 71,8% кобальта, 84% никеля и 12,5% железа от первоначальных количеств, содержащихся в латеритовой руде.

Пример 2

Состав никелевой латеритовой руды:

После повторения описанной в примере 1 методики результат извлечения составляет 79,6% кобальта, 81,7% никеля и 6,4% железа от первоначальных количеств, содержащихся в латеритовой руде.

Пример 3

Состав никелевой латеритовой руды:

Руду измельчают таким образом, чтобы ее частицы на 100% проходили через 0,5 мм ячейки. Образец сушат в течение 2 часов при температуре 110ºС, а затем отвешивают 400 г упомянутой руды.

Упомянутый образец загружают в металлический реактор и к нему медленно добавляют 160 г 98% серной кислоты при механическом перемешивании, чтобы избежать образования агломератов. Сульфатированную массу переносят в циркониевый тигель, помещают в нагреватель и нагревают со скоростью 100ºС в час до тех пор, пока температура не достигнет 700ºС.

Через 4 часа предварительной термической обработки массу охлаждают и погружают в раствор, рН которого составляет от 1,8 до 3,0, Eh<450 mV, при температуре от 85°С до 95°С на 3 часа. После этого раствор фильтруют, остаток промывают, сушат и анализируют на представляющие интерес элементы. Результат извлечения составляет 92,8% кобальта, 87,8% никеля и 4,5% железа от первоначальных количеств, содержащихся в латеритовой руде.

УНИКАЛЬНЫЕ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ:

- повышенный уровень извлечения ценных металлов, таких как никель и кобальт;

- улучшенная эксплуатация месторождения;

- уменьшение расхода кислоты;

- уменьшение расхода нейтрализующего агента;

- улучшенное осаждение пульпы;

- уменьшение расхода флокулянтов;

- отсутствие необходимости отделения сапролита/лимонита.

Изобретение относится к способу извлечения металлов из латеритовых руд. Способ включает сульфатирование латеритовой руды для получения сульфата железа(III) в сульфатированной массе и селективный пиролиз сульфата железа(III) для разложения сульфата железа(III) на триоксид серы и гематит. Далее осуществляют растворение для получения оксида железа(III) и раствора, содержащего целевые извлекаемые металлы. Техническим результатом изобретения является снижение общего расхода кислоты и извлечение железа. 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

1. Способ извлечения металлов из латеритовых руд, включающий стадии:

(i) сульфатирование латеритовой руды для получения сульфата железа(III) в сульфатированной массе, и извлечение целевых металлов из минеральной решетки руды,

(ii) селективный пиролиз сульфата железа(III) для разложения сульфата железа(III) на триоксид серы и гематит, и

(iii) селективное растворение для получения оксида железа(III) и раствора, содержащего целевые извлекаемые металлы,

причем стадия сульфатирования (i) включает первый этап дозирования серной кислоты и второй этап смещения реакции сульфатирования в сторону образования сульфата железа(III).

2. Способ по п. 1, в котором второй этап сульфатирования осуществляют при температуре от 50 до 400°C.

3. Способ по п. 2, в котором второй этап сульфатирования включает дозирование от 10 до 600 кг серной кислоты на тонну руды, достаточное для разрушения минеральной решетки руды и обнажения целевых элементов.

4. Способ по п. 1, в котором стадию селективного пиролиза

(ii) осуществляют при температуре от 400 до 1000°C.

5. Способ по п. 1, в котором целевые металлы представляют собой никель и кобальт.

6. Способ по п. 1, в котором стадию селективного растворения (iii) осуществляют при температуре от 15 до 100°C.

7. Способ по п. 1, в котором стадию селективного растворения осуществляют при рН в диапазоне от 1 до 5.

8. Способ по п. 1, в котором после стадии селективного растворения (iii) осуществляют отфильтровывание содержащей оксид железа(III) твердой фазы от раствора, содержащего целевые металлы.

9. Способ по п. 8, в котором содержащий целевые металлы раствор представляет собой раствор, содержащий сульфат никеля.

10. Способ по п. 1, в котором латеритовая руда включает лимонит.

11. Способ по п. 1, в котором перед стадией сульфатирования руду измельчают до размера фракций менее 0,5 мм.

12. Способ по п. 1, в котором выщелачивающий раствор (PLS) по существу не содержит железа.