Способ переработки никельсодержащих растворов Российский патент 2017 года по МПК C22B23/00 C22B3/44 

Описание патента на изобретение RU2621548C1

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к геотехнологии, и может быть использовано для извлечения никеля, кобальта, магния и марганца из растворов кучного выщелачивания окисленных никелевых руд.

Известен способ переработки никельсодержащих растворов (патент РФ № 2359048, МПК С22В 23/00, 3/40, опубликовано от 20.06.2009), включающий экстракцию никеля и кобальта ди-(2,4,4) триметилпентилдитиофосфиновой кислотой (Цианекс 301) в разбавителе в присутствии третичных аминов при молярном соотношении Цианекс 301 : третичные амины 1:(1,1-1,5) в воздушной атмосфере с последующей отмывкой экстракта от примесей и реэкстракцию серной кислотой (концентрация 200-250 г/дм3).

Недостатком данного способа является относительная дороговизна импортного реагента (Цианекс 301), повышенный расход серной кислоты на стадии реэкстракции, а так же необходимость предварительной стадии очистки для удаления примесей алюминия и железа в растворе выщелачивания.

Известен способ переработки никельсодержащих растворов (патент РФ № 2430172, МПК С22В 23/00, 3/08, опубликовано 27.09.2011), включающий экстракцию никеля из сульфатных никельсодержащих растворов с большим содержанием магния и кальция высшими изокарбоновыми кислотами (ВИК) в разбавителе в присутствии (1-фенил-1,3-декандиона), с последующей отмывкой экстракта от примесей кальция и магния раствором серной кислоты.

Недостатком данного способа является, прежде всего, необходимость предварительной нейтрализации раствора до рН 6 для дальнейшей переработки экстракцией, дороговизна реагентов (ВИК), а также необходимость предварительной очистки экстракта от примесей магния и кальция.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки никельсодержащего раствора для получения никелевого концентрата (патент РФ № 2352657, МПК С22В 23/00, С22В 3/44, опубликовано 20.04.2009), включающий нейтрализацию никельсодержащего раствора шламами гальванического производства до достижения рН 1-2,5 с последующей двухстадийной нейтрализацией полученного раствора кальцийсодержащим материалом: на первой стадии до рН 5,0-6,0, а на второй стадии с использованием в качестве кальцийсодержащего материала известкового молока до рН 8,5-9,5 и получение никелевого концентрата. В результате осуществления способа при обработке продуктивного раствора кальцийсодержащим материалом Са(ОН)2: на первой стадии при рН 5-6, получают гипсовый осадок, содержащий, (%): 3 Ni, 1,87 Cu, 2 Zn, 8,99 Fe, 0,51 Cr и 75% гипса, а затем при рН 8,5-9,5 с получают никелевый концентрат, содержащий 23,7% Ni.

Недостатками данного способа являются образование гипса в процессе нейтрализации, что в дальнейшем может потребовать дополнительных операций по перечистке оборудования и концентрата от осадков гипса, а также значительные потери никеля на первой стадии нейтрализации в результате совместного осаждения его с примесями алюминия.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков.

Техническим результатом данного способа является снижение потерь никеля на первой стадии очистки раствора от алюминия нейтрализацией, получение более богатых по никелю концентратов и последовательное селективное извлечение из раствора других ценных компонентов (Мn, Mg), пригодных для выплавки стали и ферросплавов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки никельсодержащих растворов, включающем последовательную постадийную обработку продуктивного раствора нейтрализующим реагентом путем регулирования его водородного показателя, при этом на первой стадии обработку продуктивного раствора ведут до достижения водородного показателя рН 5,0-5,5, а на второй стадии до достижения рН 8,5-9,5, согласно изобретению последовательную обработку раствора ведут щелочным реагентом, выбранным из группы, содержащей гидроксид натрия, водный раствор аммиака или карбонат натрия, а затем полученный продуктивный раствор дополнительно обрабатывают щелочным реагентом до достижения рН 10,0-12,5.

При этом в качестве продуктивного раствора переработке подвергают растворы кучного выщелачивания окисленных никелевых руд.

Последовательное трехстадийное осаждение металлов из растворов щелочными реагентами при различной величине водородного показателя (рН) и температуре около 25°С позволяет селективно извлечь из раствора алюминий, никель, кобальт, марганец и магний.

Величина водородного показателя (рН) на каждой стадии нейтрализации определяется начальными рН осаждения гидроокисей металлов. При рН<5 не происходит полной очистки продуктивных растворов от примесей алюминия, а при рН>5,5 происходит соосаждение алюминия и никеля; при рН<8,5 никель осаждается не полностью, а при рН>9,5 уже начинается осаждение Mg. Поддержание водородного показателя в диапазоне рН 10,0-12,5 позволяет достичь полного осаждения Mg и Mn из раствора.

Нейтрализацию продуктивного раствора проводили щелочными реагентами NaOH, NH4OH и Na2CO3, поскольку данные реагенты не образуют в ходе нейтрализации нерастворимых побочных соединений.

Данное изобретение прошло испытания в лабораторных условиях.

Пример 1.

Способ переработки во всех случаях осуществляли при температуре около 25°С.

Перерабатываемые растворы получены после перколяционного выщелачивания никеля из окисленных никелевых руд (ОНР) (табл. 1):

Сульфаты алюминия и железа на первой стадии обработки при рН 5,0-5,5 нейтрализуются раствором NaOH с получением гидратов алюминия и железа по реакции (1):

В ходе нейтрализации получен алюминийсодержащий осадок, %: 17 Al, 0,8 Ni, 0, 027 Со, 4,7 Mg, 0,8 Mn. Осадок после обжига содержит 25% Al и может быть пригоден для получения сплавов на основе алюминия.

На второй стадии при рН 8,5-9,5 осаждаются в основном никель, кобальт, а также частично марганец и магний. Полученные концентраты содержат, %: 37 Ni, 2,4 Со, 8,15 Mn, 5,58 Mg. Данные осадки после обжига содержат 50% Ni и пригодны для выплавки никеля, ферроникеля или комплексного ферросплава, содержащего никель и марганец.

Третью стадию осаждения проводили в диапазоне рН 10,0-12,5. Были получены марганцево-магниевые осадки, содержащие, %: 15 Mn, 45 Mg. Осадки после обжига содержат до 20% марганца и пригодны для использования в качестве легирующих элементов при выплавке сталей.

Пример 2.

В качестве щелочного реагента был использован водный раствор аммиака. Осаждали металлы из растворов следующего состава (табл. 2) по реакции (2):

Осаждали гидроксиды металлов добавлением NH4OH последовательно в три стадии: рН 5,5, рН 9-9,5 и рН 10-11.

В диапазоне рН 5,5, при температуре 25°С из растворов осадили примеси Al и Fe. Получили порошкообразный осадок, с повышенным содержанием алюминия (табл. 3). Содержание других элементов в осадке было сравнительно ниже, чем при осаждении щелочью.

Данный осадок после обжига содержит до 45% Al и может быть использован при выплавке сплавов на основе алюминия.

На второй стадии осаждения при рН 9,0-9,5 нейтрализуются главным образом сульфаты никеля, кобальта, а также частично марганца и магния. Полученные гидратные осадки содержат, %: 37 Ni (среднее 30%), до 4 Со, 23,2 Mn, 10,1 Mg. Данные осадки после обжига содержат около 50 % Ni и пригодны для получения различных металлов и сплавов.

Третью стадию осаждения проводили в диапазоне рН 10,0-11,0. Были получены марганцево-магниевые осадки, содержащие, %: 19 Мn, 26 Mg. Полученные после промывки и обжига осадки содержат 25% Mn и ~ 45% Mg и пригодны для использования в качестве легирующих элементов при выплавке сталей.

Пример 3.

В качестве осадителя был использован раствор соды. Осаждали гидраты металлов из растворов следующего состава (табл. 4) по реакции (3):

Осаждали металлы добавлением раствора Na2CO3 последовательно в 3 стадии: рН 5,0, рН 8,5-9,5 и рН 10,0-10,5.

При рН 5,0 из растворов осадили примеси Al и Fe. Получили порошкообразный осадок, с повышенным содержанием алюминия (табл. 5). Содержание других элементов в осадке было сравнительно ниже, чем при осаждении NaOH.

Данный осадок после обжига содержит до 35% Al, который предполагается направить на выплавку сплавов на основе алюминия.

На второй стадии осаждения при рН 8,5-9,5 нейтрализуются главным образом сульфаты никеля, кобальта, а также частично марганца и магния. Полученные концентраты содержат, %: 58,6 Ni, 1,3 Со, 10,3 Mn, 8,7 Mg.

Данные осадки после обжига содержат до 70% Ni и пригодны для выплавки ферроникеля, никеля или сплавов на его основе.

Третью стадию осаждения проводили в диапазоне рН 10,0-10,5. Были получены марганцево-магниевые осадки, содержащие, %: 55,85 Мn, 12,2 Mg. Полученные осадки после обжига содержат до 70% Mn, до 18% Mg и пригодны для использования в качестве легирующих добавок при выплавке сталей.

Все варианты предложенного способа гидролитической переработки растворов могут быть применены на практике. Осадки, полученные во всех трёх из приведенных примеров, содержат, %: Al 25-45%; Ni 50-75; Mn 20-70, Mg 20-45.

Похожие патенты RU2621548C1

название год авторы номер документа
Способ переработки сульфатных никельсодержащих растворов 2018
  • Халезов Борис Дмитриевич
  • Гаврилов Алексей Сергеевич
RU2674538C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА 2007
  • Орлов Станислав Львович
  • Басков Дмитрий Борисович
RU2352657C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА, ИЗ ОКИСЛЕННЫХ РУД 2013
  • Басков Дмитрий Борисович
  • Бычков Алексей Галактионович
RU2568223C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД 2015
  • Рыбкин Сергей Георгиевич
  • Аксёнов Александр Владимирович
  • Сенченко Аркадий Евгеньевич
  • Гринкевич Александр Викентьевич
RU2596510C1
Способ извлечения никеля из окисленных никелевых руд 2016
  • Халезов Борис Дмитриевич
  • Гаврилов Алексей Сергеевич
  • Крашенинин Алексей Геннадьевич
  • Зеленин Евгений Александрович
RU2618595C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ НИКЕЛЬ И ПРИМЕСИ МЕТАЛЛОВ 2007
  • Орлов Станислав Львович
  • Плышевский Юрий Сергеевич
  • Басков Дмитрий Борисович
RU2363661C2
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРПЕНТИНИТА 2007
  • Фрейдлина Руфина Григорьевна
  • Овчинникова Надежда Борисовна
  • Гулякин Александр Илларионович
  • Сабуров Лев Николаевич
  • Ряпосов Юрий Анатольевич
RU2356836C1
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ СУЛЬФИДНОГО КОНЦЕНТРАТА НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА ИЗ СЕРНОКИСЛОТНЫХ РАСТВОРОВ 2005
  • Орлов Станислав Львович
  • Басков Дмитрий Борисович
RU2281978C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД 2013
  • Калиниченко Иван Иванович
  • Вайтнер Виталий Владимирович
  • Молодых Александр Станиславович
  • Шубин Василий Николаевич
RU2532871C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННОЙ НИКЕЛЬ-, КОБАЛЬТ-, ЖЕЛЕЗО-, МАГНИЙСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ 2009
  • Нестеров Юрий Васильевич
  • Канцель Алексей Викторович
  • Канцель Антон Алексеевич
  • Канцель Владимир Алексеевич
  • Летюшов Александр Александрович
  • Лихникевич Елена Германовна
RU2393250C1

Реферат патента 2017 года Способ переработки никельсодержащих растворов

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к способу переработки никельсодержащих растворов. Способ включает последовательную постадийную обработку продуктивного раствора нейтрализующим реагентом для осаждения металлов путем регулирования водородного показателя раствора. При этом на первой стадии обработку продуктивного раствора ведут до достижения водородного показателя рН 5,0-5,5, а на второй стадии до достижения рН 8,5-9,5. Последовательную обработку раствора ведут щелочным реагентом, выбранным из группы, содержащей гидроксид натрия, водный раствор аммиака или карбонат натрия. После второй стадии раствор дополнительно обрабатывают до достижения рН 10.0-12,5. При этом в качестве исходного продуктивного раствора переработке подвергают растворы кучного выщелачивания окисленных никелевых руд. Техническим результатом является снижение потерь никеля и последовательное селективное извлечение других ценных компонентов. 1 з.п. ф-лы, 5 табл., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 621 548 C1

1. Способ переработки никельсодержащих растворов, включающий последовательную постадийную обработку продуктивного никельсодержащего раствора нейтрализующим реагентом для осаждения металлов путем регулирования водородного показателя продуктивного раствора, при этом на первой стадии обработку ведут до достижения водородного показателя раствора рН 5,0-5,5, а на второй стадии до достижения рН 8,5-9,5, отличающийся тем, что последовательную обработку раствора ведут с использованием в качестве нейтрализующего реагента щелочного реагента, выбранного из группы, содержащей гидроксид натрия, водный раствор аммиака и карбонат натрия, а после второй стадии обработки раствор дополнительно обрабатывают щелочным реагентом до достижения рН раствора 10,0-12,5.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве продуктивного раствора переработке подвергают растворы кучного выщелачивания окисленных никелевых руд.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2621548C1

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА 2007
  • Орлов Станислав Львович
  • Басков Дмитрий Борисович
RU2352657C2
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ СУЛЬФИДНОГО КОНЦЕНТРАТА НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА ИЗ СЕРНОКИСЛОТНЫХ РАСТВОРОВ 2005
  • Орлов Станислав Львович
  • Басков Дмитрий Борисович
RU2281978C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЯ И КОБАЛЬТА 2001
  • Басков Д.Б.
  • Плеханов С.В.
  • Орлов С.Л.
  • Середа Г.А.
RU2182187C1
WO 2005116281 А1, 12.05.2005
US 5178842 А, 12.01.1993
JP 54042327 А, 04.04.1979.

RU 2 621 548 C1

Авторы

Халезов Борис Дмитриевич

Гаврилов Алексей Сергеевич

Зеленин Евгений Александрович

Даты

2017-06-06Публикация

2016-03-03Подача