СПОСОБ СЕРНОКИСЛОТНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ БОГАТОГО НИКЕЛЕВОГО ШТЕЙНА Советский патент 1970 года по МПК C22B3/04 

Изобретение относится к гидрометаллургии никеля и кобальта, в частности, к способам окислительного выщелачивания богатого по содержанию никеля штейна, содержащего небольщие количества кобальта, меди, железа, а также благородные металлы. Известные способы выщелачивания такого штейна преследуют цель перевести в сернокислый раствор цветные металлы и предусматривают обработку измельченного штейна в водном растворе серной кислоты под давлением кислорода и при повышенной температуре, причем процесс проводят в одну стадию. Благородные металлы, содержавшиеся в щтейне, в основном переходят в кек от выщелачивания, а раствор сульфатов никеля и кобальта очищают от примесей меди и железа и затем перерабатывают тем или иным способом с получением отдельно никелевой и кобальтовой продукции. Однако известный способ неприменим для переработки штейна, загрязненного примесями мышьяка или сурьмы, или обоих элементов одновременно, даже если их содержание составляет, например 0,1%, поскольку они переходят в раствор, и если их не удалить, загрязняют в последующем конечный никелевый продукт особенно в случае получения никелевого порошка восстановлением водородом из раствора. Вместе с тем, известный способ выщелачивания становится непригодным для промышленного использования и в сочетании с известными способами глубокой очистки никелевых растворов от мышья ка и сурьмы, так как при переработке богатых никелем расгворов с ловышешюй концентрацией этих лрлмесей продолжительность такой очистки, трудность достижения ее требуемой глубины и плохая фильтруемость осадков, содержащих мышьяк и сурьму вместе с основными солями никеля, делают процесс нерентабельным. Целью данного изобретения является создание такого способа выщелачпвания никелевого штейна, который обеспечил бы получение растворов с низкой концентрацией мышьяка и сурьмы уже в самом окислительном процессе при одновременном повышении эффективности процесса выщелачивания. Эта цель достигается использованием способа сернокислотного выщелачивания богатого никелевого штейна, отличия которого заключается в том, что выщелачивание штейна проводят в две стадии при температуре не ниже 121°С, парциальном давлении кислорода не ниже 0,7 кг/см и общем содержании серы в суспензии обрабатываемого штейна не ниже стехиометрического количества для образования сульфатов никеля, кобальта и меди, причем на вторую стадию направляют отделенный от раствора нерастворенный остаток от первой стадии выщелачивания, которую заканчивают при рН от 3,5 до 5,5. Таким образом получают никелевые растворы с низкой концентрацией нежелательных примесей и достигают высокой эффективности процесса выщелачивания в результате уменьщения суммарного реакционного объема, необходимого для обработки единицы массы щтейна в единицу времени. РТсходный штейн, после измельчения до крупности 80% минус 325 мещ смещивают с водным раствором серной кислоты, получая суспензию с содержанием от 20 до 40% твердого. Серную кислоту добавляют в таком количестве, чтобы общее содержание серы в суспензии (пульпе) было не ниже стехиометрически необходимого для образования сульфатов никеля, кобальта и меди. Так поступают и в случае приготовления пульпы для второй стадии выщелачивания. При расчете добавки серной кислоты учитывают, соответственно, состав исходного щтейна и нерастворенного остатка первой стадии. Предпочтительно, общее содержание серы в пульпе обеих стадий должно соответствовать атомному отношению серы к цветным металлам в пределах от 1,05 до 1,20. Пульпу выщелачивают в первой стадии при температуре от 121 до 177°С, предпочтительно от 135 до 149°С, и парциальном давлении кислорода в пределах от 0,7 до 7,3 к.г1см, предпочтительно от 1.4до 7,3 KZICAfl. В ходе первой стадии выщелачивания необходимо регулировать величину рН выходящей пульпы что достигается изменением продолжительности процесса. В начале процесса происходит взаимодействие серной кислоты с металлической фазой, имеющейся в самом щтейне, и рН увеличивается. В дальнейщем развиваются реакции окисления сульфидов металлов, в том числе сульфида железа. Получающийся ферросульфат окисляется до феррисульфата, а последний гидролизуется, высвобождая серную кислоту, и рН уменьщается. Процесс прекращают при рН от 3.5до 5,5, предпочтительно от 4,5 до 5,0. В первой стадии в раствор переходит 70-75% никеля, а основная масса меди, мышьяка и сурьмы остаются в нерастворенном остатке. Последний отделяют от раствора известными способами, например фильтрацией, и выщелачивают во второй стадии, переводя в раствор недоизвлеченные ранее никель и кобальт, а также часть меди, причем переход примесей мыщьяка и сурьмы в раствор здесь незначительный, несмотря на то, что их содержание в твердом материале в несколько раз стало выше, чем в исходном щтейне, и что режим второй стадии выщелачивания практически совпадает с режимом обычного одностадийного процесса. В двухстадийном процессе в раствор переходит по крайней мере в пять раз меньще мыщьяка и сурьмы, чем при выщелачивании такого же штейна и при тех же условиях, но в одну стадню. Растворы, полученные в первой и второй тадиях выщелачивания, подвергают глубокой чистке от примесей известными способами, как например, медь осаждают сероводородом или никелевым порошком, а железо выделяют совместно с остатками мыщьяка и сурьмы с помощью аммиака и воздуха. Глубокая очистка иикелевых растворов от мыщьяка и сурьмы основана на получении руднораствооимых соединений - арсенатов и стибнатов железа, образующихся в окислительных условиях при взаимодействии этих примесей с железом, содержащимся в самом штейне или вводимым извне, в растворе, близком к нейтральному. За счет того, что двухстадийный процесс выщелачивания обеспечивает минимальный переход мыщьяка и сурьмы в раствор, продолжительность такой глубокой очистки резкО сокращается. Кроме того, раствор от первой стадии выщелачивания может быть получен с настолько низкой концентрацией примесей, что его не обязательно подвергать последующей глубокой очистке и можно направлять непосредственно на извлечение никеля и кобальта. Результаты укрупнеино-лабораторных испытаний нового способа двухстадийного выщелачивания, проведенных со штейном, измельченным до крупности 83% минус 325 меш, следующего состава в % (по массе): иикель 70,9, кобальт 0,54, медь 2,33, железо 1,10, сера 23,8 и мыщьяк 0,5. Пример 1. В водную суспензию щтейна с Ж : Т 5 : 1 добавляют серную кислоту, чтобы получить атомное отнощение серы к цветным металлам в суспензии равное 1,17. Выщелачивание ведут в одиу стадию при 135°С и парциальном давлении кислорода 1,4 кг/сл1- в течение 60 мин. В конце этого периода времени рН раствора составляет 1,4, а извлечение в раствор достигает, %: никеля 90,7; кобальта 77,8; меди 12,1 и мышьяка 58,6. Пример 2. Такую же суспензию, но с атомным отнощением серы к цветным металлам 1,13, обрабатывают при таких же температуре и давлении кислорода, как и в примере 1, в две стадии. Первую стадию заканчивают через 20 мин. при рН 4,5. После отделения нерастворенного остатка щтейна получают раствор с содержанием, г/л: никеля 1,06, кобальта 0,8, меди 0,005, железа 0,07 и .мышьяка 0,022. Нерастворенный остаток содержит 1,97% мышьяка. Этот остаток выщелачивают свежим раствором серной кислоты, количество которого берут в 2,6 раза меньше чем в первой стадии, причем все параметры выщелачивания оставляют неизмененными. В конце второй стадии выщелачивания продолжительностью 60 мин кислотность раствора соответствует 1,3, а его состав включает, г/л: никеля 71,0; кобальта 0,7; меди 0,8; железа 0,4 и мышьяка 0,16. Суммарное извлечение в обеих стадиях составляет, %: никеля 99,6; кобальта 98,2; меди 13,3 и мыщьяка 8,5.

Примеры показывают преимущества двухстадийиого выщелачивания пе только в отнощении мышьяка, но и в отнощении эффективности самого процесса выщелачивания, поскольку в двухстадийиом процессе на каждую единицу реакционного объема в единицу времени извлекается цветных металлов в 1,65 раза болыпе, чем при известном способе.

Кроме того, при глубокой очистке раствора лосле выщелачивания содержание мыщьяка в растворе снижается до допустимой величины очень быстро, если исходный раствор был с низким его содержанием, характерным для двухстадийного выщелачивания, но при очистке раствора со сравнительно высоким содержанием мыщьяка, соответствующим одностадийному известному процессу, удалить из раствора мыщьяк в течение приемлемого времени не удается.

Предложенный способ позволяет оставить основную массу мышьяка и сурьмы в кеке от выщелачивания и поэтому резко снизить объем апиаратуры и затраты при последующей глубокой очистке полученпых растворов. Одновременно с этим он приводит к существенному повыщению эффективности нроцесса

выщелачивания, как такового, что также позволяет повысить технико-экономические показатели переработки никелевого штейна.

Предмет изобретения

Способ сернокислотного выщелачивания цветных металлов из богатого никелевого щтейна, содержащего железо, при повышенных температуре и давлении кислорода с последующей переработкой полученного раствора и кека, содержащего благородные металлы, известными способами, отличающийся тем, что, с целью уменьщения загрязнения раствора нримесями мышьяка и сурьмы и повышения эффективности процесса выщелачивания, выщелачивание штейна проводят в две стадии при температуре ие ниже 121°С парциальном давлении кислорода не ниже 0,7 кг/см и общем содержании серы в суспензии обрабатываемого щтейна не ниже стехиометрического количества для образования сульфатов никеля, кобальта и меди, причем на вторую стадию направляют отделенный от раствора нерастворенный остаток от первой стадии выщелачивания, которую заканчивают при рП от 3,5 до 5,5.