Способ извлечения никеля и кобальта из водных растворов Советский патент 1977 года по МПК C22B23/04 

Изобретение относится к металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к гидрометаллургии никеля и кобальта, и может быть использовало при выделении указанных металлов из растворов от выщелачивания рудных концентратов и промпродуктов, а также из раствора после сорбции и экстракции, растворов от иикешироваяия и др. Известен способ, согласно которому никелевый порошок высокой степени чистоты получают из растворов хлористых, сернокислых или других солей никеля цементации при помощи металлов, более электроотрицательных, чем иикель, например алюминия. Цементацию осуществляют при 85-95°С и подкислении растворов до рН 1-3. Способ осуществим только для растворов с исходной концентрацией более 50 г/л никеля. При этом вспо.мотательный металл - алюминий обладать специфическим гранулометрическим составом и развитой удельной поверхностью, обеспечивающими приемлемую скорость и другие необходимые показатели процесса. Алюминиевый порошок должен иметь крудность частиц менее 40 мкм, игольчатую структуру частиц и обработанную специальными реагентами поверхность. Подготовка алюминиевого порощка заключается в его измельчении и одповременном снятии пассивирующей поверхность пленки окислов за счет введения органической добавки, а та-кже хлор-иона в виде соляной кислоты или хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Известный способ имеет следующие недостатки. Для дементадии используют тонкий алюминиевый порощок, что усложняет и удорол ает процесс. Аппаратура должна быть коррозионно стойкой, так как используют хлор-ион. Использование порощков высокой дисперсности связало с повышением взрыво- и пол ароопасности. Кроме того, известный способ применим только для никелевых растворов с исходной концентрацией никеля более 50 г/л, необходимо подкисление раствора серной, соляной или органическими кислотами, что ограничивает возмолсности процесса. Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса извлечения никеля и кобальта из растворов их солей любой концентрации, содержащих примеси л елеза и цинка. Поставленная цель достигается тем, что .процесс ведут при 100-180°С, рН раствора 2,0-5,0 и давлении на 1-7 атм выше уор тости паров воды. Вторая цель - получение никеля с низким содерл анием кобальта-достигается тем, что процесс ведут при 140-160°С, рН раствора 2,0-3,8 и избытке алюминия, равном одно - двухкратному к стехиометрии.

Пример 1. К 0,5 л сульфатного раствора, содержащего (г/л) 46,5 никеля и 5,74 железа, добавляют 21,6 г алюминиевого иорошка крупностью 0,4-1,0 мм, 11,6 г углекислого кальция и выдерживают смесь в автоклаве, перемешивая при 160°С и общем давлении 8- 8,5 атм в течение I ч. Отфильтроваиный лосле охлаждения раствор имеет состав, т/л: 0,37 никеля, 5,4 железа и 0,2 алюминия. Извлечение никеля из раствора составляет 99,2%, причем магнитная фракция содержит (%) 7,2иикеля, 0,15 железа, 0,28 серы и около 28,0 металлического алюминия, при извлечении в нее в форме металла более 97% никеля. После обработки магнитной фракции 18%-ным растворо.м едкого натра получают продукт, содержащий 98,8% никеля и 0,02% серы, отвечающий требованиям ГОСТа на никель марки П-3.

Пример 2. 1 л сульфатного раствора состава, г/л: 46,6 никеля, 2,41 кобальта, 1,5 меди, 1,9 железа смещивают с 50 г алюминиевого порощ.ка и нагревают в автоклаъе .при перемещивании в течение 30 мин, при температуре около 180°С и общем давлении 13- 13,5 атм.

Конечный раствор содержит (г/л) 0,34 никеля, 0,025 кобальта.

Извлечение никеля и кобальта в магнитную

фракцию осадка составляет более 99% и бо-лее 92% соответственно.

Пример 3. К 1 л сульфатного раствора состава, г/л: 46,6 никеля, 2,41 кобальта, 1,5 меди, 1,9 железа добавляют 720 т гранулированного алюминия (средний диаметр гранул 5-10 .мкм), выдерживают в автоклаве при перемещивании, температуре около 150°С и общем давлении 6,5-7,3 атм око.ло 1 ч. Конечный раствор содержит 2,7 г/л никеля и 2,2 г/л кобальта.

В магнитную фракцию состава, %: 65,7 никеля, 0,4 кобальта, 2,2 меди, 0,14 железа извлекается около 90% никеля и менее 10% коба.льта.

Пример 4. К 1 л сульфатного раствора, содержащего 55,5 г никеля, добавляют 25 ir алюминиевого порощка крупностью около 1 мм и выдерживают в автоклаве .при перемешивании в течение 1 ч при 150°С и общем давлении 9,8-10,2 атм. Конечный раствор содержит 3,1 г/л никеля, магнитная фракция содержит (%) 90,8 никеля, 0,83 серы, менее 0,1 алю.миния. После репульпации в растворе соды получают продукт с содерл анием никеля 99,2%, отвечающий требованиям ГОСТа на никель марки П-3.

В таблице приведены примеры осуществлепия предлагаемого способа.

1)Без добавки хлор-иона или других депассиваторов.

2)Состав после репульпации в растворе едкого натра.

Гидролиз солей алюминия, происходящий во время Процесса Цементации, -приводит к образованию свободной кислоты, которая частично растворяет алюминий, вызывая новьинение расхода последнего. Чтобы избежать этого, образующуюся кислоту нейтрализуют известняком или доломитом, поддерживая рП раствора в диапазоне 2,0-5,0.

Способ позволяет иснользовать в качестве осадителя различные виды дешевого низкосортного алломиния - стружку, лом, пластины, отходы алю.миниевого производства.

Предлагаемым способо.м извлекают никель и кобальт в элементарной форме из растворов их со.лей любой концентрации, В том числе содержащих такие примеси, как железо и цинк.

Для отделения цементного никеля от продуктов гидролиза 11 нейтрализации применяют магнитную сепарацию.

Магнитную фракцию репульпируют в растворё соды или щелочи для удаления остатков непрореагироваВШего алюминия, что обеспечивает получение .продукта, удовлетворяющего требованиям ГОСТа на металлургический никель. Как следует из приведенных в таблице примеров, температура 100°С и избыточное давления 1 атм являются граничными условиями протекания -процесса цементации. При температуре 140-180°С процесс идет с удовлетворительной скоростью. Повышение температуры выше 180°С увеличивает скорость процесса, но развиваются вторичные вредные явления (например, растворение цементного осадка, что ведет к увеличению расхода алюминия) и значительно возрастает общее давление, что в свою очередь ведет к удорожанию аппаратуры. 6 Формула изобретения 1.Способ извлечения никеля и кoбaльta из водных растворов цементацией металлическим алюминием лри нагревании, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, цементацию ведут при 100- 180°С, рН раствора 2,0-5,0 и давлении на 1-7 атм выше упругости паров воды. 2.Способ цо п. 1, отличающийся тем, что, с целью цолучения никеля с низким содержанием кобальта, цементацию ведутцри 140- 160°С, рН раствора 2,0-3,8 и избытке алюминия, равном одно-двухкратному к стехиометрии. Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе 1. Патент Франции № 2057327, кл. С 22Ь 23/00, 21.05.71.