CS237009B1 - Způsob zpracování železitých kalů s obsahem niklu po výrobě nikelnatých solí - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu zpracování železitých kalů s obsahem niklu po výrobě nikelnatých solí.

Při výrobě nikelnatých solí z kovového niklu, kysličníku nikelnatého, uhličitanu nikelnatého, popřípadě jiných surovin rozpouštěním v kyselinách je nutno surové roztoky solí zbavit příměsí železa a hliníku. Tato operace se zpravidla provádí tak, že se nejprve provede neutralizace surového roztoku nikelnaté soli k pH 4 až 4,2 a pak se za míchání při zvýšené teplotě 40 až 80 °C přidává oxidační činidlo, například peroxid vodíku. Během této operace se vysráží hliník ve formě hydroxidu hlinitého a železo se zoxiduje na trojmocné a vysráží se ve formě hydratovaného kysličníkku železitého. Sraženiny se pak oddělí z reakční směsi filtrací. Pevné podíly zachycené při této filtraci — železité kaly — však obsahují až 25 % niklu, počítáno na sušinu, neboť jednak při neutralizaci vznikají i nerozpustné uhličitan, hydroxid, popřípadě zásaditý uhličitan nikelnatý, které se oddělí z roztoku spolu se sloučeninami železa a hliníku, jednak se nikl sorbuje na povrch kysličníku železitého a hydroxidu hlinitého, takže se z filtračního koláče jen obtížně a nedokonale vymývá.

Pro získání niklu obsaženého v železitých kalech bylo navrženo několik postupů. Prvním z nich je hutní zpracování těchto kalů. Tento proces je však energeticky velmi náročný. Druhým způsobem — vyluhováním kalů vodou — se získá část niklu vázaná v kalech sorpcí. Výtěžky se pohybují v rozmezí 30 až 40 % počítáno na celkový obsah niklu v kalech. Navíc je nikl získáván ve formě zředěných roztoků, jejichž další zpracování by bylo náročné, zejména z hlediska spotřeby energie. Třetí způsob zpracování železitých kalů je v podstatě na přesrážení kalů. Kaly jsou buď částečně, nebo úplně rozpuštěny za horka v příslušné kyselině, pH reakční směsi pravováno uhličitanem nikelnatým, reakční směs oxidována peroxidem vodíku a filtrací odděleny nově vzniklé kaly. I když je při použití tohoto způsobu získáváno 60 až 70 °/o niklu přítomného v původních kalech, vznikají znovu kaly s vysokým obsahem niklu. Kromě toho jsou v procesu opětovně spotřebovávány suroviny používané při čištění surového roztoku nikelnaté soli. S ohledem na surovinovou a energetickou náročnost, vysokou pracnost a nízkou výtěžnost navržených postupů, nejsou tyto postupy většinou realizovány a železité kaly jsou ukládány na skládku odpadů.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje, popřípadě snižuje způsob zpracování železitých kalů s obsahem niklu po výrobě nikelnatých solí podle vynálezu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že vodná suspenze železitých kalů s obsahem niklu, obsahující 20 až 50 % sušiny, se okyselí minerální kyselinou k pH 1 až 2, za stálého míchání se zahřívá na teplotu 70 až 100 °C po dobu 1 až 3 hodin a pak se upraví pH reakční směsi na hodnotu 3,9 až 4,5 dalšími podíly kalů, přidávanými po dosažení pH reakční směsi 3 až 4 v nejméně patnáctiminutových intervalech.

Účinkem kyseliny na suspenzi kalů dojde k rozpouštění hydroxidů, popřípadě uhličitanů železitého, hlinitého, nikelnatého a zbytků nezreagovaných podílů původní suroviny. Během dávkování kalů po zahřívání v kyselém prostředí se nejprve kaly rozpouští v nadbytečné kyselině a po té v intervalu pH 3 až 4 dochází k reakci mezi hydroxidem, respektive uhličitanem nikelnatým přítomným v přidávaných kalech a příslušnou železitou solí, přítomnou v reakční směsi, podle rovnic:

Fe2(SOá)3 + 3NÍCO3 = Fe2^!(CO3j3 + 3NÍSO4 nebo

2FeCl3 + 3Ni(OH ]2 + XHzO = 3NÍCÍZ + + FezCú. XH2O + 3H2O nebo

5Fe2(SO4)3 + 3/NÍCO3. 3Ni(0H)2/ + 3XH2O = — 15 N1SO4 + 2 Fez(CO3)3 + 3 Fe2O3 . XH2O + + 9 H2O.

Přitom není třeba reakční směs oxidovat peroxidem vodíku ani jiným oxidačním činidlem, neboť oxidace všech přítomných látek proběhla již při vzniku železitých kalů s obsahem niklu a při jejich zpracování ani neprobíhá žádný redukčně-oxidační proces, při němž by tyto látky, zejména sloučeniny železa, mohly být zredukovány, ani tyto látky nepřicházejí do styku s látkami, které by je mohly redukovat. Vyššího účinku postupu podle vynálezu je dosaženo ve srovnání s postupem používajícím k úpravě pH reakční směsi, například uhličitanu nikelnatého, zejména proto, že na rozdíl od uhličitanu nikelnatého neobsahují kaly redukující látky a že při úpravě pH reakční směsi nemůže dojít k lokálním krátkodobým přechodům pH do neutrální až alkalické oblasti.

Po dosažení pH 3,9 až 4,5 veškeré rozpuštěné soli železa a hliníku přecházejí v reakční směsi do pevné fáze a ve fázi kapalné zůstávají rozpuštěny pouze příslušné soli niklu. Pevné podíly — druhotné železité kaly — se oddělí filtrací od kapalné fáze a filtrační koláč se promyje vodou.

Získané originální roztoky nikelnatých solí jsou z hlediska obsahu rozpustných nečistot velmi čisté, obsahují až 200 g niklu v 1 litru a lze je zpracovat na pevné produkty běžnými způsoby. Zředěné roztoky získané při promývání lze použít buď k přípravě suspenze železitých kalů s obsahem niklu, nebo jako předlohy místo vody při rozpouš5 tění nikelnatých surovin v kyselinách. Druhotné železité kaly lze z části nebo úplně použít k úpravě pH reakční směsi.

Příklad 1

Do nádoby na 8 litrů bylo předloženo 4000 g suspenze železitých kalů s obsahem 8,21 % niklu a 35,4 % sušiny. K suspenzi bylo přidáno 1000 ml kyseliny chlorovodíkové s obsahem 31 % HCI, reakční směs zahřátá na teplotu 95 °C a při této teplotě udržována po dobu 1 hodiny, za stálého míchání. Hodnota pH byla v průběhu této doby upravena třemi přídavky kyseliny chlorovodíkové po 50 ml. Pak byla k reakční směsi přidávána suspenze kalů ve čtyřech podílech 1000 g, 1000 g, 500 g, 150 g. Po přidání posledního podílu neklesla hodnota pH reakční směsi během 30 minut pod 4. Reakce byla ukončena, reakční směs zfiltrována na nuči a filtrační koláč promyt 2 litry vody. Originální roztok a promývací vody byly jímány odděleně. Bylo získáno 2530 ml originálního roztoku s obsahem 189 g niklu v 1 litru, 2280 ml promývacích vod s obsahem 5,27 g niklu v 1 litru a 2250 g druhotných kalů. V originálním roztoku tedy bylo získáno 478,17 g niklu, v promývacích vodách 12,01 g niklu, celkem 490,18 g niklu, tj. 89,8 procenta niklu z původně nasazených 546,5 gramu niklu v 6650 g železitých kalů s obsahem niklu. Originální roztok obsahoval 0,059 % Fe, 0,013 % Al, 0,059 % Cu, počítáno na obsah niklu.

Příklad 2

Ve 2 litrech vody předložené do nádoby na 8 litrů bylo rozmícháno 2000 g železitých kalů s obsahem 12,5 % niklu a 72,4 % sušiny. K suspenzi bylo za stálého míchání přidáno 300 ml 96% kyseliny sírové, reakční směs zahřáta na teplotu 80 °C a při této teplotě míchána po dobu 3 hodin. V průběhu zahřívání bylo upraveno pH na hodnotu 1,2 přídavkem 25 ml 96% kyseliny sírové. Pak byla do reakční směsi přidávána suspenze železitých kalů, připravená rozmícháním 2000 g kalů ve 2 litrech vody. Suspenze byla přidána ve třech dávkách: 500 g, 500 g, 250 g, počítáno na původní kaly. Po přidání posledního podílu nekleslo pH reakční směsi během 20 minut pod hodnotu 4,4, reakční směs byla zfiltrována na nuči a filtrační koláč promyt 2 litry vody. Originální roztok a promývací vody byly jímány odděleně. Bylo získáno 3225 ml originálního roztoku s obsahem 113,18 g niklu v 1 litru a 2375 ml promývacích vod s obsahem 6,04 g niklu v 1 litru a 2980 g druhotných železitých kalů. V originálním roztoku tedy bylo získáno 365 g niklu, celkem 379,35 g niklu, tj. 92,27 % niklu z původně nasazených 411,13 g niklu ve 3250 g železitých kalů s obsahem niklu. Originální roztok obsahoval 0,050 % Fe, 0,011 % Al, 0,017 procenta Cu, 0,015 % Zn a 0,0004 % Pb, počítáno na niklu v roztoku.

Claims (1)

1. PREDMET

   Způsob zpracování železitých kalů s obsahem niklu po výrobě nikelnatých solí, vyznačený tím, že vodná suspenze železitých kalů s obsahem 20 až 50 % sušiny se okyselí minerální kyselinou k pH 1 až 2, za stálého míchání se zahřeje na teplotu 70 až ynalezu ·

   100 °C po dobu 1 až 3 hodin a pak se upraví pH reakční směsi na hodnotu 3,9 až 4,5 dalšími podíly suspenze železitých kalů přidávanými po dosažení pH 3 až 4 v nejméně patnáctiminutových Intervalech.