DE2832601A1

DE2832601A1 - Verfahren zum auslaugen von nickelhaltigen oxiderzen, die eisen und/oder aluminium enthalten

Info

Publication number: DE2832601A1
Application number: DE19782832601
Authority: DE
Inventors: Willem P C Duyvesteyn; Simon Otto Fekete; Dien Feng Shieh; Gordon Ralph Wicker
Original assignee: Amax Inc
Current assignee: Cyprus Amax Minerals Co
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1978-07-21
Publication date: 1979-02-08
Also published as: JPS5518524A; US4098870A; GB2004254A; BR7804698A; AU3823578A; FR2400563B1; CA1103039A; AU522560B2; GB2004254B; FR2400563A1

Description

Verfahren zum Auslaugen von nickelhaltigen Öxiderzen, die Eisen und/oder Aluminium enthalten

Die Erfindung bezieht sich auf die hydrometallurgische Behandlung von nickelhaltigen Oxiderzen und im spezielleren auf das Auslaugen solcher Erze mit Säure_o

Nickelhaltige Oxiderze, d.h. nickelhaltige Limonite und nickelhaltige Silikate, sind die größten möglichen Ausgangsmaterialien der Welt zur Gewinnung von Nickel und Kobalt. Die Unmöglichkeit, diese Erze durch herkömmliche Techniken, wie z. Bo durch das Schaum-Schwimmverfahren oder magnetische Trennung, aufzubereiten, läßt diese Erze im Vergleich mit Sulfiderzen, die mit bekannten Mitteln konzentriert werden können, wirtschaftlich nachteilig erscheinen,,

Ein Verfahren zur Gewinnung von Nickel und Kobalt aus Oxider-

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NACHQEF<EiCHT

zen ist das in Cuba bei Moa Bay durchgeführte Verfahren., Das Moa Bay-Verfahren enthält das Auslaugen mit Säure bei genügend hohen Temperaturen, so daß die Aluminium- und Eisensulfate praktisch unlöslich sind. Ein ständig auftretendes Problem bei diesem Verfahren ist die Ansammlung von Schlacke auf allen Teilen der Reaktionsgefäße, die der angesäurten Aufschlämmung ausgesetzt sind. In dem Maße, in dem sich die Schlacke ansammelt, wird die Kapazität des Autoklaven verringert und muß eventuell das Verfahren unterbrochen werden, um die Schlacke entfernen zu können_o

In den US-Patentschriften 3 773 891 und 3 809 54-9 und in der USSR-Patentschrift 256 264 werden Verfahren zum Auslaugen von Nickel aus oxidischen Erzen durch Exidieren von Pyriten zur Bildung von Schwefelsäure in situ beschrieben. Um die exotherme Natur der Oxidation von Pyriten zu nutzen, wird die Aufschlämmung von nickelhaltigem Oxiderz und Pyriten auf eine Temperatur vorerwärmt, die zur Initiierung der Oxidationsreaktxonen ausreicht, und wird die Aufschlämmung dann auf die Auslaugentemperatur durch die bei der Oxidation von Pyriten frei werdende Wärme erwärmt. In den US-Patentschriften wird angegeben, daß die vergleichensweise milden Aus1augenbedxngungen die Schlackenbildung verringern.

Die effektive Steigerung der Kapazität, die durch Verlängerung der Dauer zwischen Betriebssbillegungen zur Schlackenentfernung erreicht wird, wird jedoch durch die Zunahme der Verweil-

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dauer, die zur vollständigen Oxidation von Pyriten erforderlich ist, und die effektive Abnahme der Kapazität durch Verdrängung eines Teils des Erzes durch die Pyrite mehr als kompensierte Andere Kachteile dieser Verfahren sind die zusätzlichen Leitungsteile und Steuermechanismen, die zur Einhaltung der geeigneten Sauerstoffpartialdrücke für die Pyritoxidation erforderlich sindo Diese zusätzlichen Leitungs- und Steuereinrichtungen erhöhen sowohl die Anlage- als auch die Betriebskosten· Ein noch weiteres Problem bei diesen Verfahren besteht darin, daß die Atmosphäre über der Aufschlämmung zur Einhaltung der erforderlichen Sauerstoffpartikaldrücke kontinuierlich abgesaugt werden muß, so daß, auch wenn die Oxidation von Pyriten exotherm verläuft, das notwendige Absaugen der Atmosphäre das Gesamtverfahren endotherm macht.

Die Erfindung bezieht sich in allgemeiner Hinsicht auf das Auslaugen nickelhaltiger Oxiderze, die außerdem mindestens ein Metall der aus Eisen und Aluminium bestehenden Gruppe enthalten, mit Säure. Das Oxiderz wird mit Wasser aufgeschlämmt und dann auf eine Auslaugtemperatur zwischen etwa 230° und 300⁰C erwärmt. Schwefelsäure wird stufenweise zu der vorerwärmten Aufschlämmung gegeben, und die Aufschlämmung wird stark bewegt, um durch die Schwefelsäurezugaben verursachte Konzentrat ions - (von freier Säure) und Temperaturgradienteh auf einem Kleinstmaß zu halten, wodurch ein Lösen und eine Hydrolyse von Aluminium oder Eisen reguliert werden. Unter diesen Bedingungen werden Nickelanteile sehr schnell ausgelaugt, während die Schlacken-

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NACHGEREICHT

"bildung auf einem Kleinstmaß gehalten wird. In den Zeichnungen ist

die Figur 1 ein schematischer Arbeitsplan des Verfahrens der Erfindung und

die Figur 2 ein schematischer Arbeitsplan einer bevorzugten Ausführungsfona der Erfindung·

Nach der Fig. 1 wird nickelhaltiges Oxid kontinuierlich zur Aufschlämmungszubereitung 10 geführt, wo genügend Wasser zugegeben wird, so daß eine Schlammdichte mit einem Gehalt an Festsubstanzen von etwa 20 bis 50 % erhalten wird. Die Aufschlämmung wird dann den vorerwärmten Kesseln 12 zugeführt, in denen die Aufschlämmung auf eine Auslaugetemperatur zwischen etwa 230° und etwa 300⁰C, vorteilhafterweise zwischen etwa 250° und etwa 300⁰C, erwärmt wird. Das Vorerwärmen kann direkt durch Einblasen von Dampf in die Aufschlämmung oder indirekt durch Verwendung von Wärmeaustauschern vorgenommen werden_o Die vorerwärmte Aufschlämmung wird dem Autoklaven 14 zugeführt, in den etwa 40 % bis etwa 80 % der gesamten Schwefelsäuremenge,die bei dem gesamten Verfahren benutzt werden soll, eingetragen werden, wahrend die Aufschlämmung stark bewegt wird, um die durch Zugaben der Schwefelsäure verursachten Konzentrationsgradienten von freier Säure und Temperaturgradienten auf einem Kleinstmaß zu halten» Die Aufschlämmung wird aus dem Autoklaven 14

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MACHGEREICHT]

kontinuierlich in den Autoklaven 16 und dann in den Autoklaven 18 eingetragen, und der Rest der Schwefelsäure wird in die Autoklaven 16 und 18 in solchen Anteilen und unter starkem Bewegen eingetragen, so daß ein Lösen und eine Hydrolyse von Eisen und/oder Aluminium reguliert werden_o Der Ablauf der umgesetzten Aufschlämmung wird nach unten geführt und in der Stufe 20 atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt, so daß die materialreiche Lösung von dem Auslaugerückstand in der Stufe 22 getrennt und zur Nickelgewinnung behandelt werden kann. Während der Druckabnahme wird Dampf gewonnen, um diesen zu der Vorerwärmungsstufe zurückzuführenο

Alle nickelhaltigen Oxiderze, einschließlich der nickelhaltigen Tiefseenester, können nach dem Verfahren der Erfindung behandelt werdeno Kobalt ist mit dem Nickel stets vergesellschaftet und wird während des Auslaugens mit-extrahiert· Alle hier gegebenen Hinweise auf Nickel betreffen daher auch Kobalt. Wenn das Irz ein Gemisch von nickelhaltigem Limonit und Silikat ist, kann der nickelhaltige Limonit, der zu über 80 % in der Natur mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm (minus 325 mesh nach der Tyler-Siebtabelle) vorkommt, von der Silikatfraktion, die in der Natur mit einer Teilchengröße über 0.833 mm vorkommt, durch Naßsiebtechniken abgetrennt werden. Die Limonitfraktion kann eingedickt und mit Säure ausgelaugt werden, wie oben beschrieben ist, und die Silikatfraktion kann zum teilweisen Neutralisieren der materialreichen nickelhaltigen Lösung benutzt werden, Wenn die Hauptmasse des Ezes aus Silikat besteht,

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- in —

wird das Erz zerkleinert, so daß die Teilchengröße zu 100 % und unter 0,59 mm (minus 30 mesh) liegt, um stabile Auf schlämmungen und eine verbesserte Auslaugekinetik sicher zu stellen,.

Aus dem nickelhaltigen Oxiderz wird eine wässrige Aufschlämmung gebildet, die etwa 20 % bis etwa 50 % Festsubstanzen und vorzugsweise etwa 4-0 % bis etwa 4-5 % Fe st sub stanz en enthalte Wenn aus dem Erz eine verdünnte Aufschlämmung für den Transport von der Gewinnungsstelle aus gebildet worden warm, wird die Breidichte der Aufschlämmung unter Verwendung herkömmlicher Aufschlämmungsverdickerer eingestellt. Aufschlämmungen, die größere oder geringere Mengen von Festsubstanzen enthalten, können verwendet werden, doch stellen Aufschlämmungen, die Festsubstanzen innerhalb der obigen Bereiche enthalten, stabile Aufschlämmungen dar, ermöglichen, daß die Probleme der Handhabung der Materialien so gering wie möglich sind, stellen hohe Reaktionsgeschwindigkeiten sicher und sichern eine wirksame Ausnutzung der Kapazität der Autoklaven·

Ein bedeutender Aspekt der Erfindung ist die Regulierung sowohl der Säurekonzentrations- als auch der Temperaturgradienten in der Aufschlämmung. Die Schlackenbildung wird durch das Vorhandensein von steilen Materialzusammensetzunges- und Wärmegradienten beschleunigte Eine bestimmte Säurekonzentration löst bei einer bestimmten Temperatur wesentliche Teile des Einsens und Aluminiums in dem nickelhaltigen Oxid, und mit Erhöhung der Temperatur der Aufschlämmung wird ein Teil des gelösten Eisens und/oder AIu-

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minium hydrolysiert, wobei sich Schlacke bildet. Unter den beim Auslaugen von nickelhaltigen Oxiderzen bestehenden Bedingungen ist die in Lösung befindliche Aluminiummenge gegenüber Temperaturänderungen empfindlicher als Eisen. Gleichfalls nehmen bei einer bestimmten Temperatur die Eisen- und Aluminiummengen in der Lösung in dem Maße zu, in dem die Säurekonzentration zunimmt· Mit dem Verbrauch der Säure durch die Bestandteile in dem Erz verringert sich die Säurekonzentration, wobei erhebliche Anteile des gelösten Eisens und Aluminiums hydrolysieren., Die Schlackenbildung ist abhängiger von den Säur ekonz ent rat ions- und Temperaturgradienten, und zwar sowohl räumlich als auch zeitlich, wobei der räumliche Aspekt am bedeutendsten ist, als von der absoluten Größe dieser Faktoren. Sie Schlackenbildung v«titj daher durch Regulierung sowohl der Temperatur- als auch der Säurekonzentrationsgradienten auf einem Kleinstnaß gehalten werden_o Die Regulierung der Säurekonzentrations- und Temperaturgradient en, welche durch die Schwefelsäurezugaben verursacht werden, wird durch stufenweise Säurezugabe und starkes Bewegen erreichte

Ein bedeutendes Merkmal der Erfindung ist das Yorerwämen des aufgeschlämmten Erzes auf die Auslaugtemperatur, bevor irgendwelche Säure der Aufschlämmung zugegeben wird· Wenn Säure vor dem Wärmen oder während des Erwärmens zugegeben wird, werden erhebliche Aluminium- und Eisenmengen gelöst. Sobald sich die Temperatur der Aufschlämmung 23O°C nähert, scheiden sich erhebliche Anteile des gelösten Aluminium- und Eisenmengen aus der Lösung ab und fördern dadurch die Schlackenbildung· Dadurch,

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j NACHeEREICHTJ

daß mit der Säurezugabe gewartet wird, bis die Aufschlämmung auf die Auslaugtemperatur erwärmt worden ist, werden übermäßige Eisen- und Aluminiummengen, die anschließend bei der höheren Auslaugtemperatur ausgefällt werden vriirden, bei den niedrigeren Temperaturen nicht gelöst.

Ein weiteres bedeutendes Merkmal der Erfindung ist, daß hohe Auslaugtemperaturen bis herauf zu 30O⁰C angewendet werden können. Solche hohen Auslaugtemperaturen erhöhen wesentlich die Geschwindigkeit, mit der Nickelanteile ausgelaugt werden«, Hohe Auslaugtemperaturen sind außerdem in der Hinsicht wirksam, daß ■ sie die Schlackenbildung sehr klein halten» Die Löslichkeit von Aluminium bei 300⁰C ist um ein Vielfaches geringer als bei 250°C, so daß bei Zugabe von Säure bei 300⁰C die absolute AIuminiummenge in Lösung ausreichend gering ist und dementsprechend der stattfindende Auflösungs- und HydroIyseanteil kleiner ist.

Stufenweise Säurezugabe, starkes Bewegen und höhere Temperaturen wirken auf synergistische Weise zusammen und führen zu geringen Schlackenbildungsgeschwindigkeiten und hohen Auslauggeschwindigkeiten.

Ein noch weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß bei Durchführung des Verfahrens in zwei oder mehreren im Reihe geschalteten Autoklaven die Menge der stufenweisen Säureaugaben mit der Zeit variiert werden, kann, um eine gleichmäßigere Schlackenbildung in jedem der Autoklaven zu erreichen Diese Betriebsführung er-

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möglicht eine Schlackenbildung an allen Autoklavenwänden, bevor zur Schlackenentfernung abgeschaltet wird, wodurch der Produktionsbetrieb durch einen Paktor verlängert wird, der nahezu gleich der Anzahl der stufenweisen Säurezugaben isto Wenn die gesamte Säure auf einmal zugegeben wird, wird der größte Teil der Schlacke in den ersten zwei Reaktionsgefäßen gebildet, wodurch der Produktionsbetrieb dann beendet werden muß, wenn die Kapazität von nur den ersten beiden Autoklaven zu gering geworden ist, d.h., die eersten beiden Autoklaven sind das schwächste G&ed in der Kette.

Ein anderes bedeutendes Merkmal der Erfindung ist die stufenweise Zugabe von Schwefelsäure zu der vorerwärmten Aufschlämmung des nickelhaltigen Oxiderzeso Wenn Säure zu der Aufschlämmung in einer einzigen Stufe gegeben wird, sind zu Beginn in der betreffenden Stufe hohe Säure konzentrat ions- und QJemperaturgradienten vorhanden und findet ein übermäßiges Auflösen von Eisen und Aluminium in solchen Zonen hoher Säurekonzentration statte In dem Maße, in dem sie die Auslaugreaktion fortschreitet, werden bzw. wird zuvor gelöstes Eisen und/oder Aluminium aus der Lösung mit Verbrauch der Säure und mit allmählicher Aufhebung von Zonen hoher Säurekonzentration, wenn die Aufschlämmung von Stufe zu Stufe fließt, abgeschieden. Stufenweise Säurezugaben führen solche Abweichung in der Azidität durch Zugabe der Säure mit annähernd der Geschwindigkeit, mit der sie durch die Auslaugreaktionen verbraucht wird, auf ein Kleinstmaß zurück. Durch Regulierung des Grad der Eisen- Aluminiumausfällung

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■ NAOf K-ER£-!C-:-n

findet ein größerer Teil dieses Ausfällens auf Aufschlämmungsteilchen und nicht auf Autoklavenoberflächen statt_o

Die gesamte Säuremenge, die der Aufschlämmung während des Auslaugprozesses zuzugeben ist, wird als Funktion der Erzzusammensetzung und der Auslaugbedingungen ermittelt. Nickelhaltige Silikaterze, die durch hohe Magnesiumoxidgehalte ausgezeichnet sind, verbrauchen zwei- bis dreimal mehr Säure als Limoniterze, die durch hohe Eisengehaöte ausgezeichnet sindo Nickelhaltige Silikaterze mit Eisengehalten von nur 7 % erfordern Säurezugaben zwischen etwa 0,45 und etwa 0,8 Teil Schwefelsäure je Teil trocknes Erz. Limonitische Erze mit so hohen Eisengehalten wie 55 % erfordern Säurezugaben zwischen etwa 0,15 und etwa 0,3 Teil für jeden Teil trocknes Erz. Mickelhaltige Oxiderze mit dazwischen liegenden Eisengehalten erfordern dementsprechend anteilige Säurezugabeno

Sobald die gesamte dem aufgeschlämmten Erz zuzugebende Säuremenge bestimmt worden ist, wird die Säure zu der vorerwärmten Aufsclämmung stufenweise unter starkem Bewegen der Aufschlämmung gegeben, so daß die Gradienten der Temperatur und der Konzentration von freier Säure äußerst klein sind; dadurch findet bei der Auslauftemperatur das Ausfällen gegeben wird, spielen sich zahlreiche komplexe und konkurrierende chemische Beaktionen ab, die unter Berücksichtigung des Gleichgewichts und kinetischer Vorgänge eingestellt werden., Einige Metalle lösen sich sehr schnell, wenn die Säure zu der Aufschlämmung gegeben wird,

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hydrolysieren aber in dem Maße, in dem die Säure verbraucht wird, während weniger kinetisch reaktive Metalle sichin dem Maße lösen, in dem die Säure während einer solchen Hydrolyse freigegeben wird.

Weil sich die mineralogische Art und Zusammensetzung von nickelhaltigen lateritischen Erzen von Vorkommen zu Vorkommen ändern, ist es schwierig, die bei jeder Verfahrensstufe zuzugebenden Anteile quantitativ anzugeben. Als Richtschnur kann jedoch gelten, daß bei einem dreistufigen Zugabeprozess zwischen etwa 40 % und etwa 70 % der gesamten Säuremenge der ersten Stufe zugegeben werden, bis zu etwa 50 % der gesamten Säuremenge der zweiten Stufe zugegeben werden und der Rest der Säure der dritten Stufe zugegeben wird. Im spezielleren liegen die Bereiche der Säurezugabe für die erste, zweite tmd dritte Stufe vorteilhaft erweise zwischen etwa 50 % und etwa 70 %, sswischen etwa 5 % und etwa 20 % und zwischen etwa 10 % und etwa 50 % für Silikaterze mit Eisengehalten von nur etwa 7 % und zwiscnen etwa 40 % und etwa 60 %, zwischen etwa 20 % und etwa 30 % und zwischen etwa 10 % und etwa 40 % für limonitische Erze mit hohen Eisengehalten von etwa 55 %· Für Gemische von Silikaterzen und limonitischen Erzen werden die stufenweisen Säurezugaben innerhalb der vorstehenden Bereiche je nach den relativen Eigenschaften der Silikatmineralien und limonitischen Mineralien in dem gemischten Erz eingestellt. Stufenweise Zugaben innerhalb der vorstehenden Bereiche führen im allgemeinen nur zu einer sehr geringen Schlackenbildung, sichern aber gleichzeitig ein schnel-

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NACHQERBOMTf

les und vollständiges Lösen von in dem Erz enthaltenen Nickelanteileno Wenn jedoch die Schlackenbildung durch Zugabe innerhalb der vorstehenden Bereiche nicht verringert wird, können die geeigneten stufenweisen Zugaben durch geeignete Überwachung bzw_o Steuerung der Zugaben erreicht werden, so daß Schwankungen hinsichtlich der Temperatur der Aufschlämmung und der Konzentration von freier Säure äußerst gering gehalten werden, indem die Auslauglösung analysiert wird und diejenigen Zugaben ermittelt werden, die den Aluminiumgehalt der Lösung unter etwa 4 g je Liter und vorteilhafterweise unter etwa 1 g je Liter haltenο

Das Verfahren der Erfindung wird mit Vorteil in kontinuierlicher Weise in einer Reihe von zwei oder mehr Autoklaven durchgeführt, wobei die stufenweisen Säurezugaben bei mindestens zwei der Autoklaven in der Reihe vorgenommen werden«, Die Anzahl der Autoklaven in der Reihe wird so gewählt, daß genügend Stufen zum wirksamen Auslaugen zur Verfügung stehen«. In den meisten Fällen werden 3 oder mehr, ZoB· 5 oder 6, Autoklaven benutzt, um den Auslaugwirkungsgrad und die Anlage- und Betriebskosten optimal zu gestalten«, Die mittlere Verweildauer der Aufschlämmung in jedem Autoklaven beim Betrieb in der vorstehenden Art und V/eise beträgt zwischen etwa 3 Minuten und etwa 1$ Minuten und in den meisten Fällen zwischen etwa 5 Minuten und etwa 7 Minuten, wobei die gesamte Verweildauer in allen Autoklaven zwischen etwa 15 Minuten und etwa 60 Minuten liegt. Das Verfahren der Erfindung erhöht so effeJstiv die Autoklavenkapazität um ©inen Faktor

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ί NACHQEREIOHT j

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von drei oder mehr im Vergleich zu den bisherigen Verfahren, die auf der Pyrit oxidation beruhen,, Ein Grund dafür, daß stark verbesserte Durchsätze erreicht werden, ist, daß die stufenweise Säurezugabe und die Temperaturregulierung die Anwendung von Auslaugtemperaturen ermöglichen, die bisher wegen der sonst aufgetretenen Schlackenprobleme als unzweckmäßig angesehen wurden_o

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist, daß, obwohl die stufenweise Zugabe von Schwefelsäure die Auslaugbedingungen effektiv mildert, kein nachteiliger Einfluß auf das Ausmaß der Nickelextraktion gegeben ist« Bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung werden in den meisten Fällen. Nickelextraktionen von über 90 % des in dem Erz enthaltenen Nickels und häufig Nickelextraktionen von 95 % oder mehr erzielt, und zwar bei industriell attraktiven Durchsätzen und unter sehr geringer Schlackenbildung.

Ein anderes bedeutendes Merkmal der Erfindung ist das Bewegen der Aufschlämmung während der Auslaugreaktionszeitspanne, wobei an Punkten der Säurezugabe sehr stark bewegt wird. An irgendeinem Punkt der Säurezugabe muß eine Zone hoher Säurekonzentration im Vergleich mit der Säurekonzentration der gesamten Aufschlämmung vorhanden sein (d.h. ein steiler Säurekonzentrationsgradient ist gegeben), und übermäßiges Lösen von Eisen und/oder Aluminium der findet in diesen Zonen statt· Um dieses übermäßige Lösen so gering wie möglich zu halten, ist es erforderlich, das Volumen der Zone mit starker Säure so gering wie möglich zu

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halten.Diese Zonen oder Volumen mit hoher Säurekonzentration und hohen Temperaturen können durch sehr starkes Bewegen auf ein Kleinstmaß beschränkt werden_o Zugabe von Säure zu der Aufschlämmung bewirkt Temperaturgradienten aufgrund der Lösungswärme von Schwefelsäure. Daher liegen an Punkten der Säurezugabe Zonen mit höheren Temperaturen vor₀ Wenn Wärme von dieser Zone mit höheren Temperaturen auf den Rest der Aufschlämmung übertragen wird, erhöht sich die Temperatur der Aufschlämmung, wodurch die Löslichkeiten von Eisen und Aluminium verringert werden, was zu einer weiteren Hydrolyse von Eisen und/oder Aluminium führt. Die Wirksamkeit des Bewegens in Bezug auf eine starke Verringerung solcher Gradienten kann durch Messen der Eisen— und/oder Aluminiumkonzentrationen der materialreichen Lösung in der hier gleichen Weise, wie sie zur Bestimmung der stufenweisen Zugaben beschrieben ist, ermittelt werdeno

Die Figur 2 ist ein schematischer Arbeitsplan, der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wiedergibt. Nickelhaltiges Oxiderz wird der Vorrichtung 30 zur Herstellung des Beschickungsmaterials zugeführt, wo aus ihm eine Aufschlämmung gebildet wird, die zwischen etwa 20 % und 50 % Festsubstanzen enthälto Die Aufschlämmung wird dann zu den Vorerwärmern 32 geleitet, wo Dampf der Aufschlämmung zugesetzt wird, um die Aufschlämmung auf die Auslaugtemperatur zwischen etwa 230° und 300 C zu erwärmen. Die vorerwärmte Aufschlämmung wird zu einer Reihe von nach dem Schwerkraftsystem arbeitenden Autoklaven 3^, 36 und 38 oder zu einem einzelnen Autoklaven mit Innenwänden ge-

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fülirt, die derart wirken, daß sie getrennte innere Stufen "bilden, die wie eine Reihe von einzelnen Autoklaven arbeiten. Jeder dieser Autoklaven oder jede dieser Autoklavenstufen ist mit einem Rührer ausgestattet, so daß die Aufschlämmung stark bewegt werden kann. Schwefelsäure in den oben angegebenen Gesamtmengen wird stufenweise, wie oben ebenfalls beschrieben ist, zugegeben, um die Änderungen der Konzentration von freier Säure und der Temperatur so gering wie möglich zu halten, wodurch auch die in der wässtigen Phase der Aufschlämmung gelösten Eisen- und/oder Aluminiummengen in wirksamer Weise so gering wie möglich gehalten werden_o Wenn die Aufschlämmung den Autoklaven 38 passiert hat, sind mindestens etwa 90 % des Wickels aus dem nickelhaltigen Oxiderz unter Bildung einer material-* reichen Lösung extrahiert worden, die Nickel, Kobalt, Magnesium, freie Säure und kleinere Mengen Si£en_$ Aluminium und Chrom enthält..

Die Aufschlämmung aus materialreicher lösung und ausgelaugtem Rückstand wird vorteilhafterweise durch den Reaktionskessel geführt, wo frisches Erz mit einem hohen Magnesiumoxidgehalt oder einem anderen neutralisierenden Reagens zugegeben wird, um die in der materialreichen Lösung enthaltene freie Säure zu neutralisieren. Fach Beendigung der Neutralisationsreaktionen wird der Druck der Aufschlämmung in der Stufe 42 verringert, um die Aufschlämmungstemperatureη zu senken und zur Verfügung stehende Energie als Dampf wiederzugewinnen. Andererseits kann die aus dem Autoklaven 38 abfließende Aufschlämmung auch direkt

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entspannt werden, um ihre Temperatur zu senken_o° Dann kann die freie Säure in der materiaireichen Lösung mit nickelhaltigen Silikaterzen neutralisiert werden· Andere neutralisierende Reagenzien können benutzt werden. Die Aufschlämmung, die die neutralisierte materialreiche Lösung und den Auslaugrückstand sowie den von den ETeutralisationsprozessen anfallenden Rückstand enthält, wird einer Trennung von Flüssigkeit und festem Material 44 unterworfen, so daß eine neutralisierte materialreiche Lösung und ein Rückstand erhalten werden. Letzterer wird verworfene Die neutralisierte materialreiche Lösung kann behandelt werden, so daß Nickel, Kobalt und irgendwelche anderen darin gelösten Metallanteile gewonnen werden» Vorteilhafterweise wird die materialreiche Lösung mit Schwefekwasserstoff behandelt, so daß Nickel- und Kobaltanteile ausfallen, die dann so bearbeitet werden können, daß Hickel und Eobalt getrennt gewonnen werdenο

Zur weiteren Erläuterung der Vorteile, die bei Durchführung der Erfindung erzeilt werden, werden die nachfolgenden Beispiele gegeben.

Beispiel 1

Bei einer Reihe von drei Tests wurde aus nickelhaltigern Oxid, das 1,0? GeWo-% Nickel, 0,10 Gew_o-% Kobalt, 3,6 Gew.-% Aluminium, 47,0 Gew_o—% Eisen und 0,7 Gew.-% Magnesium enthielt, eine Aufschlämmung mit 43 Gew_o-% Festsubstanzen gebildet· Die Aufschlämmung wurde auf eine Auslaugtemperatur von 270 0 durch

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\ nachgereicht] - 21 - I 1

direkte Zugabe von Dampf vorerwärmt· Die vorerwärmte Aufschlämmung wirde in einer Menge von 550 Liter je Stunde in den ersten Autoklaven einer Reihe aus fünf Autoklaven mit einem Gesamtarbeitsvolumen von 630 Liter eingetragen. Jeder der Autoklaven war mit einem Titanflügelrad ausgestattet, das mit einer Geschwindigkeit von 1200 Umdrehungen je Minute gedreht wurde·

Die drei Tests wurden durchgeführt um zu zeigen, wie die Schlakkenbildung durch die stufenweise Säurezugabe bei Anwendung etwa gleicher Zugabemengen reguliert werden kann_o Bei dem ersten Test, Test A, wurde Schwefelsäure in einer Menge, die 0,2 Teil je Teil trocknes Erz äquivalent war, in einer einzigen Stufe in den ersten Autoklaven eingetragen. Bei den Tests B und C wurde die Säure absatzweise zugegeben, wie in der Tabelle I angegeben wird. Die Nickelextraktionen und die Schlacfcenbildungsgrade, die bei den Tests A, B und C erhalten wurden, werden in der Tabelle II angegeben. In der Tabelle II wird außerdem die relative Betriebsdauer angegeben, die eingehalten werden kann, bevor die Auslaugvorrichtungsreihe zum Entschlacken stillgelegt werden muß. Die relative Betriebsdauer wird berechnet durch Dividieren des bei jedem Test in irgendeinem Kessel erhaltenen höeiBten Schlackenbildungsgrads durch den ' erhaltenen höchsten Schlackenbildungsgrad in irgendeinem Kessel bei irgendeinem Test (beim Test A dieses Beispiels 1 der erste Autoklav)ο

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C£> OO OO

Test

A B C

Test

A B G

Säure-zu-Harz-Verhältnis 1. Kessel

0,20

0,24

0,25

Tabelle I

Saureverteilung, %
Kessel 5$ Kessel

SchlackenbildurtRsgrad, cm/Monat 1. Kessel 2. Kessel 5« Kessel

4,57 3,07 2,06

2,81

1,17

0,94

0,51 0,58 0,28

O O

16

25

Tabelle II

Relative Auslaugbetriebsdauer
der Reihe, %

100
149
222

97
97
97

Ni-Extraktion, %

to

OD

CO

ro cn

CD

- 23 - j HAOHaEREiO

Die vorstehenden Tests bestätigen, daß durch Kombination von stufenweiser Säurezugabe, sehr starkem Rühren und hohem Temperaturen, d.h.· durch Zusammenwirken dieser Bedingungen, geringe Schlackenbildungsgrade und hohe Nickel ext raktionen bei industri ell attraktiven Geschwindigkeiten erzielt werden., Die Werte für die relative Betriebsdauer zeigen, daß durch Stufenweise Säurezugabe der Produktionsbetrieb signifikant verlängert werden kann, bevor die Autoklavenreihe zum Entschlacken stillgelegt werden muß_o

Beispiel 2

Eine andere aus drei Tests bestehende Versuchsreihe wurde mit nickelhaltigem Oxiderz, das 1,8 Gew_o-% Nickel, 0,15 Gew,-% Kobalt, 2,8 Gewo-% Aluminium, 42 Gew.-% Eisen und 1,7 Gew.-% Magnesium enthielt, durchgeführt, um den Einfluß der Aluminium- und/oder Eisengehalte auf die Schlackenbildung zu zeigen·

Das Erz wurde mit Wasser aufgeschlämmt und auf 27O⁰C vorerwärm*, wie in dem Beispiel 1 beschrieben ist_o Die vor erwärmte Aufschläm mung wurde in die gleiche Autoklavenreihe wie in dem Beispiel 1 eingetragen, die, wie in dem Beispiel 1 beschrieben ist, betrieben wurde*

Die den Autoklaven zugeführte Säuremenge und die Art und Weise, in der diese unter die ersten drei Autoklaven der Beine verteilt wurde, sind der Tabelle III zu entnehmen.

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Test Säure-zu-Erz-Verhältais

D 0,22

E 0,22

F 0,22

Tabelle III

Säurezugabe, Verteilung, %
1. Kessel 2. Kessel 3« Kessel

50
70
50

50
15
25

0
15
25

Die bei jedem Kessel bei jedem Test ermittelten Schlackenbildungsgrade werden zusammen mit der relativen Auslaugbetriebsdauer der Reihe und den erzielten Nickelextrsktionen in der Tabelle IV angegeben·

Tabelle IV

Test Schlackenbildunffsgrad, cm/monat

	1. Kessel	2. Kessel	3.	Kessel
D	0,94	2,13		0,94
E	2,16	1,85		1,02
F	1,04	1,45		0,84

Relative Auslaugbetriebsdauer Ni-Extraktion, %κ) der Reihe, % °°

100
100
148

95 96 95

ΐ -■.

Proben von jeder Auslauglösung wurden jedem der ersten drei Autoklaven der Seine bei jedem Test entnommen und auf die Eisen- und/oder Aluminiumgehalte hin analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle V angegeben.

	S	1,	e	Tabelle	FeI	V	FeI
Test			,3	2o Kessel	1,3		0,6
		,7	ül	1,2	3. Kessel	0,7
D	, Kessel	,3	2,2	0,8	All	1,0
E	Al⁺ F		1,1		1,2
F	ο.		0,8	1,4
1,		1,2
ο,
,5 0
,0 0
,5 0
je Liter

Beim Vergleich des Aluminiumgehalts der Auslaugflüssigkeit in dem ersten Kessel bei den Tests, D, E und F mit dem Schlackenbildungagrad bei diesen Tests wird die Bestätigung gefunden, daß hohe Schlackenbildungsgrade mit höheren Aluminiumanteilen in der Auslauglösung verbunden sind. Das gleiche trifft auf den zweiten und dritten Kessel zu«.

Beim Vergleich der in den Kesseln bei den Tests A, B und E erhaltenden Schlackenbildungsgraden mit den bei den Tests. C und F erhaltenen ist zu ersehen, daß die nachteiligen Einflüsse von großen Säurezugaben bestehen bleiben, wenn die Aufschlämmungen viel von einem Autoklaven zu dem anderen transportiert

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OOPY

wirdo So war der SctLLackenbildung sgr ad in dem zweiten Kessel bei dem Test A, bei dem die gesamte Säure auf einmal in den ersten Kessel eingetragen wurde, höher als irgendein Schlackenbildungagrad, der bei Zugabe der Säure in zwei oder mehr Stufen erhalten wurde_o Gleichfalls wurden höhere Schlackenbildungsgrade in dem zweiten und dritten Kessel bei den Test B und E festgestellt, bei denen die Säurezugabe zu Beginn ziemlich hoch war.

Drο Veο/Mu

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e e

rseife

COPY

Claims

A 1707 Pat ent ansprüche

ο Verfahren zum Auslaugen von nickelhaltigen Oxiderzen, die Eisen und/oder Aluminium enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erz mit Wasser auf schlämmt, die Aufschlämmung auf eine Auslaugtemperatur zwischen etwa 230° und etwa 30O⁰C vorerwärmt und zu der vorerwärmten Aufschlämmung stufenweise Schwefelsäure unter starkem Bewegen der Aufsclämmung gibt, so daß der Anteil von besagtem Metall in der Lösung reguliert wird und die Nickelanteile sehr schnell ausgelaugt werden, während die Schlackenbildung auf einem Kleinstmaß gehalten wirdο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nickelhaltige Oxiderz ein Silikaterz ist und die gesamte Schwefelsäuremenge, die man der vorerwärmten Aufschlämmung zugibt, zwischen etwa 0,45 Teil und etwa 0,8 Teil je Teil trockenes Erz beträgt_o

3, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _T daß man das Auslaugen in fünf Stufen durchführt und zwischen etwa 50 % und etwa 70 % der gesamten Säure während der ersten Stufe des Auslaugens, zwischen etwa 10 % und etwa 20 % wäh-

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ORIGINAL INSPECTED

rend der zweiten Stufe des Auslaugens und zwischen etwa Ί0 % und etwa 50 % während der dritten Stufe des Auslaugens

zugibt ο

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nickelhaltige Oxiderz ein Limonit ist und die gesamte Schwefelsäuremenge, die man der vorerwähnten Aufschlämmung zugibt, zwischen etwa 0,15 Teil und etwa 0,45 Teil Je Teil trocknes Erz beträgt.

5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auslaugen in fünf Stufen durchführt und zwischen etwa 40 % und etwa 60 % der gesamten Säure während der ersten Stufe, zwischen etwa 20 % und etwa 30 % während der zweiten Stufe und zwischen etwa 10 % und etwa 40 % während der dritten Stufe zugibt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nickelhaltige limonitische Erz ein Gemisch von Silikaterz und limonitischem Erz ist und die gesamte Schwefelsäuremenge, die man der vorerwärmten Aufschlämmung zugibt, zwischen etwa 0,15 Teil und etwa 0,8 Teil je Teil trocknes Erz beträgt _o

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auslaugen in fünf Stufen durchführt und zwischen etwa 40 % und etwa 70 % der gesamten Schwefelsäuremenge der

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ersten Stufe zugibt, bis herauf zu etwa 30 % der gesamten Schwefelsäuremenge der zweiten Stufe zugibt und den Rest der Säure der dritten Stufe zugibt_o

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die der ersten, zweiten und dritten Stufe zuzugebende Säure während des Produktionsbetriebs ändert und dadurch eine gleichmäßigere Schlackendicke auf der Kesselwand jeder Stufe erzielt, so daß man dadurch die Dauer des Produktionsbetriebs verlängert.

9· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwefelsäure der vorerwärmten Aufschlämmung der so zugibt, daß der Aluminiumgehalt der Auslauglösung unter etwa 4- g je Liter und vorzugsweise unter etwa 1 g je Liter gehalten wird_o

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man nickelhaltiges Erz mit hohem Magnesiumoxidgehalt zu der Auslaugaufschlämmung gibt und dadurch die verbliebene freie Säure neutralisierte

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung auf die Auslaugtemperatur durch indirekten Wärmeaustausch vorerwärmt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung auf die Auslaugtemperatur durch Einblasen von Dampf vorerwärmt_o

13· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorerwärmte Aufschlämmung während der stufenweisen Zugabe von Säure stark bewegt, um das in Berührung mit hoher Säurekonzentration befindliche Aufschi ämmungsvo lumen möglichst gering zu halten und einen
hohen Oberflächenbereich schafft, so daß man das Ausfallen von Eisen und Aluminium aus der Lösung erleicherto

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