EA013353B1

EA013353B1 - Способ переработки никельсодержащего сырьевого материала в выщелачивающем растворе на основе хлорида

Info

Publication number: EA013353B1
Application number: EA200800543A
Authority: EA
Inventors: Олли Хювяринен; Янне Каронен; Лииса Хааванламми; Дамьен Кребс
Original assignee: Ототек Оюй
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2010-04-30
Also published as: CA2624612A1; CA2624612C; AU2006298625B2; ES2392155T3; AU2006298625A1; BRPI0616812B1; EA200800544A1; EA200800543A1; ZA200802800B; CN101278064B; WO2007039663A1; EA014105B1; BRPI0616812A2; EP1931807A1; WO2007039664A1; AP2318A; BRPI0616811B1; CN101278064A; EP1931807B1; AU2006298627B2

Abstract

Изобретение относится к способу обработки никелевого продукта из никельсодержащих сульфидных сырьевых материалов, таких как никельсульфидный концентрат или руда. Согласно изобретению сырьевые материалы выщелачивают при атмосферных условиях в водном растворе хлорида натрия или хлорида меди(II). Реагенты, требуемые для выщелачивания никеля и переработки продуктов, такие как хлор, водород и гидроксид натрия, получают из хлорно-щелочного электролиза, который включают в качестве стадии способа.

Description

Данное изобретение относится к способу переработки содержащего никель сырьевого материала, такого как никельсульфидный концентрат или никелевая руда, в выщелачивающем растворе на основе хлорида для получения никелевого продукта. Выщелачивание никелевого сырьевого материала выполняют при атмосферных условиях. Реагенты, такие как хлор, водород и гидроксид натрия, необходимые для выщелачивания никеля и для обработки продуктов, получают хлорно-щелочным электролизом, который является одной из стадий способа.

Мировые ресурсы никеля разделяют на две основные категории: сульфидную руду и окисленную руду (латеритную руду). Традиционная обработка никельсульфидной руды является, по существу, пирометаллургическим процессом, в котором добытую руду сначала мелко измельчают и затем никельсульфидные материалы концентрируют посредством пенной флотации для изготовления концентрата никеля. Этот концентрат затем обрабатывают посредством плавления и восстановления с получением никельсодержащего штейна, который также содержит медь, кобальт и железо. Данный штейн затем очищают посредством известных гидрометаллургических способов, которые могут включать окислительное выщелачивание или выщелачивание под давлением, за которым следует удаление примесей и восстановление водородом или электровыделение.

Недостатком способа плавления является образование диоксида серы, который необходимо обрабатывать в кислотной установке с получением серной кислоты, которую не всегда легко удалить из плавильной печи. Потери никеля и кобальта в шлаке плавильной печи являются существенными, и это может представлять проблемы в связи с некоторыми второстепенными элементами, такими как магний и мышьяк, в концентратах.

Из рудообразований, трудных для концентрирования, металлургическими способами также получают концентраты, которые трудно перерабатывать в отношении их качества. Пирометаллургическая обработка концентрата становится значительно более сложной, когда содержание магния в концентрате является высоким и, соответственно, содержание железа является низким. Сейчас соотношение железо/магний для концентрата является низким и это доставляет сильные трудности, потому что, если содержание МдО в шлаке, создаваемом в процессе спекания, составляет, например, более 11%, то вязкость шлака возрастает так высоко, что это влияет на удаление шлака из печи. По мере того как вязкость возрастает, это приводит к тому, что часть капель никелевого штейна остается в шлаке. В засушливых областях для мокрого обогащения необходимо использовать минерализованную воду, в данном случае этот концентрат содержит галогениды, которые являются опасными в пирометаллургических процессах.

В литературе описано большое число гидрометаллургических технологических процессов переработки никельсульфидных концентратов; обычно они включают измельчение или мелкое измельчение концентрата, после чего сульфид обрабатывают окислительным выщелачиванием под давлением для получения серной кислоты для выщелачивающего способа.

Биологическая переработка сульфидов никеля также описана. В этом случае за выщелачиванием при содействии бактерий следует очистка раствора, разделение металлов и получение никеля при помощи электролиза. Длительное время обработки, характерное для этого типа способов, приводит к тому, что требуются очень большие реакторы на стадии выщелачивания и большие капитальные вложения, в силу чего способ не имеет коммерческого успеха.

Способ Άοΐίνοχ, который описан, например, в патенте ЕР 1303641, включает измельчение никелевого концентрата с получением очень мелко измельченного материала, после чего его подвергают окислительному выщелачиванию при высоком давлении для отделения никеля в сульфатном растворе и впоследствии примеси удаляют посредством известных способов и извлекают металлический никель.

Недостатком описанных выше гидрометаллургических способов является то, что большая часть серы, содержащейся в сульфидах, окисляется до серной кислоты, что приводит к высоким расходам, связанным с использованием нейтрализующих реагентов и созданием большого количества требующих утилизации отходов, таких как сульфат аммония и гипс. Можно подсчитать, что высокие затраты, проистекающие из этих двух факторов и при их сочетании, делают упомянутые способы коммерчески малопривлекательными.

В заявке на патент XVО 96/41029 «Гидрометаллургическое извлечение никеля и кобальта из сульфидной руды при помощи хлора» описано окислительное выщелачивание под давлением никель- и кобальтсульфидных руд в присутствии кислорода и также кислотное выщелачивание, включающее галогениды, медь и ионы сульфатов. От полученного раствора отделяют твердые вещества, раствор подвергают очистке, осаждают смешанные гидроксиды никеля и кобальта, повторно выщелачивают осадок в аммиачном растворе, после чего металлы разделяют посредством экстракции растворителем и извлекают посредством электролиза. Способ имеет аналогичные ограничения, как и основанный на сульфатах гидрометаллургический способ, описанный выше.

В патенте И8 3880653 описано извлечение металлического никеля из никелевого штейна, содержащего медь и драгоценные металлы. Выщелачивание никелевого штейна осуществляют противоточным способом, в котором никелевый штейн сначала суспендируют в растворе хлорида, полученном из электролиза никеля и содержащем одновалентную медь. Раствор хлорида направляют на выщелачивающую стадию, в которую также поставляют хлор, полученный при электролизе. Хлор окисляет одновалентную

- 1 013353 медь, которая в свою очередь растворяет никель и в то же время восстанавливается обратно в одновалентную форму, и осаждается в виде сульфида меди. Серу, содержащуюся в растворенных сульфидах, осаждают в форме элементарной серы. Драгоценные металлы остаются нерастворенными при выщелачивании. После первой стадии выщелачивания всю партию суспензии направляют на вторую стадию, где растворенную двухвалентную медь осаждают посредством никелевого штейна. Раствор и твердый материал разделяют и никель извлекают из раствора при помощи электролиза.

В заявке на патент ΙΡ 10-140257 описано извлечение никеля посредством хлорного выщелачивания и электролиза из таких материалов, как никелевый штейн, содержащий никель, кобальт, медь и серу. Никелевый штейн выщелачивают противоточным выщелачиванием в раствор хлорида, который содержит одновалентную медь, и хлор поставляют в раствор для выщелачивания никеля и других металлов. Когда хлор поставляют на первую стадию процесса выщелачивания, сера, содержащаяся в никелевом штейне, также частично растворяется и образует серную кислоту в растворе. На конечной стадии процесса выщелачивания больше не поставляют хлор, а подают воздух, и это означает, что на конечной стадии выщелачивание осуществляют посредством кислорода, содержащегося в воздухе, и серной кислоты. Раствор, содержащий хлорид никеля, направляют на электролиз для извлечения металлического никеля, и хлор, выделяемый при электролизе, используют для выщелачивания сырьевого материала. Также переработанный раствор, получаемый при электролизе, используют для выщелачивания сырьевого материала.

Среди способов, описанных выше, два последних связаны с никелевыми штейнами, которые изготавливают посредством первой пирометаллургической переработки никелевого концентрата. Большое количество диоксида серы, получаемое в данном способе, в котором диоксид серы обычно перерабатывают далее в серную кислоту, может быть отнесено к недостатку пирометаллургической обработки. Использование и сбыт серной кислоты является трудным, в частности, когда место плавки находится далеко от места, где серная кислота должна быть использована.

Целью настоящего изобретения является смягчение, по меньшей мере, некоторых ограничений способов предыдущего уровня техники, и способ основан на преимуществах основанного на хлориде процесса для обработки сырьевых материалов, содержащих никель, таких как концентрат сульфида никеля, или руда, или лом, в частности бедные никелем концентраты или руды. Посредством способа согласно настоящему изобретению также можно обработать примеси, такие как сырьевые материалы, содержащие магний и галогениды, не нарушая процесс извлечения никеля. Реагенты, необходимые для переработки концентрата никеля и руды, образуют при хлорно-щелочном электролизе, который является составной частью способа. Подача реагентов рециклом в рамках данного способа придает ему особое преимущество.

Изобретение относится к способу изготовления никелевого продукта из никельсодержащих сульфидных сырьевых материалов, таких как никельсульфидный концентрат, или руда, или лом. Согласно способу сырьевой материал выщелачивают при атмосферных условиях в водный раствор хлорида натрия и хлорида меди(11). Реагенты, такие как хлор, водород и гидроксид натрия, необходимые для выщелачивания никеля и для изготовления продуктов, получают из хлорно-щелочного электролиза, который включают в качестве стадии способа.

Преимущественно способ изготовления никелевого продукта содержит следующие стадии:

а) сырьевой материал, содержащий никель, выщелачивают в две или более стадии с помощью раствора, содержащего хлорид натрия и хлорид меди(11), в качестве противоточного выщелачивающего раствора при атмосферных условиях, так что первая по ходу обработки стадия выщелачивания является неокислительной и следующие стадии являются окислительными по отношению к образованию обогащенного никелем богатого выщелачивающего раствора (БВР) хлорида никеля - хлорида натрия и остатка после выщелачивания;

б) обогащенный никелем богатый выщелачивающий раствор обрабатывают для осаждения растворенного железа и сульфатов, и осадок подают на конечную стадию способа выщелачивания;

в) никель осаждают из богатого выщелачивающего раствора с помощью гидроксида натрия ΝαΟΗ в форме гидроксида никеля Νί(ΟΗ)₂,

г) раствор хлорида натрия, обедненный никелем, направляют на осаждение магния, где магний осаждают из раствора с помощью гидроксида натрия в форме гидроксида магния Мд(ОН)₂,

д) другие остатки двухвалентных растворенных примесей удаляют из раствора №С1 путем ионного обмена,

е) раствор Νηί'Ί подвергают концентрированию,

ж) концентрированный раствор №С1 направляют на хлорно-щелочной электролиз, где часть раствора перерабатывают электролизом в хлор, водород и гидроксид натрия, которые используют в способе в качестве реагентов;

з) раствор №С1, обедненный на электролизе, подают на конечную стадию выщелачивания концентрата и/или руды.

Преимущественно выщелачивание концентрата, содержащего сульфид никеля и/или руды, выполняют в две стадии.

- 2 013353

На первой стадии выщелачивания сырьевой материал выщелачивают при неокислительных условиях посредством хлорида меди(11), так что часть сульфидов, содержащихся в концентрате, растворяется, и медь осаждается в виде сульфида меди. На неокислительной стадии выщелачивания сырьевого материала рН находится в интервале 0,5-3,0.

На стадиях окислительного выщелачивания сырьевого материала сырьевой материал преимущественно выщелачивают посредством хлорида меди(11) для растворения сульфидов, и на первой стадии выщелачивания осажденный сульфид меди получают для растворения в хлориде меди(11). На стадиях окислительного выщелачивания рН регулируют в пределах диапазона 1,7-2,8, предпочтительно в пределах диапазона 2,0-2,5.

Согласно предпочтительному воплощению настоящего способа окислительным реагентом, применяемым на стадиях окислительного выщелачивания концентрата и/или руды, является содержащий кислород газ, который представляет собой кислород, обогащенный кислородом воздух или воздух, и на выщелачивание подают соляную кислоту.

Согласно другому предпочтительному воплощению данного способа окислительный реагент, применяемый на стадиях окислительного выщелачивания концентрата и/или руды, представляет собой хлор, полученный из хлорно-щелочного электролиза.

Согласно предпочтительному воплощению данного способа в обогащенный никелем богатый выщелачивающий раствор подают соединение кальция и гидроксид натрия для удаления растворенных сульфатов и железа. Получаемый осадок железа/гипса направляют на конечную стадию выщелачивания.

Согласно предпочтительному воплощению настоящего способа конечным продуктом является осажденный гидроксид никеля, который содержит кобальт из концентрата. Осаждение гидроксида никеля осуществляют с помощью гидроксида натрия, получаемого из хлорно-щелочного электролиза. Осаждение гидроксида никеля осуществляют при значении рН 6-7.

Согласно другому предпочтительному воплощению данного способа обогащенный никелем богатый выщелачивающий раствор обрабатывают для удаления кобальта преимущественно путем экстрагирования растворителем, и никель осаждают из не содержащего кобальт богатого выщелачивающего раствора посредством гидроксида натрия в форме гидроксида никеля, из которого металлический никель извлекают путем восстановления. Преимущественно восстановление металлического никеля выполняют восстановлением водородом, который предпочтительно образуется из хлорно-щелочного электролиза.

Согласно предпочтительному воплощению настоящего способа обедненный никелем раствор №1С1 подвергают осветляющему фильтрованию для удаления твердых веществ перед отправкой раствора на осаждение Мд.

Осаждение магния преимущественно осуществляют при значении рН 9-10.

Соляную кислоту, которую используют в качестве выщелачивающего реагента сырьевого материала, преимущественно получают из хлора и водорода, получаемых из хлорно-щелочного электролиза.

Сырьевой материал, содержащий никель, может содержать золото и/или другие драгоценные металлы (ЗДМ). В этом случае золото растворяют на конечной стадии выщелачивания и извлекают из раствора конечной стадии выщелачивания; не содержащий золота раствор направляют на предыдущую по ходу обработки концентрата стадию выщелачивания. Другие драгоценные металлы извлекают из выщелачивающего остатка.

Согласно предпочтительному воплощению настоящего способа часть обедненного раствора, получаемого при концентрировании хлорида натрия, направляют на выщелачивание концентрата.

Список чертежей

Фиг. 1 представляет схематический чертеж воплощения настоящего способа согласно настоящему изобретению и фиг. 2 - схематический чертеж другого воплощения способа согласно настоящему изобретению.

Изобретение относится к способу получения никелевого продукта из сырьевого материала, содержащего сульфид никеля, посредством выщелачивания его в водный раствор хлорида натрия - хлорида меди(11) противоточным способом на нескольких стадиях, при условиях, в которых конечная стадия выщелачивания по отношению к потоку твердых веществ является окислительной и первая стадия преимущественно является неокислительной.

В этом контексте термин «сырьевой материал, содержащий сульфид никеля», означает, в основном, никельсульфидный концентрат или руду, однако он также может быть ломом или штейном. Для простоты в данном тексте упоминают только концентрат. Вообще, сырьевой материал, содержащий сульфид никеля, всегда содержит определенное количество меди, железа, кобальта и магния. Каждая стадия выщелачивания обычно состоит из прохождения последовательности нескольких реакторов, в которых суспензию раствора и твердых веществ переносят из одного реактора в следующий за счет переливания через край. Реакторы снабжены мешалками. Между стадиями способа выполняют отстаивание, так что раствор и твердые вещества перемещают на различные стадии противоточного выщелачивания. Описание изобретения раскрывает двустадийное выщелачивание, однако его можно изменять, если потребуется применение нескольких стадий. Замечание об атмосферных условиях означает, что действия выполняют при давлении окружающей среды и при температуре, которая находится в интервале от 90°С до

- 3 013353 температуры кипения раствора, то есть примерно 110°С. Щелочной хлорид может быть хлоридом натрия или калия, однако для простоты, в тексте упоминается хлорид натрия.

Способ согласно настоящему изобретению описан ниже со ссылкой на технологическую схему, показанную на фиг. 1. Выщелачивание сырьевого материала 1, содержащего сульфид никеля, выполняют противоточным выщелачиванием 2 в две или более стадии. В конфигурации согласно чертежу стадии выщелачивания отделены пунктирными линиями. Концентрат подают на первую стадию выщелачивания, а растворы хлоридов и окислительные реагенты, используемые при выщелачивании, подают на вторую стадию. На первой стадии выщелачивания условия регулируют так, чтобы часть никеля и железа, содержащихся в концентрате, растворялась благодаря влиянию двухвалентной меди, и одновалентную медь, получаемую при выщелачивании, осаждают в виде сульфида меди. Ни кислород, ни другой окислитель не подают на первую стадию выщелачивания для растворения меди, и условия на первой стадии выщелачивания являются неокислительными. Выщелачивание происходит при рН в диапазоне 0,5-3,0 в зависимости от концентрата.

Главная реакция, протекающая на данной стадии, может быть проиллюстрирована посредством выщелачивающей реакции пентландита

2(Νΐ,Εθ)98_β + 18 СиС1₂-> 9 1ЧЮГ_г + 9 ЕеС1₂ + 9 Си₂8| + 7 8° (1)

Реакция (1) может быть описана как обменная реакция, в которой двухвалентную медь восстанавливают до одновалентной и в то же время растворяют железо и никель, содержащиеся в концентрате. Другие никелевые и железные минералы, такие как виоларит, миллерит и пирротин также растворяют согласно тому же принципу и, соответственно, осаждают сульфид меди и элементарную серу. Магний, содержащийся в никелевом сырьевом материале, растворяют, получая, таким образом, хлорид магния.

Медь, содержащаяся в концентрате, не растворяется при условиях первой выщелачивающей стадии, но растворяется только на второй стадии или, если существует несколько выщелачивающих стадий, только на последней стадии. Если содержание меди в сырьевом материале не является достаточным для эффективного выщелачивания, количество меди увеличивают, привнося ее в способ выщелачивания некоторым приемлемым путем, например в виде медного концентрата или сульфата меди. Преимущественно содержание меди в растворе составляет примерно 5-50 г/л. Посредством регулирования подходящих условий, как описано выше, почти всю медь осаждают на первой стадии в форме сульфида и направляют вместе с осадком на следующую стадию выщелачивания. Преимуществом метода является то, что не существует необходимости в отдельной стадии осаждения для отделения меди от обогащенного никелем раствора, а осаждение выполняют в связи с выщелачиванием никеля. Если количество меди, содержащейся в концентрате, больше, чем это необходимо для выщелачивания, часть меди можно удалять подходящим для этой цели способом.

После первой стадии выщелачивания выполняют разделение раствора и твердых веществ, которое обычно осуществляют посредством отстаивания (не показано на фиг.). Нижний продукт, то есть твердые вещества, из сгустителя направляют на следующую стадию выщелачивания и верхний поток из сгустителя, то есть обогащенный никелем богатый выщелачивающий раствор (БВР), направляют на очищение раствора для получения никелевого продукта.

Осадок из первой стадии выщелачивания обрабатывают на следующей стадии выщелачивания, где выщелачивание осадка концентрата выполняют при окислительных условиях. Используемый окислительный реагент является содержащим кислород газом, который подают на стадию выщелачивания. Газ, содержащий кислород, является либо кислородом, либо воздухом, либо обогащенным кислородом воздухом. Воздух является наиболее дешевым окислительным реагентом, однако он содержит много азота, что приводит к увеличению содержимого реактора и может вызвать сложности при перемешивании в реакторе. Когда окисление осуществляют посредством кислородсодержащего газа, на стадию выщелачивания также подают соляную кислоту для регулирования условий выщелачивания. Благодаря окислительному реагенту сульфид меди, содержащийся в концентрате, также как и сульфид меди, полученный на первой стадии выщелачивания, растворяется с получением хлорида двухвалентной меди(11), который в свою очередь приводит к растворению других сульфидов концентрата, таких как сульфиды никеля и железа. Окислительное выщелачивание выполняют при рН в диапазоне 1,7-2,8, предпочтительно в диапазоне 2,0-2,5. Железо, которое растворяют в двухвалентной форме, при условиях выщелачивания окисляется до трехвалентного и осаждается из раствора. Выщелачивание никеля снова проиллюстрировано посредством выщелачивающей реакции пентлантдита

2(Νΐ, Ре)д8_в + 36 СиС1₂ — 9 №С1₂ + 9 ЕеС1_г + 36 СиС1 +16 8° (2)

Хлорид меди(1), получаемый в связи с выщелачиванием никеля, при условиях выщелачивания окисляется обратно до двухвалентной меди

СиС1 + О₂ + 4 НС1 -+ 4 СиС1₂ + 2 Н₂О (3)

Соляная кислота, используемая в качестве реагента в связи с окислением хлорида меди, преимущественно образуется из хлора и водорода, получаемых на стадии хлорно-щелочного электролиза 8.

- 4 013353

В принципе, окисление и осаждение железа происходит следующим образом:

РеС1₂ + 2 СиС1₂ -> РеС1_э + СиС1 (4)

РеСЬ + 2 Н₂О ЕеООН1 + 3 НС1 (5)

Согласно реакции (5), железо осаждают в форме гетита, однако было обнаружено, что при высокой температуре и длительном времени пребывания, основная часть железа осаждается в форме гематита (Ее₂0₃). Как можно видеть из реакций (1) и (2), сера, содержащаяся в сульфидах, осаждается в процессе выщелачивания в форме элементарной серы.

В конце последней стадии выщелачивания проводят разделение раствора и твердых веществ. Раствор направляют со второй стадии на выщелачивание первой стадии. Если в концентрате содержится золото, его растворяют в растворе, полученном из второй стадии, также как часть других драгоценных металлов. Растворенные драгоценные металлы извлекают из раствора второй стадии посредством известных способов перед подачей раствора на первую стадию выщелачивания. Остаток после выщелачивания из второй стадии выщелачивания обычно содержит осажденное железо и элементарную серу. В случае когда сырьевой материал содержит, помимо золота, также и другие драгоценные металлы, такие как платина и палладий (МДГ = Металл из Драгоценной Группы), которые плохо растворяются при условиях выщелачивания, они остаются частично в остатке после выщелачивания. В случае если количество МДГ в осадке является значительным, тогда МДГ извлекают из остатка после выщелачивания на отдельной стадии способа любым пригодным способом.

Обогащенный никелем раствор Νίί.Ί₂-Ναί.Ί. (БВР), полученный из первой стадии выщелачивания, содержит небольшое количество растворенного железа и сульфатов. Извлечение железа и сульфатов выполняют на отдельной стадии з очистки. Сульфаты преимущественно осаждают посредством соединения кальция, такого как известняк или другое соединение кальция, так что в пересчете на серу их содержание, остающееся в растворе, представляет не более 2 г/л. Чтобы окислить железо до трехвалентной формы, следует преимущественно подавать в раствор крепкий щелочной раствор (ΝαΟΗ), при этом железо осаждается из раствора. Осадок подают обратно на конечную стадию выщелачивающего концентрата, из которой осажденное железо и гипс удаляют вместе с остатком после выщелачивания.

В случае когда содержание меди в никелевом концентрате выше, чем это необходимо при выщелачивании, обогащенный никелем раствор №С1 еще содержит двухвалентную медь. Медь можно извлечь на отдельной стадии извлечения меди, которая преимущественно представляет собой либо сульфидное осаждение, либо экстрагирование растворителем (не показано на чертеже).

Может быть выполнено извлечение никеля из обогащенного никелем раствора, хотя раствор содержит некоторое количество примесей, таких как магний. Согласно фиг. 1 раствор направляют на стадию 4 осаждения гидроксида никеля, на которой применяемый осаждающий реагент преимущественно является гидроксидом натрия, то есть крепким щелочным раствором, полученным из хлорно-щелочного электролиза 8. Осаждение гидроксида никеля осуществляют при рН в интервале 6-7.

Обычно никелевые концентраты также содержат определенное количество кобальта, который осаждают совместно с никелем. Однако содержащий кобальт гидроксид никеля является промышленным конечным продуктом никелевого способа, и его очищение выполняют на отдельной установке для извлечения.

Раствор хлорида натрия, полученный из осаждения гидроксида никеля, содержит небольшое количество примесей. Примеси, которые находятся в растворе в твердой форме, преимущественно удаляют посредством фильтрации в так называемом способе осветляющего фильтрования (не показано на чертеже). Растворимыми примесями являются металлы, такие как магний, известь, никель и цинк в их двухвалентных формах. Их удаляют перед подачей раствора на хлорно-щелочной электролиз.

Среди растворимых примесей количество магния обычно наибольшее, и если определять масштабы конечной очистки раствора, такой как ионообменная очистка, согласно количеству Мд, то она становится слишком дорогой. Преимущественный способ согласно настоящему изобретению представляет собой удаление магния из раствора в стадии 5 осаждения Мд посредством использования гидроксида натрия ΝαΟΗ, получаемого в хлорно-щелочном электролизе 8, в качестве осаждающего реагента. рН раствора увеличивают до величин в интервале 9-10, в этом случае Мд осаждают в форме гидроксида магния Мд(ОН)2. Осадок гидроксида подвергают отстаиванию, и нижний поток подают рециклом на стадию осаждения преимущественно для улучшения качества осадка. Когда гидрометаллургическую обработку выполняют с отдельным извлечением магния, возможным обрабатывать концентраты, в которых количество магния является опасно высоким для обработки концентрата пирометаллургическим способом.

Когда количество других примесей, таких как цинк и никель, остающихся в растворе, составляет порядка миллиграммов на литр, наиболее удачным способом для их удаления является ионный обмен 6. Ионный обмен предпочтительно выполняют посредством хелатной ионообменной смолы. Ионный обмен действует согласно известной технологии, так что примеси, связанные в смоле, удаляют с помощью соляной кислоты и смолу регенерируют в растворе ΝαΟΗ. Следовательно, реагенты, требуемые в ионном обмене, преимущественно получают из хлорно-щелочного электролиза, который образует часть настоящего способа.

- 5 013353

Содержание №1С1 в растворе, полученном из осаждения никеля и очищенного, составляет примерно 150-240 г/л ЫаС1, предпочтительно 200 г/л. Однако для хлорно-щелочного электролиза необходимо увеличить содержание №1С1 в растворе примерно до 160-300 г/л, предпочтительно до 280-300 г/л. Повышение содержания ЫаС1 выполняют любым подходящим путем, например с помощью вакуумного испарителя или погружного испарителя на стадии 7 испарения. Когда это необходимо, обедненный раствор №С1. получаемый на стадии испарения, можно направлять на выщелачивание концентрата (не показано на чертеже).

Очищенный и концентрированный раствор хлорида натрия направляют на хлорно-щелочной электролиз 8 для получения хлора, водорода и гидроксида натрия, необходимых на различных стадиях способа получения никеля. Хлорно-щелочной электролиз работает известным образом. Раствор соли №1С1 при электролизе направляется в сторону анода, где электрический ток разлагает его, в результате чего образуется газообразный хлор. Ионы натрия проходят через мембрану, помещенную между анодной и катодной сторонами, к катодной стороне, где электрический ток разлагает воду с получением водорода, тем самым образуя гидроксид натрия. Раствор ИаС1, направленный на электролиз, обедняется при электролизе пропорционально произведенным из него газам и щелочи. Содержание №С1 в растворе, удаленном из электролиза, составляет примерно 150-240 г/л, предпочтительно 200 г/л, и его подают рециклом на выщелачивание сырьевого материала.

Как утверждалось выше, гидроксид натрия, образованный в хлорно-щелочном электролизе, используют, по меньшей мере, в осаждении гидроксида никеля и гидроксида магния. Гидроксид натрия также необходим в ионообменном восстановлении и, когда это необходимо, он также может быть использован в извлечении сульфатов.

Преимущественным способом выщелачивания никельсодержащих сырьевых материалов является подача кислорода на конечную стадию выщелачивания и регулирование условий выщелачивания посредством подачи соляной кислоты туда же согласно реакции 3. Требуемую соляную кислоту преимущественно изготавливают из водорода и хлора, получаемых электролизом, на стадии 9 производства соляной кислоты.

Способ согласно фиг. 2 аналогичен тому, который проиллюстрирован на фиг. 1, однако теперь конечным никелевым продуктом является металлический никель. В принципе, выщелачивание концентрата, содержащего сульфид никеля, выполняют таким же путем, как было объяснено выше в связи с описанием фиг. 1. Вместо окисления одновалентной меди на конечной стадии выщелачивания до двухвалентной формы посредством кислорода и соляной кислоты окисление меди согласно фиг. 2 выполняют непосредственно газообразным хлором согласно следующей реакции:

СиС1 + С1₂ — СиС1₂ (6)

Хлор, используемый в качестве окислителя при выщелачивании, преимущественно получают из хлорно-щелочного электролиза 8, являющегося стадией способа.

Когда конечным продуктом данного способа является металлический никель, раствор, направляемый на осаждение гидроксида никеля, не должен содержать другие металлы, которые осаждают в таких же или более кислотных условиях, чем никель. Такими металлами являются, например, кобальт и цинк, удаление которых выполняют преимущественно посредством стадии 10 экстрагирования. В зависимости от числа металлов, которые нужно удалить, стадия 10 может включать процесс экстрагирования, выполняемый посредством одного или нескольких экстрагирующих агентов. После стадий 3 и 10 очистки раствора осаждение гидроксида никеля посредством крепкого щелочного раствора ΝαΟΗ выполняют из чистого раствора хлорида никеля. Полученный гидроксид никеля (№(ΟΗ)₂) является очень чистым и его можно направлять на восстановление 11, продуктом которого является металлический никель. Восстановление никеля преимущественно осуществляют водородом, полученным из хлорно-щелочного электролиза, служащим, по крайней мере, частично восстанавливающим агентом. Когда альтернативный способ согласно фиг. 2 не включает получение соляной кислоты, водород, образующийся в электролизе, может быть использован для восстановления никеля. Получающиеся реакции являются следующими:

ΝίΟΙζ + 2 №ОН -> Νϊ(ΟΗ)₂ + 2 №С1 (7)

Νί(ΟΗ)₂ + Н₂ -* Νϊ + 2 Н₂О (8)

Выше изложен способ, в котором водород и хлор, получаемые в хлорно-щелочном электролизе, используют для изготовления соляной кислоты, которую направляют на выщелачивание, и в то же время никелевый продукт является гидроксидом никеля, содержащим кобальт; с другой стороны, также описан способ, в котором хлор подают на выщелачивание и никелевый продукт является металлическим никелем; однако необходимо отметить, что настоящее изобретение не ограничено исключительно этими применениями. В объем настоящего изобретения также включены усовершенствования, в которых хлор подают на выщелачивание и конечный продукт является гидроксидом никеля, также как и усовершенствования, в которых соляную кислоту подают на выщелачивание и получают металлический никель.

Примеры

Пример 1.

Никельсульфидный концентрат выщелачивали по способу настоящего изобретения. Большая часть

- 6 013353 никеля, содержащегося в концентрате, была связана в пентландите. Другими основными минералами были серпентинит, миллерит и пирит. Химический состав концентрата является следующим:

Νί	Ее	δ	Со	Си	Мд
%	%	%	%	%	%
22,9	19,1	19,40	0,61	0,02	8,3

Стадия 1 выщелачивания.

Никелевый концентрат (1000 г) выщелачивали в растворе (3170 мл), начальный состав которого был следующим:____________________________________________________________

Νί	Ре	δ	Са	Со	Си	Мд	Ыа	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
55,5	4,8	7850	412	1440	13,7	3550	64,4	157

Окислитель не использовали при выщелачивании и величина рН раствора составляла 2-3 в течение выщелачивания. Медь осаждали из раствора в виде халькоцита Си₂8 и, в тоже время, растворяли никель. После выщелачивания в течение трех часов при температуре 95°С получали раствор (раствор после выщелачивания, БВР), состав которого приведен ниже

Νί	Ее	3	Са	Со	Си	Мд	№	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
65,3	4080	9200	534	1600	0,0234	5500	70,3	217

После трех часов состав твердых веществ был следующим:

Νί	Ее	3	Со	Си	Мя
%	%	%	%	%	%
21,3	19,1	19,8	0,59	4,7	7,4

Стадия 2 выщелачивания.

Твердые вещества, то есть осадок после выщелачивания из первой стадии выщелачивания, пополненный твердыми веществами из удаления железа, выщелачивали окислительно в растворе, начальный состав которого был следующим:

Νί	Ее	3	Са	Со	Си	Мд	N3	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
18,1	1340	3240	1360	418	0,0051	1930	76,6	67,8

Кислород и соляную кислоту подавали на выщелачивание для окисления сульфидов. Величину рН поддерживали в интервале 2,0-2,5. Расход соляной кислоты составлял 250 г. Продолжительность выщелачивания составляла 20 ч, после чего составы раствора и твердых веществ были следующими:

Раствор

Νί	Ее	5	Са	Со	Си	Мд	№	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
62,1	12,8	8810	361	1680	15,5	3990	72,2	182

Твердые вещества

Νί	Ее	δ	Со	Си	Мд
%	%	%	%	%	%
1,3	28,0	17,6	0,03	0,14	7,66

Полные выходы в растворе, рассчитанные из баланса железа, являются следующими (стадия 1 выщелачивания + стадия 2 выщелачивания):

Никель 95,8 %

Кобальт 96,4 %

Удаление железа и сульфата.

Раствор, полученный из первой стадии выщелачивания, обрабатывали хлоридом кальция и крепким щелочным раствором для осаждения железа и для понижения содержания сульфата. Испытание проводили при температуре 80°С, и продолжительность осаждения составляла один час. Полученный осадок подавали на вторую стадию выщелачивания. Расход хлорида кальция составлял 81 г и расход крепкого щелочного раствора составлял 65 г. Величина рН полученного раствора составляла 4 и анализ данного раствора показал следующий состав: _______________________

Νί	Ее	3	Са	Со	Си	Мд	№	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
46,7	11	2400	2100	1380	0,035	5230	72	187

Осаждение никеля.

Раствор, полученный из осаждения железа и сульфата, далее обрабатывали посредством крепкого щелочного раствора, и величина рН увеличивалась до 6,8, так что никель осаждали в виде гидроксида никеля, который является промышленным продуктом. Химический состав полученного раствора и осадка представлен ниже

- 7 013353

Раствор

Νί	Ре	δ	Са	Со	Си	I Мд	№	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
0,066	0,73	1800	1680	0,1	0,0107	I 3600	78,9	0,2

Осадок

Νί	Ре	δ	Со	Си	Мд
%	%	%	%	%	%
55,2	0,02	0,09	0,73	0,03	0,37

Удаление магния.

Магний осаждали с помощью крепкого щелочного раствора из раствора, полученного из осаждения никеля и обедненного никелем, путем увеличения величины рН раствора примерно до 9, так что Мд осаждали в виде гидроксида магния, который также является промышленным продуктом. Анализы раствора и твердых веществ являются следующими:

Полученный раствор

Νί	Ре	δ	Са	Со	Си	Мд	№	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
0,001	0,63	1900	1655	0	0,0012	48	83,3	0,2

Осадок

Νί	Ре	δ	Со	Си	Мд
%	%	%	%	%	%
1,5	<0,01	0,26	<0,01	0,1	37,7

Раствор, полученный из осаждения магния, обрабатывали посредством промышленно доступных ионообменных смол для его очистки, чтобы сделать его пригодным в качестве подаваемого материала для хлорно-щелочного электролиза. После этого раствор подвергали выпариванию в вакуумном испарителе, вследствие чего содержание №1С1 в растворе составляло примерно 300 г/л. Раствор направляли на хлорно-щелочной электролиз, где часть хлорида натрия перерабатывали в крепкий щелочной раствор, хлор и водород. Крепкий щелочной раствор использовали для окисления железа и осаждения гидроксида никеля. Хлор и водород использовали для изготовления соляной кислоты, которую направляли на вторую стадию выщелачивания совместно с обедненным раствором №101. содержание ЫаС1 в котором на этой стадии составляло 200 г/л.

Пример 2.

Никельсульфидный концентрат согласно примеру 1 выщелачивали в растворе хлорида, что аналогично примеру 1. Первую стадию выщелачивания выполняли аналогично примеру 1, но на второй стадии выщелачивания окисление сульфидов и одновалентного хлорида меди выполняли непосредственно газообразным хлором.

Это было испытано путем окисления остатка после выщелачивания из первой стадии и подаваемого на вторую стадию раствора. Анализированные составы полученного раствора и осадка даны ниже

Раствор

Νί	Ре	δ	Са	Со	Си	Мд	№	Ζη
г/л	мг/л	мг/л	мг/л	мг/л	г/л	мг/л	г/л	мг/л
63,1	15,2	9100	451	1650	16,1	4050	71,2	175

Твердые вещества (остаток после выщелачивания)

Νί	Ге	I δ	Со	Си	I Мд
%	%		%	%	%
1,2	27,5	I 16,9	0,03	0,10	I 7,25

Раствор из второй стадии выщелачивания направляли на первую стадию выщелачивания, после чего дальнейшую обработку раствора выполняли аналогично примеру 1.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения никелевого продукта из никельсодержащего сырьевого материала, такого как никельсульфидный концентрат, или руда, или лом, гидрометаллургическим путем при выщелачивании, основанном на хлориде, включающий следующие стадии:

а) сырьевой материал выщелачивают в две или более стадии с помощью раствора, содержащего хлорид натрия и хлорид меди(11), в качестве противоточного выщелачивающего раствора при атмосферных условиях, так что первая по ходу обработки стадия выщелачивания является неокислительной и следующие стадии являются окислительными по отношению к образованию обогащенного никелем богатого никельхлоридного выщелачивающего раствора (БВР) и остатка после выщелачивания;

б) обогащенный никелем богатый выщелачивающий раствор обрабатывают для осаждения растворенного железа и сульфатов и осадок подают на конечную стадию способа выщелачивания;

в) никель осаждают из богатого выщелачивающего раствора с помощью гидроксида натрия ΝαΟΗ в

- 8 013353 форме гидроксида никеля Νί(ΘΗ)₂;

г) обедненный никелем раствор хлорида натрия направляют на осаждение магния, где магний осаждают из раствора с помощью гидроксида натрия, в форме гидроксида магния Мд(ОН)₂;

д) другие остатки растворенных двухвалентных примесей удаляют из раствора Ναί,Ί посредством ионного обмена;

е) раствор Ναί,Ί подвергают концентрированию;

ж) очищенный и концентрированный раствор Ναί,Ί направляют на хлорно-щелочной электролиз, где часть раствора перерабатывают электролизом в хлор, водород и гидроксид натрия, которые используют в способе в качестве реагентов;

з) раствор №С1, обедненный на электролизе, подают на конечную стадию выщелачивания концентрата и/или руды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание никельсодержащего сырьевого материала проводят в две стадии.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на первой стадии выщелачивания сырьевой материал выщелачивают в неокислительных условиях с помощью хлорида меди(11), так что часть сульфидов сырьевого материала растворяется и медь осаждается в качестве сульфида меди.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что значение рН на стадии неокислительного выщелачивания находится в диапазоне 0,5-3,0.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на стадиях окислительного выщелачивания сырьевого материала этот сырьевой материал выщелачивают с помощью хлорида меди(11), чтобы растворить сульфиды, и сульфид меди, осажденный на первой стадии выщелачивания, делают растворимым в хлориде меди(11).
6. Способ по любому из пп.1, 2 или 5, отличающийся тем, что окислительный реагент, используемый на стадиях окислительного выщелачивания сырьевого материала, представляет собой кислородсодержащий газ, то есть кислород, обогащенный кислородом воздух или воздух, и в способ выщелачивания подают соляную кислоту.
7. Способ по любому из пп.1, 2 или 5, отличающийся тем, что на стадиях окислительного выщелачивания сырьевого материала применяемый окислительный реагент представляет собой хлор, образовавшийся при хлорно-щелочном электролизе.
8. Способ по любому из пп.1, 2 или 5-7, отличающийся тем, что на стадиях окислительного выщелачивания сырьевого материала значение рН регулируют в интервале 1,7-2,8, предпочтительно в интервале 2,0-2,5.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что железо, содержащееся в остатке после выщелачивания, главным образом, представляет собой гематит.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что для удаления растворенных сульфатов и железа в обогащенный никелем богатый выщелачивающий раствор подают соединение кальция и гидроксид натрия, и получаемый осадок железа/гипса направляют на конечную стадию выщелачивания.
11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что гидроксид никеля осаждают в качестве конечного продукта, содержащего кобальт.
12. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что обогащенный никелем богатый выщелачивающий раствор подвергают экстракции для удаления кобальта.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что никель осаждают из не содержащего кобальт богатого выщелачивающего раствора с помощью гидроксида натрия в форме гидроксида никеля, из которого извлекают металлический никель путем восстановления.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление металлического никеля осуществляют с помощью водорода, который, по меньшей мере, частично образуется при хлорно-щелочном электролизе.
15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что обедненный никелем раствор Ναί,Ί подвергают осветляющему фильтрованию для удаления твердых веществ перед направлением раствора на осаждение Мд.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что осаждение магния предпочтительно выполняют при значении рН 9-10.
17. Способ по п.6, отличающийся тем, что соляную кислоту, используемую в качестве выщелачивающего агента, получают из водорода и хлора, образованных при хлорно-щелочном электролизе.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что никельсодержащий сырьевой материал содержит золото и/или другие драгоценные металлы (МДГ).
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что золото растворяют на конечной выщелачивающий стадии и извлекают из раствора конечной выщелачивающей стадии, и не содержащий золота раствор направляют на стадию выщелачивания, предшествующую по ходу обработки концентрата.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что в условиях выщелачивания малорастворимые драгоценные металлы (МДГ) извлекают из остатка после выщелачивания.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что обедненный раствор, полученный при концентрировании хлорида натрия, по меньшей мере, частично направляют в способ выщелачивания сырьевого материала.