EA045218B1 - BATTERY RECYCLING METHOD - Google Patents
BATTERY RECYCLING METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- EA045218B1 EA045218B1 EA202191664 EA045218B1 EA 045218 B1 EA045218 B1 EA 045218B1 EA 202191664 EA202191664 EA 202191664 EA 045218 B1 EA045218 B1 EA 045218B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- productive
- cobalt
- solution
- leach solution
- manganese
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 76
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 213
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 213
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 212
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 212
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 204
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 202
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 201
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 199
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 196
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 183
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 178
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 122
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 112
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 108
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 106
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 106
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 100
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 98
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 94
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 94
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 93
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 88
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 74
- 239000007787 solid Chemical group 0.000 claims description 70
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 62
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 54
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 52
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 51
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 45
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 claims description 34
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 30
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 23
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 22
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000000079 presaturation Methods 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 8
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 7
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000247 postprecipitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 440
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 95
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 95
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 66
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 50
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 36
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 33
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 31
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 25
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 23
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 20
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 17
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 15
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 14
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 14
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 13
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 13
- 229910020598 Co Fe Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 11
- QUXFOKCUIZCKGS-UHFFFAOYSA-N bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid Chemical compound CC(C)(C)CC(C)CP(O)(=O)CC(C)CC(C)(C)C QUXFOKCUIZCKGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- SEGLCEQVOFDUPX-UHFFFAOYSA-N di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid Chemical compound CCCCC(CC)COP(O)(=O)OCC(CC)CCCC SEGLCEQVOFDUPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 10
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 9
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 9
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 8
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 6
- MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N cobalt manganese Chemical compound [Mn].[Co] MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 5
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002923 oximes Chemical group 0.000 description 5
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 4
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 4
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 4
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 4
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 4
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 4
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 3
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 3
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 3
- -1 cobalt Chemical class 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 3
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical compound O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 2
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 2
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 2
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 2
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 2
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WZUKKIPWIPZMAS-UHFFFAOYSA-K Ammonium alum Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O WZUKKIPWIPZMAS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical group 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical group 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000658 coextraction Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N decanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCC(O)=O GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 235000021463 dry cake Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000011552 falling film Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 238000010951 particle size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000013502 plastic waste Substances 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Description
Область техникиField of technology
Настоящее изобретение относится к способу извлечения металлов из сырьевых материалов, содержащих такие металлы. Более конкретно, настоящее изобретение относится к извлечению различных металлов, содержащихся в использованных литиевых (литий-ионных) аккумуляторах.The present invention relates to a method for recovering metals from raw materials containing such metals. More specifically, the present invention relates to the recovery of various metals contained in used lithium (lithium-ion) batteries.
Уровень техникиState of the art
Дальнейшее рассмотрение уровня техники приводится исключительно для облегчения понимания настоящего изобретения. Рассмотрение не является подтверждением или признанием того, что какойлибо материал, на который приводятся ссылки, является или являлся частью общеизвестных знаний на дату приоритета заявки.The following discussion of the prior art is provided solely to facilitate understanding of the present invention. Consideration does not constitute a confirmation or admission that any material referred to is or was part of the generally known knowledge at the priority date of the application.
Объем применяемых во всем мире перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов в последние годы стремительно растет и будет расширяться вследствие развития рынков электромобилей и массового накопления электроэнергии. По мере роста спроса на литий-ионные аккумуляторы растет и спрос на компоненты из металла/оксида металла, которые применяются в аккумуляторах. Быстрый рост спроса на некоторые из этих металлов, например, на кобальт, поставил под вопрос стабильную поставку таких ресурсов. Это привело к быстрому росту стоимости таких металлов.The global use of rechargeable lithium-ion batteries has been growing rapidly in recent years and will continue to do so as markets for electric vehicles and mass energy storage develop. As demand for lithium-ion batteries increases, so does the demand for metal/metal oxide components used in batteries. The rapid increase in demand for some of these metals, such as cobalt, has called into question the stable supply of such resources. This led to a rapid increase in the cost of such metals.
Разработка способов извлечения и переработки различных компонентов современных аккумуляторов не вызывает большого интереса. Это происходит главным образом из-за относительно небольшого объема литий-ионных аккумуляторов, доступных для переработки, и относительно высокой стоимости типичных пиро- и гидрометаллургических процессов, с помощью которых достигается извлечение. Поскольку спрос на литий-ионные аккумуляторы продолжает расти, увеличивается и объем использованных литий-ионных аккумуляторов, которые можно перерабатывать. Существует потребность в недорогих и эффективных процессах переработки, особенно для более сложных компонентов из металла/оксида металла.There has been little interest in developing ways to extract and recycle various components of modern batteries. This is primarily due to the relatively small volume of lithium-ion batteries available for recycling and the relatively high cost of the typical pyro- and hydrometallurgical processes by which recovery is achieved. As demand for lithium-ion batteries continues to grow, so does the volume of used lithium-ion batteries that can be recycled. There is a need for low-cost and efficient recycling processes, especially for more complex metal/metal oxide components.
Состав литий-ионных аккумуляторов существенно изменился за последнее время. Несмотря на то, что были разработаны некоторые процессы переработки аккумуляторов, они в основном ограничивались извлечением определенных металлов из определенного типа аккумулятора или источника сырья. Например, применяемые ранее аккумуляторы были преимущественно литий-кобальтовыми, и основное внимание в способах извлечения уделялось извлечению кобальта. По мере увеличения спроса на литий способы извлечения перешли к извлечению как кобальта, так и лития. По мере дальнейшего развития аккумуляторных технологий катоды включали другие металлы, такие как марганец, никель, алюминий, железо и фосфор. Способы, применяемые для извлечения лития и кобальта, не подходят для извлечения других металлов и не подходят для аккумуляторов с другим химическим составом.The composition of lithium-ion batteries has changed significantly recently. While some battery recycling processes have been developed, they have largely been limited to recovering specific metals from a specific battery type or raw material source. For example, previous batteries were predominantly lithium-cobalt, and the extraction methods focused on cobalt recovery. As demand for lithium has increased, extraction methods have shifted to extracting both cobalt and lithium. As battery technology further developed, cathodes included other metals such as manganese, nickel, aluminum, iron, and phosphorus. The methods used to extract lithium and cobalt are not suitable for extracting other metals and are not suitable for other battery chemistries.
Увеличение применения литий-ионных аккумуляторов увеличит объем использованных литийионных аккумуляторов, доступных для переработки. Однако в поставку использованных литий-ионных аккумуляторов будут входить много разных типов аккумуляторов. Пригодность способов извлечения только для одного типа аккумуляторов представляет собой существенную проблему для коммерциализации таких процессов, поскольку для этого потребуется сортировка и разделение. Существует необходимость в разработке процесса извлечения ряда металлов из ряда различных типов литий-ионных аккумуляторов.Increasing use of lithium-ion batteries will increase the volume of used lithium-ion batteries available for recycling. However, the supply of used lithium-ion batteries will include many different types of batteries. The suitability of recovery methods for only one type of battery poses a significant challenge to the commercialization of such processes, as it will require sorting and separation. There is a need to develop a process to extract a range of metals from a range of different types of lithium-ion batteries.
С учетом этой задачи и было разработано настоящее изобретение.It is with this objective in mind that the present invention has been developed.
Настоящее изобретение направлено на преодоление или по меньшей мере смягчение одного или более недостатков предшествующего уровня техники, упомянутых выше, или на предоставление потребителю целесообразного или коммерческого выбора.The present invention is directed to overcome or at least mitigate one or more of the disadvantages of the prior art mentioned above, or to provide the consumer with a practical or commercial choice.
В данном описании, если контекст не требует иного, слово содержать или варианты, такие как содержит или содержащий, должно пониматься как подразумевающее включение указанного целого числа или группы целых чисел, но не исключение любого другого целого числа или группы целых чисел.As used herein, unless the context otherwise requires, the word contain or variants such as contains or containing are to be understood to mean the inclusion of the specified integer or group of integers, but not the exclusion of any other integer or group of integers.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ извлечения металлов из потока сырья, содержащего один или более ценных металлов и литий, причем способ включает:In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a method for recovering metals from a feed stream containing one or more valuable metals and lithium, the method comprising:
подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток;subjecting the raw material stream to sulfuric acid leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue;
разделение продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка;separation of productive leach solution and solid residue;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания одному или более отдельным этапам экстракции растворителем, причем на каждом этапе экстракции растворителем извлекают один или более ценных металлов из продуктивного раствора выщелачивания, оставшийся продуктивный раствор выщелачивания содержит литий; и извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания.subjecting the productive leach solution to one or more separate solvent extraction steps, each solvent extraction step removing one or more valuable metals from the productive leach solution, the remaining productive leach solution containing lithium; and recovering lithium from the productive leach solution.
Способ согласно настоящему изобретению особенно подходит для извлечения по меньшей мере существенной части всех ценных металлов из использованных литий-ионных аккумуляторов, предпочтительно в виде высокочистых сульфатов. Этот процесс особенно надежен, поскольку он позволяет применять литий-ионные аккумуляторы различного химического состава в качестве единственного или смешанного источника сырья. Это достигается путем кислотного выщелачивания с последующими по- 1 045218 следовательными этапами извлечения металла с помощью методов экстракции растворителем. Это оказалось особенно преимущественным, так как посредством процесса можно обрабатывать ряд аккумуляторов различного химического состава, а это означает, что не требуется сортировка аккумуляторов разных типов.The method of the present invention is particularly suitable for recovering at least a substantial portion of all valuable metals from used lithium-ion batteries, preferably in the form of high purity sulfates. This process is particularly robust because it allows lithium-ion battery chemistries to be used as a single or mixed source. This is achieved by acid leaching followed by successive steps of metal recovery using solvent extraction methods. This has proven to be particularly advantageous as the process can process a range of different battery chemistries, meaning that different battery types are not required to be sorted.
В предпочтительных вариантах настоящего изобретения поток сырья содержит одно или более из меди, железа, марганца, алюминия, кобальта и никеля.In preferred embodiments of the present invention, the feed stream contains one or more of copper, iron, manganese, aluminum, cobalt and nickel.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает следующий этап:In one embodiment of the present invention, the method further includes the following step:
подвергание потока сырья процессу предварительной обработки до этапа подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию.subjecting the feed stream to a pre-treatment process prior to the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching.
Предпочтительно процесс предварительной обработки включает один или более этапов механической обработки. Более предпочтительно этапы механической обработки включают один или более из этапа дробления и этапа измельчения.Preferably, the pre-treatment process includes one or more mechanical processing steps. More preferably, the mechanical processing steps include one or more of a crushing step and a grinding step.
Предпочтительно процесс предварительной обработки включает один или более этапов уменьшения размера. Более предпочтительно один или более этапов уменьшения размера включают этап размалывания.Preferably, the pre-treatment process includes one or more size reduction steps. More preferably, one or more size reduction steps include a grinding step.
В одном варианте настоящего изобретения процесс предварительной обработки включает один или более этапов обогащения. Предпочтительно один или более этапов обогащения включают один или более из этапа воздушной классификации, этапа магнитной классификации и этапа флотации.In one embodiment of the present invention, the pretreatment process includes one or more enrichment steps. Preferably, the one or more enrichment steps include one or more of an air classification step, a magnetic classification step, and a flotation step.
В одном варианте настоящего изобретения этапы подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток; и разделения продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка;In one embodiment of the present invention, the steps of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue; and separation of the productive leach solution and the solid residue;
осуществляют в контуре выщелачивания.carried out in the leaching circuit.
Предпочтительно контур выщелачивания содержит секцию выщелачивания, секцию сгущения и секцию фильтрации.Preferably, the leaching circuit comprises a leaching section, a thickening section and a filtration section.
В одном варианте настоящего изобретения этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, более конкретно включает подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию в одном или более реакторах выщелачивания. Предпочтительно этап включает подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию в двух или более реакторах выщелачивания. Более предпочтительно этап включает подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию в трех или более реакторах выщелачивания. Более предпочтительно этап включает подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию в четырех или более реакторах выщелачивания. Более предпочтительно этап включает подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию в пяти или более реакторах выщелачивания.In one embodiment of the present invention, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leach to form a slurry containing a productive leach solution of soluble metal salts and a solid residue, more specifically involves subjecting the feed stream to sulfuric acid leach in one or more leach reactors. Preferably, the step includes subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching in two or more leaching reactors. More preferably, the step includes subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching in three or more leaching reactors. More preferably, the step includes subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching in four or more leaching reactors. More preferably, the step includes subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching in five or more leaching reactors.
Предпочтительно этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию осуществляют при атмосферном давлении.Preferably, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching is carried out at atmospheric pressure.
Предпочтительно этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию осуществляют при повышенной температуре.Preferably, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching is carried out at an elevated temperature.
В одном варианте настоящего изобретения каждый этап экстракции растворителем включает введение в контакт продуктивного раствора выщелачивания с экстрагентом для экстракции одного или более металлов с получением насыщенного экстрагента, содержащего один или более экстрагированных металлов. Предпочтительно каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает отделение насыщенного экстрагента от продуктивного раствора выщелачивания. Более предпочтительно, каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает извлечение металла из насыщенного экстрагента.In one embodiment of the present invention, each solvent extraction step includes contacting a productive leach solution with an extractant to extract one or more metals to produce a saturated extractant containing one or more extracted metals. Preferably, each solvent extraction step further includes separating the saturated extractant from the productive leach solution. More preferably, each solvent extraction step further includes recovering the metal from the rich extractant.
В одном варианте настоящего изобретения один из отдельных этапов экстракции растворителем предназначен для извлечения меди из продуктивного раствора выщелачивания. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с экстрагентом меди с получением обедненного медью продуктивного раствора выщелачивания и насыщенного экстрагента меди. Более предпочтительно медь извлекают из насыщенного экстрагента меди. Еще более предпочтительно медь извлекают в виде сульфата.In one embodiment of the present invention, one of the separate solvent extraction steps is designed to recover copper from the productive leach solution. Preferably, the productive leach solution is contacted with a copper extractant to produce a copper-depleted productive leach solution and a rich copper extractant. More preferably, the copper is recovered from the saturated copper extractant. Even more preferably, the copper is recovered as sulfate.
В одном варианте настоящего изобретения один из отдельных этапов экстракции растворителем предназначен для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с экстрагентом алюминия с получением обедненного алюминием продуктивного раствора выщелачивания и насыщенного экстрагента алюминия. Более предпочтительно алюминий извлекают из насыщенного экстрагента алюминия. В одном варианте настоящего изобретения алюминий извлекают из продуктивного раствора выщелачивания после извлечения меди.In one embodiment of the present invention, one of the separate solvent extraction steps is designed to recover aluminum from the productive leach solution. Preferably, the productive leach solution is contacted with an aluminum extractant to produce an aluminum-depleted productive leach solution and a saturated aluminum extractant. More preferably, the aluminum is recovered from the saturated aluminum extractant. In one embodiment of the present invention, aluminum is recovered from the productive leach solution after copper has been recovered.
В одном варианте настоящего изобретения введение в контакт продуктивного раствора выщелачивания с экстрагентом алюминия обеспечивает дополнительное насыщение железом из продуктивного раствора выщелачивания насыщенного экстрагента алюминия. Предпочтительно железо извлекают изIn one embodiment of the present invention, contacting the productive leach solution with an aluminum extractant provides additional iron saturation from the productive leach solution to the saturated aluminum extractant. Preferably, the iron is extracted from
- 2 045218 насыщенного экстрагента алюминия.- 2 045218 saturated aluminum extractant.
В альтернативном варианте настоящего изобретения алюминий извлекают из продуктивного раствора выщелачивания посредством этапа осаждения. Предпочтительно, если алюминий извлекают посредством этапа осаждения, железо также извлекают на этапе осаждения. Предпочтительно алюминий и железо извлекают в виде осадка смешанного гидроксида. Более предпочтительно этап осаждения дополнительно включает отделение осажденных твердых веществ от продуктивного раствора выщелачивания.In an alternative embodiment of the present invention, aluminum is recovered from the productive leach solution through a precipitation step. Preferably, if the aluminum is recovered through the precipitation step, the iron is also recovered through the precipitation step. Preferably, the aluminum and iron are recovered as a mixed hydroxide precipitate. More preferably, the precipitation step further includes separating the precipitated solids from the productive leach solution.
В одном варианте настоящего изобретения этап осаждения включает добавление окислителя. Предпочтительно окислитель выбирают из воздуха, газообразного кислорода, обогащенных кислородом газов и пероксида водорода.In one embodiment of the present invention, the precipitation step includes adding an oxidizing agent. Preferably, the oxidizing agent is selected from air, oxygen gas, oxygen-enriched gases and hydrogen peroxide.
В одном варианте настоящего изобретения этап осаждения включает увеличение pH продуктивного раствора выщелачивания до уровня выше 4,5. Предпочтительно pH увеличивают за счет добавления основания. Предпочтительно основание выбирают из аммиака, извести или известняка. В одном варианте настоящего изобретения этап осаждения включает две или более ступени осаждения, работающие при увеличенном pH. Предпочтительно по меньшей мере одна ступень осаждения работает при pH от 3,2 до 4 и по меньшей мере одна ступень осаждения работает при pH выше 4,5. Более предпочтительно окислитель добавляют в одну или обе ступени осаждения.In one embodiment of the present invention, the precipitation step includes increasing the pH of the productive leach solution to a level greater than 4.5. Preferably, the pH is increased by adding a base. Preferably the base is selected from ammonia, lime or limestone. In one embodiment of the present invention, the precipitation step includes two or more precipitation stages operating at increased pH. Preferably, the at least one precipitation stage operates at a pH between 3.2 and 4 and the at least one precipitation stage operates at a pH above 4.5. More preferably, an oxidizing agent is added to one or both precipitation steps.
В одном варианте настоящего изобретения один из отдельных этапов экстракции растворителем предназначен для извлечения марганца из продуктивного раствора выщелачивания. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с экстрагентом марганца с получением обедненного марганцем продуктивного раствора выщелачивания и насыщенного экстрагента марганца. Более предпочтительно марганец извлекают из насыщенного экстрагента марганца. Еще более предпочтительно марганец извлекают в виде сульфата. В одном варианте настоящего изобретения марганец извлекают из продуктивного раствора выщелачивания после извлечения алюминия и/или железа.In one embodiment of the present invention, one of the separate solvent extraction steps is designed to recover manganese from the productive leach solution. Preferably, the productive leach solution is contacted with a manganese extractant to produce a manganese-depleted productive leach solution and a rich manganese extractant. More preferably, the manganese is recovered from the saturated manganese extractant. Even more preferably, the manganese is recovered as sulfate. In one embodiment of the present invention, manganese is recovered from the productive leach solution after aluminum and/or iron have been recovered.
В одном варианте настоящего изобретения один из отдельных этапов экстракции растворителем предназначен для извлечения кобальта из продуктивного раствора выщелачивания. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с экстрагентом кобальта с получением обедненного кобальтом продуктивного раствора выщелачивания и насыщенного экстрагента кобальта. Более предпочтительно кобальт извлекают из насыщенного экстрагента кобальта. Еще более предпочтительно кобальт извлекают в виде сульфата. В одном варианте настоящего изобретения кобальт извлекают из продуктивного раствора выщелачивания после извлечения марганца.In one embodiment of the present invention, one of the separate solvent extraction steps is designed to recover cobalt from the productive leach solution. Preferably, the productive leach solution is contacted with a cobalt extractant to produce a cobalt-depleted productive leach solution and a rich cobalt extractant. More preferably, the cobalt is recovered from the saturated cobalt extractant. Even more preferably, the cobalt is recovered as sulfate. In one embodiment of the present invention, cobalt is recovered from the productive leach solution after manganese has been recovered.
В одном варианте настоящего изобретения один из отдельных этапов экстракции растворителем предназначен для извлечения кобальта и марганца из продуктивного раствора выщелачивания. Авторами изобретения предусматривается, что в этом варианте настоящего изобретения кобальт и марганец одновременно экстрагируют из продуктивного раствора выщелачивания с помощью одного экстрагента. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с экстрагентом кобальта и марганца с получением обедненного кобальтом и марганцем продуктивного раствора выщелачивания и насыщенного экстрагента кобальта и марганца. Более предпочтительно кобальт и марганец извлекают из насыщенного экстрагента кобальта и марганца. Еще более предпочтительно марганец и кобальт извлекают в виде сульфата. В одном варианте настоящего изобретения кобальт и марганец извлекают из продуктивного раствора выщелачивания после извлечения алюминия и/или железа.In one embodiment of the present invention, one of the separate solvent extraction steps is designed to recover cobalt and manganese from the productive leach solution. The inventors envision that in this embodiment of the present invention, cobalt and manganese are simultaneously extracted from the productive leach solution using a single extractant. Preferably, the productive leach solution is contacted with a cobalt and manganese extractant to produce a cobalt and manganese depleted productive leach solution and a saturated cobalt and manganese extractant. More preferably, the cobalt and manganese are recovered from the saturated cobalt and manganese extractant. Even more preferably, the manganese and cobalt are recovered as sulfate. In one embodiment of the present invention, cobalt and manganese are recovered from the productive leach solution after aluminum and/or iron have been recovered.
В одном варианте настоящего изобретения один из отдельных этапов экстракции растворителем предназначен для извлечения никеля из продуктивного раствора выщелачивания. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с экстрагентом никеля с получением обедненного никелем продуктивного раствора выщелачивания и насыщенного экстрагента никеля. Более предпочтительно никель извлекают из насыщенного экстрагента никеля. Еще более предпочтительно никель извлекают в виде сульфата. В одном варианте настоящего изобретения никель извлекают из продуктивного раствора выщелачивания после извлечения марганца и/или кобальта.In one embodiment of the present invention, one of the separate solvent extraction steps is designed to recover nickel from the productive leach solution. Preferably, the productive leach solution is contacted with a nickel extractant to produce a nickel-depleted productive leach solution and a rich nickel extractant. More preferably, the nickel is recovered from the saturated nickel extractant. Even more preferably, the nickel is recovered as sulfate. In one embodiment of the present invention, nickel is recovered from the productive leach solution after the manganese and/or cobalt have been recovered.
В одном варианте настоящего изобретения отдельные этапы экстракции растворителем выполняют последовательно. Предпочтительно отдельные этапы экстракции растворителем выполняют в следующей последовательности: медь, алюминий, марганец, кобальт и никель. Если марганец и кобальт экстрагируют совместно, отдельные этапы экстракции растворителем выполняют в следующей последовательности: медь, алюминий, марганец/кобальт и никель.In one embodiment of the present invention, the individual solvent extraction steps are performed sequentially. Preferably, the individual solvent extraction steps are performed in the following sequence: copper, aluminum, manganese, cobalt and nickel. If manganese and cobalt are extracted together, the individual solvent extraction steps are performed in the following sequence: copper, aluminum, manganese/cobalt and nickel.
В одном варианте настоящего изобретения после одного или более отдельных этапов экстракции растворителем продуктивный раствор выщелачивания содержит литий.In one embodiment of the present invention, after one or more separate solvent extraction steps, the productive leach solution contains lithium.
В одном варианте настоящего изобретения извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания более конкретно включает осаждение литийсодержащего соединения. Более предпочтительно литийсодержащее соединение затем извлекают из раствора. В одном варианте осуществления литийсодержащее соединение представляет собой карбонат лития. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с карбонатом аммония для осаждения карбоната лития. Альтернативно продуктивный раствор выщелачивания вводят в контакт с карбонатом натрия для осаждения карбоната лития.In one embodiment of the present invention, recovery of lithium from a productive leach solution more specifically involves precipitation of a lithium-containing compound. More preferably, the lithium-containing compound is then removed from solution. In one embodiment, the lithium-containing compound is lithium carbonate. Preferably, the productive leach solution is contacted with ammonium carbonate to precipitate lithium carbonate. Alternatively, the productive leach solution is contacted with sodium carbonate to precipitate lithium carbonate.
В альтернативном варианте настоящего изобретения литийсодержащие соединения осаждают посредством кристаллизации. Предпочтительно сульфат лития кристаллизуют из раствора посредствомIn an alternative embodiment of the present invention, lithium-containing compounds are precipitated by crystallization. Preferably, lithium sulfate is crystallized from solution by
- 3 045218 выпаривания.- 3 045218 evaporation.
В одном варианте настоящего изобретения извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания более конкретно включает извлечение лития с помощью экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, recovering lithium from a productive leach solution more specifically includes recovering lithium by solvent extraction.
В одном варианте настоящего изобретения извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания более конкретно включает извлечение лития с помощью ионного обмена.In one embodiment of the present invention, recovery of lithium from a productive leach solution more specifically includes recovery of lithium by ion exchange.
В одном варианте настоящего изобретения извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания более конкретно включает использованием этап электролиза. Предпочтительно в результате этапа электролиза получают раствор LiOH.In one embodiment of the present invention, recovery of lithium from the productive leach solution more specifically involves the use of an electrolysis step. Preferably, the electrolysis step produces a LiOH solution.
В одном варианте настоящего изобретения после этапа извлечения лития раствор выщелачивания подвергают этапу извлечения аммиака. Предпочтительно этап извлечения аммиака включает этап кристаллизации сульфата аммония.In one embodiment of the present invention, after the lithium recovery step, the leach solution is subjected to an ammonia recovery step. Preferably, the ammonia recovery step includes a crystallization step of ammonium sulfate.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ извлечения металлов из потока сырья, содержащего один или более ценных металлов и литий, причем способ включает:In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for recovering metals from a feed stream containing one or more valuable metals and lithium, the method comprising:
подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток;subjecting the raw material stream to sulfuric acid leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue;
разделение продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка;separation of productive leach solution and solid residue;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения меди из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract copper from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract aluminum from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения марганца из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract manganese from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения кобальта из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract cobalt from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения никеля из продуктивного раствора выщелачивания; и извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания.subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract nickel from the productive leach solution; and recovering lithium from the productive leach solution.
Предпочтительно железо также извлекают на этапе экстракции растворителем, предназначенном для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания.Preferably, iron is also recovered in a solvent extraction step designed to recover aluminum from the productive leach solution.
Предпочтительно каждый этап экстракции растворителем включает введение в контакт продуктивного раствора выщелачивания с экстрагентом для экстракции одного или более металлов с получением насыщенного экстрагента, содержащего один или более экстрагированных металлов. Более предпочтительно каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает отделение насыщенного экстрагента от продуктивного раствора выщелачивания. Еще более предпочтительно, каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает извлечение металла из насыщенного экстрагента.Preferably, each solvent extraction step includes contacting the productive leach solution with an extractant to extract one or more metals to produce a saturated extractant containing one or more extracted metals. More preferably, each solvent extraction step further includes separating the saturated extractant from the productive leach solution. Even more preferably, each solvent extraction step further includes recovering the metal from the rich extractant.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ извлечения металлов из потока сырья, содержащего один или более ценных металлов и литий, причем способ включает:In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for recovering metals from a feed stream containing one or more valuable metals and lithium, the method comprising:
подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток;subjecting the raw material stream to sulfuric acid leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue;
разделение продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка;separation of productive leach solution and solid residue;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения меди из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract copper from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract aluminum from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения марганца и кобальта из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract manganese and cobalt from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения никеля из продуктивного раствора выщелачивания; и извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания.subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract nickel from the productive leach solution; and recovering lithium from the productive leach solution.
Предпочтительно железо также извлекают на этапе экстракции растворителем, предназначенном для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания.Preferably, iron is also recovered in a solvent extraction step designed to recover aluminum from the productive leach solution.
Предпочтительно каждый этап экстракции растворителем включает введение в контакт продуктивного раствора выщелачивания с экстрагентом для экстракции одного или более металлов с получением насыщенного экстрагента, содержащего один или более экстрагированных металлов. Более предпочтительно каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает отделение насыщенного экстрагента от продуктивного раствора выщелачивания. Еще более предпочтительно, каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает извлечение металла из насыщенного экстрагента.Preferably, each solvent extraction step includes contacting the productive leach solution with an extractant to extract one or more metals to produce a saturated extractant containing one or more extracted metals. More preferably, each solvent extraction step further includes separating the saturated extractant from the productive leach solution. Even more preferably, each solvent extraction step further includes recovering the metal from the rich extractant.
Предпочтительно продукт этапа экстракции растворителем, предназначенного для извлечения марганца и кобальта из продуктивного раствора выщелачивания, подвергают процессу для отдельного извлечения марганца и кобальта. Более предпочтительно продукт этапа экстракции растворителем, предназначенного для извлечения марганца и кобальта из продуктивного раствора выщелачивания, подвергают этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения марганца. Еще более предпочти- 4 045218 тельно кобальт извлекают из рафината этапа экстракции растворителем, предназначенного для извлечения марганца.Preferably, the product of the solvent extraction step for removing manganese and cobalt from the productive leach solution is subjected to a process to separate the manganese and cobalt. More preferably, the product of a solvent extraction step for extracting manganese and cobalt from the productive leach solution is subjected to a solvent extraction step for extracting manganese. Even more preferably, the cobalt is recovered from the raffinate of the solvent extraction step to recover the manganese.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ извлечения металлов из потока сырья, содержащего один или более ценных металлов и литий, причем способ включает:In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for recovering metals from a feed stream containing one or more valuable metals and lithium, the method comprising:
подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток;subjecting the raw material stream to sulfuric acid leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue;
разделение продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка;separation of productive leach solution and solid residue;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения меди из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract copper from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу осаждения, предназначенному для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a precipitation step designed to extract aluminum from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения марганца из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract manganese from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения кобальта из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract cobalt from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения никеля из продуктивного раствора выщелачивания; и извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания.subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract nickel from the productive leach solution; and recovering lithium from the productive leach solution.
Предпочтительно на этапе осаждения, предназначенном для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания, также извлекают железо из продуктивного раствора выщелачивания.Preferably, the precipitation step for removing aluminum from the productive leach solution also removes iron from the productive leach solution.
Предпочтительно каждый этап экстракции растворителем включает введение в контакт продуктивного раствора выщелачивания с экстрагентом для экстракции одного или более металлов с получением насыщенного экстрагента, содержащего один или более экстрагированных металлов. Более предпочтительно каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает отделение насыщенного экстрагента от продуктивного раствора выщелачивания. Еще более предпочтительно, каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает извлечение металла из насыщенного экстрагента.Preferably, each solvent extraction step includes contacting the productive leach solution with an extractant to extract one or more metals to produce a saturated extractant containing one or more extracted metals. More preferably, each solvent extraction step further includes separating the saturated extractant from the productive leach solution. Even more preferably, each solvent extraction step further includes recovering the metal from the rich extractant.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ извлечения металлов из потока сырья, содержащего один или более ценных металлов и литий, причем способ включает:In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for recovering metals from a feed stream containing one or more valuable metals and lithium, the method comprising:
подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток;subjecting the raw material stream to sulfuric acid leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue;
разделение продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка;separation of productive leach solution and solid residue;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения меди из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract copper from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу осаждения, предназначенному для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a precipitation step designed to extract aluminum from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения марганца и кобальта из продуктивного раствора выщелачивания;subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract manganese and cobalt from the productive leach solution;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения никеля из продуктивного раствора выщелачивания; и извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания.subjecting the productive leach solution to a solvent extraction step to extract nickel from the productive leach solution; and recovering lithium from the productive leach solution.
Предпочтительно на этапе осаждения, предназначенном для извлечения алюминия из продуктивного раствора выщелачивания, также извлекают железо из продуктивного раствора выщелачивания.Preferably, the precipitation step for removing aluminum from the productive leach solution also removes iron from the productive leach solution.
Предпочтительно каждый этап экстракции растворителем включает введение в контакт продуктивного раствора выщелачивания с экстрагентом для экстракции одного или более металлов с получением насыщенного экстрагента, содержащего один или более экстрагированных металлов. Более предпочтительно каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает отделение насыщенного экстрагента от продуктивного раствора выщелачивания. Еще более предпочтительно, каждый этап экстракции растворителем дополнительно включает извлечение металла из насыщенного экстрагента.Preferably, each solvent extraction step includes contacting the productive leach solution with an extractant to extract one or more metals to produce a saturated extractant containing one or more extracted metals. More preferably, each solvent extraction step further includes separating the saturated extractant from the productive leach solution. Even more preferably, each solvent extraction step further includes recovering the metal from the rich extractant.
Предпочтительно продукт этапа экстракции растворителем, предназначенного для извлечения марганца и кобальта из продуктивного раствора выщелачивания, подвергают процессу для отдельного извлечения марганца и кобальта. Более предпочтительно продукт этапа экстракции растворителем, предназначенного для извлечения марганца и кобальта из продуктивного раствора выщелачивания, подвергают этапу экстракции растворителем, предназначенному для извлечения марганца. Еще более предпочтительно кобальт извлекают из рафината этапа экстракции растворителем, предназначенного для извлечения марганца.Preferably, the product of the solvent extraction step for removing manganese and cobalt from the productive leach solution is subjected to a process to separate the manganese and cobalt. More preferably, the product of a solvent extraction step for extracting manganese and cobalt from the productive leach solution is subjected to a solvent extraction step for extracting manganese. Even more preferably, the cobalt is recovered from the raffinate of the solvent extraction step to recover the manganese.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Далее признаки настоящего изобретения более полно описываются в нижеследующем описании его нескольких неограничивающих вариантов осуществления. Настоящее описание добавлено исключительно в целях иллюстрации настоящего изобретения. Его не следует понимать, как ограничение общего содержания, раскрытия или описания изобретения, изложенного выше. Описание будет приведено со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:The features of the present invention are further described more fully in the following description of several non-limiting embodiments thereof. The present description is added solely for the purpose of illustrating the present invention. It should not be construed as limiting the general content, disclosure, or description of the invention set forth above. The description will be given with links to the attached graphic materials, on which:
на фиг. 1 показана технологическая схема способа согласно настоящему изобретению;in fig. 1 shows a flow diagram of the method according to the present invention;
- 5 045218 на фиг. 2 показана технологическая схема контура выщелачивания;- 5 045218 in Fig. 2 shows a technological diagram of the leaching circuit;
на фиг. 3 показана технологическая схема контура экстракции меди растворителем;in fig. Figure 3 shows a flow diagram of the copper solvent extraction circuit;
на фиг. 4 показана технологическая схема контура экстракции алюминия растворителем;in fig. 4 shows a flow diagram of the aluminum solvent extraction circuit;
на фиг. 4a показана технологическая схема альтернативного контура экстракции алюминия;in fig. 4a shows a flow diagram of an alternative aluminum extraction circuit;
на фиг. 5 показана технологическая схема контура извлечения кобальта/марганца;in fig. 5 shows a flow diagram of the cobalt/manganese extraction circuit;
на фиг. 6 показана технологическая схема контура экстракции кобальта и марганца растворителем;in fig. 6 shows a flow diagram of the cobalt and manganese solvent extraction circuit;
на фиг. 7 показана технологическая схема контура экстракции марганца растворителем;in fig. 7 shows a flow diagram of the manganese solvent extraction circuit;
на фиг. 7a показана технологическая схема альтернативного контура экстракции марганца и кобальта растворителем;in fig. 7a shows a flow diagram of an alternative solvent extraction circuit for manganese and cobalt;
на фиг. 8 показана технологическая схема контура экстракции никеля растворителем;in fig. 8 shows a flow diagram of the nickel solvent extraction circuit;
на фиг. 9 показана технологическая схема контура извлечения лития;in fig. 9 shows a flow diagram of the lithium extraction circuit;
на фиг. 10 показана технологическая схема контура извлечения сульфата аммония;in fig. 10 shows a flow diagram of the ammonium sulfate extraction circuit;
на фиг. 11 показан график, демонстрирующий изотерму распределения экстракции для меди;in fig. 11 is a graph showing the extraction distribution isotherm for copper;
на фиг. 12 показан график, демонстрирующий кристаллизацию сульфата меди;in fig. 12 is a graph showing the crystallization of copper sulfate;
на фиг. 13 показан график, демонстрирующий кристаллизацию сульфата меди;in fig. 13 is a graph showing the crystallization of copper sulfate;
на фиг. 14 показан график, демонстрирующий влияние pH на осаждение металлов при температуре 45°C;in fig. 14 is a graph showing the effect of pH on metal deposition at 45°C;
на фиг. 15 показан график, демонстрирующий влияние pH на осаждение металлов при температуре 65°C;in fig. 15 is a graph showing the effect of pH on metal deposition at 65°C;
на фиг. 16 показан график, демонстрирующий влияние pH на осаждение металлов при температуре 90°C;in fig. 16 is a graph showing the effect of pH on metal deposition at 90°C;
на фиг. 17 показан график, демонстрирующий влияние температуры на отделение алюминия от кобальта;in fig. 17 is a graph showing the effect of temperature on the separation of aluminum from cobalt;
на фиг. 18 показан график, демонстрирующий влияние температуры на отделение алюминия от никеля;in fig. 18 is a graph showing the effect of temperature on the separation of aluminum from nickel;
на фиг. 19 показан график, демонстрирующий изотерму pH при 15% (об/об) D2EHPA при соотношении O/A (соотношении органической и водной фаз), равном 1:1;in fig. 19 is a graph showing the pH isotherm at 15% (v/v) D2EHPA at an O/A ratio of 1:1;
на фиг. 20 показан график, демонстрирующий изотерму pH при 30% (об/об) Cyanex 272 при соотношении O/A, равном 3:1;in fig. 20 is a graph showing the pH isotherm at 30% (v/v) Cyanex 272 at an O/A ratio of 3:1;
на фиг. 21 показан график, демонстрирующий изотерму распределения экстракции для кобальта при 30% (об/об) Cyanex 272 при pH 4,80;in fig. 21 is a graph showing the extraction distribution isotherm for cobalt at 30% (v/v) Cyanex 272 at pH 4.80;
на фиг. 22 показан график, демонстрирующий изотерму распределения экстракции для марганца при 30% (об/об) Cyanex 272 при pH 4,80;in fig. 22 is a graph showing the extraction distribution isotherm for manganese at 30% (v/v) Cyanex 272 at pH 4.80;
на фиг. 23 показана изотерма pH при 10% (об/об) LIX84I при соотношении O/A, равном 1:1; и на фиг. 24 показан график, демонстрирующий медь в рафинате и экстрагирование в течение продолжительности цикла.in fig. 23 shows the pH isotherm at 10% (v/v) LIX84I at an O/A ratio of 1:1; and in fig. Figure 24 is a graph showing copper in the raffinate and extraction over cycle time.
Описание вариантов осуществленияDescription of Embodiments
Как описано выше, в одном аспекте настоящего изобретения предлагается способ извлечения металлов из потока сырья, содержащего один или более ценных металлов и литий, причем способ включает:As described above, in one aspect of the present invention there is provided a method for recovering metals from a feed stream containing one or more valuable metals and lithium, the method comprising:
подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток;subjecting the raw material stream to sulfuric acid leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue;
разделение продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка;separation of productive leach solution and solid residue;
подвергание продуктивного раствора выщелачивания одному или более отдельным этапам экстракции растворителем, причем каждый этап экстракции растворителем включает введение в контакт продуктивного раствора выщелачивания с экстрагентом для экстракции одного или более металлов, отделение насыщенного экстрагента от продуктивного раствора выщелачивания и извлечение металла из насыщенного экстрагента; и извлечение лития из продуктивного раствора выщелачивания.subjecting the productive leach solution to one or more separate solvent extraction steps, each solvent extraction step comprising contacting the productive leach solution with an extractant to extract one or more metals, separating the rich extractant from the productive leach solution, and recovering the metal from the rich extractant; and recovering lithium from the productive leach solution.
На фиг. 1 показан способ извлечения металлов 10 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления поток 12 сырья подвергают процессу 14 предварительной обработки, чтобы подготовить поток сырья к дальнейшей обработке. Полученный в результате поток 16 сырья затем подают на контур 200 выщелачивания, где его вводят в контакт с серной кислотой 18 для повышения растворимости металлических компонентов. Нерастворившиеся твердые вещества 20 удаляют из раствора выщелачивания с получением продуктивного раствора 22 выщелачивания.In fig. 1 illustrates a method for recovering metals 10 in accordance with one embodiment of the present invention. In this embodiment, the feed stream 12 is subjected to a pre-treatment process 14 to prepare the feed stream for further processing. The resulting feed stream 16 is then fed to leach circuit 200 where it is contacted with sulfuric acid 18 to increase the solubility of the metal components. Undissolved solids 20 are removed from the leach solution to produce productive leach solution 22.
Продуктивный раствор 22 выщелачивания направляют в контур 300 экстракции меди растворителем, где его вводят в контакт с экстрагентом 26 меди. Экстрагент меди насыщают медью, и насыщенный экстрагент 28 отделяют от продуктивного раствора 22 выщелачивания. Медный продукт затем извлекают из экстрагента меди.The productive leach solution 22 is sent to a copper solvent extraction circuit 300 where it is brought into contact with a copper extractant 26 . The copper extractant is saturated with copper, and the saturated extractant 28 is separated from the productive leach solution 22. The copper product is then recovered from the copper extractant.
Обедненный медью продуктивный раствор 30 выщелачивания направляют в контур 400 экстракции алюминия растворителем, где его вводят в контакт с экстрагентом 34 алюминия. Экстрагент алюминия насыщают алюминием, и насыщенный экстрагент 36 отделяют от продуктивного раствора 30 выщелачивания. Алюминиевый продукт затем извлекают из экстрагента алюминия.The copper-depleted productive leach solution 30 is sent to an aluminum solvent extraction circuit 400 where it is brought into contact with an aluminum extractant 34 . The aluminum extractant is saturated with aluminum, and the saturated extractant 36 is separated from the productive leach solution 30. The aluminum product is then recovered from the aluminum extractant.
- 6 045218- 6 045218
Обедненный алюминием продуктивный раствор 38 выщелачивания направляют в контур 500 извлечения кобальта/марганца, где его вводят в контакт с экстрагентом 42 кобальта и марганца. Экстрагент кобальта и марганца насыщают кобальтом и марганцем, и насыщенный экстрагент 44 отделяют от продуктивного раствора 38 выщелачивания. Кобальтовый продукт и марганцевый продукт затем извлекают из экстрагента кобальта и марганца.The aluminum-depleted productive leach solution 38 is sent to the cobalt/manganese recovery circuit 500, where it is contacted with a cobalt and manganese extractant 42. The cobalt and manganese extractant is saturated with cobalt and manganese, and the saturated extractant 44 is separated from the productive leach solution 38. The cobalt product and manganese product are then recovered from the cobalt and manganese extractant.
Обедненный кобальтом/марганцем продуктивный раствор 48 выщелачивания направляют в контур 800 экстракции никеля растворителем, где его вводят в контакт с экстрагентом 52 никеля. Экстрагент никеля насыщают никелем, и насыщенный экстрагент 54 отделяют от продуктивного раствора 48 выщелачивания. Никелевый продукт затем извлекают из экстрагента никеля.The cobalt/manganese-depleted productive leach solution 48 is sent to a nickel solvent extraction circuit 800 where it is contacted with a nickel extractant 52 . The nickel extractant is saturated with nickel, and the saturated extractant 54 is separated from the productive leach solution 48. The nickel product is then recovered from the nickel extractant.
Полученный в результате продуктивный раствор 56 выщелачивания направляют в контур 900 извлечения лития, где его вводят в контакт с карбонатом 58 аммония для осаждения карбоната лития. Продукт 60 в виде карбоната лития извлекают из раствора. Полученный в результате фильтрат 62, который содержит аммиак, подают в контур 1000 извлечения сульфата аммония с получением продукта 64 в виде сульфата аммония.The resulting productive leach solution 56 is sent to lithium recovery circuit 900 where it is contacted with ammonium carbonate 58 to precipitate lithium carbonate. Product 60 in the form of lithium carbonate is recovered from solution. The resulting filtrate 62, which contains ammonia, is fed to ammonium sulfate recovery circuit 1000 to produce ammonium sulfate product 64.
Более подробное описание каждого из вышеупомянутых контуров предоставлено далее.A more detailed description of each of the above circuits is provided below.
Сырьевой материал.Raw material.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения сырьевой материал содержит литийионные аккумуляторы. Процесс согласно настоящему изобретению предназначен для обработки аккумуляторов ряда различных типов и извлечения ряда ценных металлов. В данном описании, если контекст не требует иного, термин литий-ионный аккумулятор должен пониматься как относящийся к любому аккумулятору, который содержит литий или литийсодержащие соединения. Также следует понимать, что этот термин подразумевает любые компоненты из таких аккумуляторов, или отходы от производства таких аккумуляторов.In one embodiment of the present invention, the raw material comprises lithium ion batteries. The process of the present invention is designed to process a number of different types of batteries and recover a number of valuable metals. As used herein, unless the context otherwise requires, the term lithium-ion battery is to be understood to refer to any battery that contains lithium or lithium-containing compounds. It should also be understood that this term includes any components from such batteries, or waste from the production of such batteries.
В одном варианте осуществления поток сырья содержит материал катода и анода аккумулятора, который содержит литий и одно или более из кобальта, меди, марганца, никеля, алюминия и железа.In one embodiment, the feed stream contains battery cathode and anode material that contains lithium and one or more of cobalt, copper, manganese, nickel, aluminum and iron.
Процесс предварительной обработки.Pre-processing process.
Целевые ценные металлы в литий-ионных аккумуляторах находятся в катоде и аноде. Доступные на рынке аккумуляторы, как правило, содержат катод и анод, находящиеся в корпусе. В некоторых случаях вокруг корпуса также обернуто пластиковое покрытие. Поскольку в корпусе и покрытии не содержится никаких ценных металлов, их предпочтительно удаляют перед этапом подвергания потока сырья серно кислотному выщелачиванию.The target valuable metals in lithium-ion batteries are found in the cathode and anode. Batteries available on the market typically contain a cathode and an anode housed in a housing. In some cases, there is also a plastic covering wrapped around the body. Since the body and coating do not contain any valuable metals, they are preferably removed before the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения сырьевой материал подвергают этапу механической обработки. Предпочтительно этап механической обработки включает этап дробления и/или измельчения. Авторами изобретения было обнаружено, что благодаря механической обработке использованных литий-ионных аккумуляторов можно удалить материалы анода и катода из корпусов литий-ионных аккумуляторов.In one embodiment of the present invention, the raw material is subjected to a mechanical processing step. Preferably, the mechanical processing step includes a crushing and/or grinding step. The inventors have discovered that by mechanically treating used lithium-ion batteries, it is possible to remove anode and cathode materials from lithium-ion battery cases.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения сырьевые материалы подвергают этапу уменьшения размера. Предпочтительно этап уменьшения размера включает этап размалывания или перемалывания. Авторы изобретения обнаружили, что уменьшение размера частиц является преимущест венным для последующих этапов кислотного выщелачивания.In one embodiment of the present invention, the raw materials are subjected to a size reduction step. Preferably, the size reduction step includes a milling or grinding step. The inventors have discovered that particle size reduction is advantageous for subsequent acid leach steps.
В одном варианте настоящего изобретения средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 5 мм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 4 мм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 3 мм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 2 мм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 1 мм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 900 мкм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 800 мкм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 700 мкм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 600 мкм. Предпочтительно средний размер частиц сырьевого материала уменьшают до уровня меньше 500 мкм.In one embodiment of the present invention, the average particle size of the raw material is reduced to less than 5 mm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 4 mm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 3 mm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 2 mm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 1 mm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 900 μm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 800 μm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 700 μm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 600 μm. Preferably, the average particle size of the raw material is reduced to less than 500 μm.
В одном варианте осуществления один или более этапов предварительной обработки выполняют в инертной атмосфере.In one embodiment, one or more pre-treatment steps are performed under an inert atmosphere.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения измельченный материал подвергают одному или более этапам обогащения. Предпочтительно на этапе обогащения отделяют по меньшей мере некоторые из не имеющих ценности материалов от потока сырья.In one embodiment of the present invention, the ground material is subjected to one or more enrichment steps. Preferably, the beneficiation step separates at least some of the non-value materials from the feed stream.
В одном варианте настоящего изобретения один или более этапов обогащения включают этап воздушной классификации. Авторы изобретения обнаружили, что воздушная классификация целесообразна для отделения легких пластмасс от более тяжелых ценных металлов.In one embodiment of the present invention, one or more enrichment steps include an air classification step. The inventors have found that air classification is useful for separating lightweight plastics from heavier valuable metals.
В одном варианте настоящего изобретения один или более этапов обогащения включают этап магнитного разделения. Авторы изобретения обнаружили, что магнитное разделение целесообразно при отделении магнитного материала корпуса от материалов анода и катода.In one embodiment of the present invention, one or more enrichment steps include a magnetic separation step. The inventors have found that magnetic separation is useful in separating the magnetic housing material from the anode and cathode materials.
- 7 045218- 7 045218
В одном варианте осуществления этап уменьшения размера выполняют до этапа обогащения. В альтернативном варианте осуществления этап уменьшения размера выполняют после этапа обогащения.In one embodiment, the size reduction step is performed before the enrichment step. In an alternative embodiment, the size reduction step is performed after the enrichment step.
Контур выщелачивания.Leach circuit.
Как описано выше, обработанные сырьевые материалы направляются в контур выщелачивания, где они подвергаются сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток. На фиг. 2 показана технологическая схема контура 200 выщелачивания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В контуре 200 выщелачивания сырьевой материал 202 смешивается с водой 204 и промытым фильтратом 206 с образованием суспензии с целевым содержанием твердых веществ. Целевое содержание твердых веществ зависит от качества сырьевого материала и регулируется таким образом, чтобы достаточное количество разбавляемой воды присутствовало в выходе после выщелачивания для сохранения всех растворимых солей в растворе.As described above, the treated raw materials are sent to the leach circuit where they are subjected to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue. In fig. 2 shows a flow diagram of a leach circuit 200 in accordance with one embodiment of the present invention. In leach circuit 200, feed material 202 is mixed with water 204 and washed filtrate 206 to form a slurry with a target solids content. The target solids content depends on the quality of the raw material and is adjusted so that sufficient dilution water is present in the leaching outlet to maintain all soluble salts in solution.
Суспензию подают в последовательно расположенные реакторы 208 выщелачивания. Концентрированную серную кислоту 210 добавляют в реакторы 208 выщелачивания в достаточном избытке для поддержания концентрации свободных кислот. По меньшей мере часть любого из меди, кобальта, алюминия, железа, никеля, лития и марганца экстрагируется с образованием раствора 212 выщелачивания. Металлы и их соединения реагируют с серной кислотой с получением их соответствующих сульфатных солей посредством множества потенциальных маршрутов реакции, причем некоторые из основных реакций представлены ниже:The suspension is fed into leaching reactors 208 in series. Concentrated sulfuric acid 210 is added to the leach reactors 208 in sufficient excess to maintain the free acid concentration. At least a portion of any of the copper, cobalt, aluminum, iron, nickel, lithium, and manganese is extracted to form leach solution 212. Metals and their compounds react with sulfuric acid to produce their corresponding sulfate salts through a variety of potential reaction routes, with some of the main reactions listed below:
Си (раст.) + 2H2SO4 (води.) — CuSO4 (води.) 3 SO2(r) + 2H2OCu (sol.) + 2H2SO4 (aq.) - CuSO 4 (aq.) 3 SO 2 (r) + 2H 2 O
2LiCoO2 (раст.) 3 H2SO4 (води.) 3 2SO2 (г.) — Li2SO4 (води.) 3 2COSO4 (води.) 3 Н2 (г)2LiCoO 2 (sol.) 3 H 2 SO 4 (aq.) 3 2SO 2 ( g .) - Li 2 SO4 (aq.) 3 2COSO4 (aq.) 3 H 2 ( g. )
2LiMnNiCoO2(PacT.) з~ 7Н28О4(водн.) Εϊ28Ο4(βο4η4+2Νϊ8Ο4(Βο4η4 з~ 2Мп8О4(Водн.) +2LiMnNiCoO 2 ( P acT.) s~ 7H 2 8O 4 (aq.) Εϊ 2 8Ο 4 (βο 4 η 4 +2Νϊ8Ο 4 ( Β ο 4 η 4 s~ 2Mn8O4( In sol.) +
2CoSO4(bo«h.) + 4Н2О + ЗН2 (Г)2CoSO 4( bo «h.) + 4Н 2 О + ЗН 2 ( Г )
2А1(раст.) 3 3H2SO4 (води.) — A12(SO4)3 (води.) + ЗН2 (г)2A1 (sol.) 3 3H 2 SO 4 (aq.) - A1 2 (SO 4 ) 3 (aq.) + ZN 2 ( g )
2FC(pacr.) 3 3H2SO4 (води.) — Fe2(SO4)3 (води.) 3 ЗН2 (г)2FC(pacr.) 3 3H 2 SO4 (aq.) - Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq.) 3 ZN 2 ( g )
Ni(pacT.) + H2SO4 (води.) — N1SO4 (води.) 3 Н2 (г)Ni(pacT.) + H 2 SO 4 (aq.) - N1SO4 (aq.) 3 H 2 ( g )
МП(раСт4 3 H2SO4 (води.) — MnSO4 (води.) 3 Н2 (г )MP( raS t 4 3 H 2 SO 4 (aq.) - MnSO 4 (aq.) 3 H 2 ( g )
2LiOH(pacT.) 3 H2SO4 (води.) — Li2SO4 (ВОДИ.) 3 2Н2О (г.)2LiOH(pacT.) 3 H 2 SO 4 (aq.) - Li 2 SO 4 (aq.) 3 2H 2 O (g.)
Если применяется несколько реакторов 108 выщелачивания, реакторы выщелачивания расположены последовательно.If multiple leach reactors 108 are used, the leach reactors are arranged in series.
В одном варианте осуществления система скрубберной очистки газа (не показана) соединена со свободным пространством реакторов 208 выщелачивания для удаления водяного пара и других газов, полученных в реакторах 208 выщелачивания.In one embodiment, a gas scrubbing system (not shown) is connected to the headspace of the leach reactors 208 to remove water vapor and other gases produced in the leach reactors 208.
Хотя выше описан процесс выщелачивания в чанах, предполагается, что специалист в данной области техники может сделать выбор из любого контура выщелачивания, известного в уровне техники, для достижения того же эффекта.Although the vat leach process is described above, it is contemplated that one skilled in the art could select from any leach circuit known in the art to achieve the same effect.
Полученный в результате раствор 212 выщелачивания представляет собой суспензию, содержащую продуктивный раствор выщелачивания и твердый остаток. Раствор 212 выщелачивания направляют в сгуститель 214 для обезвоживания суспензии раствора 212 выщелачивания. Верхний продукт 216 из сгустителя 214 не содержит твердых веществ и собирается в сборном баке (не показан) для дальнейшей обработки. Нижний продукт 218 из сгустителя 214 выпускают с высоким содержанием твердых веществ, составляющим приблизительно 65 мас.% твердых веществ, в фильтр 220 выщелачивания.The resulting leach solution 212 is a suspension containing a productive leach solution and a solid residue. The leach solution 212 is sent to a thickener 214 to dewater the leach solution 212 slurry. The overhead product 216 from the thickener 214 contains no solids and is collected in a holding tank (not shown) for further processing. Underflow 218 from thickener 214 is released at a high solids content of approximately 65 wt.% solids to leach filter 220.
Нижний продукт 218 подают в фильтр 220 выщелачивания, где его дополнительно обезвоживают с получением относительно сухого фильтрационного осадка с содержанием влаги приблизительно 15%. Основной фильтрат 222 собирают и подают в сборный бак (не показан) для дальнейшей обработки. Свежая вода 224 применяется в фильтре 220 выщелачивания для промывки осадка и максимизации извлечения продуктивного раствора выщелачивания, захваченного в фильтрационном осадке. Промытый фильтрат 206 возвращают в начало контура 200 выщелачивания, где его смешивают с сырьевым материалом 202. Фильтрационный осадок выпускают из фильтра 220 выщелачивания и подают в склад для остатков с целью утилизации.Underflow 218 is fed to leach filter 220 where it is further dewatered to produce a relatively dry cake having a moisture content of approximately 15%. The main filtrate 222 is collected and sent to a holding tank (not shown) for further processing. Fresh water 224 is used in the leach filter 220 to wash the cake and maximize recovery of the productive leach solution trapped in the filter cake. The washed filtrate 206 is returned to the beginning of the leach circuit 200, where it is mixed with the raw material 202. The filter cake is discharged from the leach filter 220 and supplied to a residue storage facility for disposal.
Условия работы контура выщелачивания.Operating conditions of the leaching circuit.
В одном варианте настоящего изобретения сырьевой материал смешивают с водой и/или промытым фильтратом до достижения целевого содержания твердых веществ. Предпочтительно целевое содержание твердых веществ находится в диапазоне от 5 мас.% до 70 мас.% Более предпочтительно целевое содержание твердых веществ находится в диапазоне от 10 мас.% до 30 мас.% Еще более предпочтительно целевое содержание твердых веществ составляет приблизительно 20 мас.% Авторы изобретения обнаружили, что предпочтительное целевое содержание твердых веществ зависит от качества сырья. В целом,In one embodiment of the present invention, the raw material is mixed with water and/or washed filtrate until the target solids content is achieved. Preferably, the target solids content is in the range of 5 wt.% to 70 wt.% More preferably, the target solids content is in the range of 10 wt.% to 30 wt.% Even more preferably, the target solids content is approximately 20 wt.% The inventors have discovered that the preferred target solids content depends on the quality of the raw material. Generally,
- 8 045218 чем выше качество сырья, тем ниже целевое содержание твердых веществ.- 8 045218 the higher the quality of the raw material, the lower the target solids content.
В одном варианте настоящего изобретения концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 1 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 2 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 3 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 4 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 5 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 6 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 7 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 8 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 9 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 10 г/л. Как будет понятно специалисту в данной области техники концентрация серной кислоты в растворе выщелачивания влияет на кинетику реакции/растворения. Если она происходит слишком медленно, реакция замедлится до уровня, при котором она станет непрактичной.In one embodiment of the present invention, the concentration of sulfuric acid is at least 1 g/L. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 2 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 3 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 4 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 5 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 6 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 7 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 8 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 9 g/l. Preferably the concentration of sulfuric acid is at least 10 g/l. As one skilled in the art will appreciate, the concentration of sulfuric acid in the leach solution affects the reaction/dissolution kinetics. If it happens too slowly, the reaction will slow down to a point where it becomes impractical.
В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 1 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 2 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 3 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 4 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 5 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 6 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 7 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 8 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 9 г/л. В одном варианте осуществления количества серной кислоты достаточно для поддержания концентрации свободных кислот, равной по меньшей мере 10 г/л.In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 1 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 2 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 3 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 4 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 5 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 6 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 7 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 8 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 9 g/L. In one embodiment, the amount of sulfuric acid is sufficient to maintain a free acid concentration of at least 10 g/L.
Предпочтительно этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при атмосферном давлении. Способы выщелачивания материалов при атмосферном давлении хорошо известны специалистам в данной области техники и включают кюветное выщелачивание и выщелачивание в чанах.Preferably, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue is performed at atmospheric pressure. Methods for leaching materials at atmospheric pressure are well known to those skilled in the art and include cuvette leaching and vat leaching.
В предпочтительных вариантах настоящего изобретения этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, происходит при повышенных температурах. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 40°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 45°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 50°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 55°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 60°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 65°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 70°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 75°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 80°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотномуIn preferred embodiments of the present invention, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue occurs at elevated temperatures. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive soluble metal salt leach solution and a solid residue is performed at a temperature of at least 40°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue is performed at a temperature of at least 45°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive soluble metal salt leach solution and a solid residue is performed at a temperature of at least 50°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue is performed at a temperature of at least 55°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue is performed at a temperature of at least 60°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive soluble metal salt leach solution and a solid residue is performed at a temperature of at least 65°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive soluble metal salt leach solution and a solid residue is performed at a temperature of at least 70°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive soluble metal salt leach solution and a solid residue is performed at a temperature of at least 75°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive soluble metal salt leach solution and a solid residue is performed at a temperature of at least 80°C. In one embodiment, the step of exposing the feed stream to sulfuric acid
- 9 045218 выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 85°C. В одном варианте осуществления этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, выполняют при температуре, равной по меньшей мере 90°C.- 9 045218 leaching to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue is carried out at a temperature of at least 85°C. In one embodiment, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive soluble metal salt leach solution and a solid residue is performed at a temperature of at least 90°C.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, если выщелачивание выполняют при повышенной температуре, реакторы выщелачивания предпочтительно нагревают с помощью пара.In one embodiment of the present invention, if leaching is performed at elevated temperature, the leaching reactors are preferably heated using steam.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап подвергания потока сырья сернокислотному выщелачиванию с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток, более предпочтительно включает:In one embodiment of the present invention, the step of subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching to form a slurry containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue, more preferably comprising:
подвергание потока сырья сернокислотному выщелачиванию в присутствии окислителя с образованием суспензии, содержащей продуктивный раствор выщелачивания растворимых солей металлов и твердый остаток.subjecting the feed stream to sulfuric acid leaching in the presence of an oxidizing agent to form a suspension containing a productive leaching solution of soluble metal salts and a solid residue.
Как будет понятно специалисту в данной области техники, металлическая медь не растворяется просто и непосредственно в серной кислоте, что приводит к медленной и неполной экстракции. Авторы изобретения обнаружили, что предоставление окислителя во время этапа сернокислотного выщелачивания обеспечивает почти полное выщелачивание меди. В одном варианте настоящего изобретения окислитель представляет собой пероксид водорода.As will be appreciated by one skilled in the art, copper metal does not dissolve readily and directly in sulfuric acid, resulting in slow and incomplete extraction. The inventors have found that providing an oxidizing agent during the sulfuric acid leaching step allows for almost complete leaching of copper. In one embodiment of the present invention, the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
Экстракция растворителем.Solvent extraction.
После этапа разделения продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка продуктивный раствор выщелачивания подают на один или более отдельных этапов экстракции растворителем для извлечения ценных металлов.After the step of separating the productive leach solution and the solid residue, the productive leach solution is fed to one or more separate solvent extraction steps to recover the valuable metals.
В данном описании, если контекст не требует иного, термин экстрагент должен пониматься как относящийся к органическому соединению, растворенному в органическом растворителе. Органическое соединение, как правило, имеет доступный протон, который можно обменять на ион металла из водного раствора.As used herein, unless the context otherwise requires, the term extractant is to be understood to refer to an organic compound dissolved in an organic solvent. An organic compound typically has an available proton that can be exchanged for a metal ion from an aqueous solution.
В данном описании, если контекст не требует иного, термин насыщенный экстрагент и его варианты, такие как насыщенное органическое вещество должен пониматься, как относящийся к экстрагенту, который обогащен ионами металла, которые перешли в экстрагент из водного раствора.As used herein, unless the context otherwise requires, the term saturated extractant and its variants such as saturated organic matter are to be understood to refer to an extractant that is enriched with metal ions that have passed into the extractant from aqueous solution.
В данном описании, если контекст не требует иного, термин скрубберная очистка должен пониматься, как относящийся к этапу очистки насыщенного экстрагента, на котором удаляют по меньшей мере некоторые нежелательные элементы.As used herein, unless the context otherwise requires, the term scrubbing is to be understood as referring to a rich extractant purification step in which at least some of the undesirable elements are removed.
В данном описании, если контекст не требует иного, термин отгонка должен пониматься как этап, на котором представляющий интерес металл переносится из насыщенного экстрагента в водную фазу за счет добавления раствора отгонки, как правило, в форме разбавленного или концентрированного кислотного или основного раствора.As used herein, unless the context otherwise requires, the term stripping is to be understood as the step in which the metal of interest is transferred from the saturated extractant to the aqueous phase by the addition of a stripping solution, typically in the form of a dilute or concentrated acid or basic solution.
Контур экстракции меди растворителем.Solvent copper extraction circuit.
После этапа разделения продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка продуктивный раствор выщелачивания подают в контур экстракции меди растворителем для извлечения меди. На фиг. 3 показана технологическая схема контура 300 экстракции меди растворителем в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Продуктивный раствор 302 выщелачивания из контура 200 выщелачивания направляют в контур 300 экстракции меди растворителем. В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, контур 300 экстракции меди растворителем содержит ступень 304 экстракции, ступень 306 скрубберной очистки и ступень 308 отгонки для избирательного извлечения меди из продуктивного раствора 302 выщелачивания с получением подвергнутого отгонке раствора 310 меди после выщелачивания. Не содержащий медь рафинат 312 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.After the step of separating the productive leach solution and the solid residue, the productive leach solution is supplied to the copper solvent extraction circuit to recover the copper. In fig. 3 shows a flow diagram of a copper solvent extraction circuit 300 in accordance with one embodiment of the present invention. The productive leach solution 302 from the leach circuit 200 is sent to the copper solvent extraction circuit 300 . In the embodiment shown in FIG. 3, the copper solvent extraction circuit 300 includes an extraction stage 304, a scrubbing stage 306, and a stripping stage 308 for selectively extracting copper from the productive leach solution 302 to produce a stripped copper leach solution 310. The copper-free raffinate 312 is sent to a holding tank for further processing.
Перед направлением в ступени 304 экстракции продуктивный раствор 302 выщелачивания перекачивают через противоточный теплообменник (не показан) для уменьшения температуры продуктивного раствора 302 выщелачивания.Before being sent to the extraction stage 304, the productive leach solution 302 is pumped through a countercurrent heat exchanger (not shown) to reduce the temperature of the productive leach solution 302.
Охлажденный продуктивный раствор 302 выщелачивания направляют в ступень 304 экстракции.The cooled productive leach solution 302 is sent to an extraction stage 304 .
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Еще более предпочтительно ступень экстракции содержит три или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, the extraction stage includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, the extraction stage includes two or more mixer-settlers for solvent extraction. Even more preferably, the extraction stage comprises three or more mixer-settlers for solvent extraction.
В одном варианте осуществления, если фаза экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем расположены последовательно.In one embodiment, if the extraction phase contains two or more solvent extraction mixer-settlers, the two or more solvent extraction mixer-settlers are arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесители-отстойники работают в противотоке.In one embodiment, if the extraction stage contains two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the mixer-settlers operate in countercurrent.
- 10 045218- 10 045218
В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, ступень 304 экстракции содержит три смесителяотстойника для экстракции растворителем, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителей-отстойников. Продуктивный раствор 302 выщелачивания направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с экстрагентом 314 меди для избирательной экстракции меди из продуктивного раствора 302 выщелачивания.In the embodiment shown in FIG. 3, extraction stage 304 comprises three solvent extraction mixer and settlers arranged in series. The inventors envision that one or more mixer-settlers may be used. The productive leach solution 302 is sent to the first mixer-settler where it is contacted with a copper extractant 314 to selectively extract copper from the productive leach solution 302.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения экстрагент меди представляет собой органический экстрагент. Более предпочтительно экстрагент меди представляет собой оксим. Еще более предпочтительно экстрагент меди представляет собой LIX84I.In a preferred embodiment of the present invention, the copper extractant is an organic extractant. More preferably, the copper extractant is an oxime. Even more preferably, the copper extractant is LIX84I.
Общая реакция экстракции представлена в уравнении 1 ниже:The overall extraction reaction is presented in Equation 1 below:
2RH + CuSO4 = CuR2 + H2SO4 (1)2RH + CuSO 4 = CuR 2 + H 2 SO 4 (1)
Продуктивный раствор 302 выщелачивания и экстрагент 314 меди вводят в контакт противотоке для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 316 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2:The productive leach solution 302 and the copper extractant 314 are brought into countercurrent contact to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 316 is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2:
H2SO4 + 2NH3 - (NH4)2SO4 (2)H2SO4 + 2NH 3 - (NH4) 2 SO 4 (2)
Медь избирательно извлекается из продуктивного раствора 302 выщелачивания, и не содержащий медь рафинат 312 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.Copper is selectively removed from the productive leach solution 302, and the copper-free raffinate 312 is sent to a holding tank for further processing.
Насыщенный экстрагент 318 направляют в ступень 306 скрубберной очистки. В ступени 306 скрубберной очистки насыщенный экстрагент 318 меди вводят в контакт с частью промывного раствора 320, который содержит ионы меди. Медь в промывном растворе 320 преимущественно насыщает насыщенный экстрагент 318 и вытесняет примесные элементы, которыми насыщается насыщенный экстрагент 318 в ступени 304 экстракции.The saturated extractant 318 is sent to the scrubbing stage 306. In scrubbing step 306, the rich copper extractant 318 is contacted with a portion of the wash solution 320 that contains copper ions. The copper in the wash solution 320 predominantly saturates the saturated extractant 318 and displaces impurity elements that saturate the saturated extractant 318 in the extraction step 304.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень скрубберной очистки содержит один или более смесителей-отстойников.In one embodiment of the present invention, the scrubbing stage comprises one or more mixer-settlers.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, ступень 306 скрубберной очистки содержит один смеситель-отстойник.In the embodiment shown in FIG. 3, the scrubbing stage 306 contains one mixer-settler.
Водная фаза из ступени 306 скрубберной очистки направляют назад в первый смеситель-отстойник для экстракции. Насыщенный экстрагент 322 из ступени 306 скрубберной очистки перемещается в ступень 308 отгонки. В ступени 308 отгонки насыщенный экстрагент 322 вводят в контакт с кислым раствором 324 для отгонки для вытеснения большей части ионов меди в органической фазе (в противоположность реакции экстракции, подробно описанной в уравнении 1) в водную фазу с получением подвергнутого отгонке раствора 310 меди после выщелачивания.The aqueous phase from the scrubbing stage 306 is sent back to the first mixer-settler for extraction. The saturated extractant 322 from the scrubbing stage 306 moves to the stripping stage 308. In stripping step 308, the saturated extractant 322 is contacted with the acidic stripping solution 324 to displace the majority of the copper ions in the organic phase (as opposed to the extraction reaction detailed in Equation 1) into the aqueous phase to produce a stripped copper leach solution 310.
В одном варианте осуществления ступень отгонки содержит один или более смесителейотстойников. Предпочтительно ступень отгонки содержит два или более смесителей-отстойников.In one embodiment, the stripping stage includes one or more settling mixers. Preferably, the stripping stage contains two or more mixer-settlers.
В одном варианте осуществления, если ступень отгонки содержит два или более смесителейотстойников, два или более смесителей-отстойников расположены последовательно.In one embodiment, if the stripping stage contains two or more mixer-settlers, the two or more mixer-settlers are arranged in series.
Органическую фазу 326, выходящую из ступени 308 отгонки, возвращают в ступень 304 экстракции, где она снова насыщается медью. Таким образом, органическая фаза 326 удерживается в замкнутом контуре в контуре 300 экстракции меди растворителем.The organic phase 326 leaving the stripping stage 308 is returned to the extraction stage 304 where it is again saturated with copper. Thus, the organic phase 326 is kept in a closed loop in the copper solvent extraction circuit 300.
Часть подвергнутого отгонке раствора меди после выщелачивания возвращают для использования в качестве промывного раствора в ступени 306 скрубберной очистки.A portion of the stripped copper solution after leaching is returned for use as a wash solution in the scrubbing stage 306.
Подвергнутый отгонке раствор 310 меди после выщелачивания из ступени 306 отгонки направляют в ступень 328 кристаллизации меди. В ступени 328 кристаллизации меди подвергнутый отгонке раствор 310 меди после выщелачивания вводят в контакт с серной кислотой 330 для обеспечения кристаллизации пентагидрата сульфата меди (CuSO4.5H2O) в качестве твердого вещества в процессе кристаллизации высаливанием. В ступени 328 кристаллизации меди получается суспензия 332 пентагидрата сульфата меди и серный раствор после выщелачивания.The distilled copper solution 310, after leaching from the distillation stage 306, is sent to the copper crystallization stage 328. In the copper crystallization step 328, the distilled copper solution 310 after leaching is contacted with sulfuric acid 330 to cause copper sulfate pentahydrate (CuSO 4 .5H 2 O) to crystallize as a solid in the salting out crystallization process. The copper crystallization step 328 produces a copper sulfate pentahydrate slurry 332 and a sulfuric leach solution.
В одном варианте настоящего изобретения ступень кристаллизации меди содержит установку кристаллизации. Предпочтительно этап кристаллизации выполняют в реакционном сосуде с рубашкой или кристаллизаторе с очищаемой поверхностью.In one embodiment of the present invention, the copper crystallization stage comprises a crystallization unit. Preferably, the crystallization step is performed in a jacketed reaction vessel or crystallizer with a cleanable surface.
Суспензию 332 из ступени 328 кристаллизации меди подают в ступень 334 фильтрации. В ступени 334 фильтрации твердые вещества 336 сульфата меди отделяют от кислого раствора 338 после выщелачивания. Вода 340 применяется в ступени 334 фильтрации для смыва фильтрационного осадка и максимизации удаления захваченного кислого раствора 338 после выщелачивания в фильтрационном осадке.The suspension 332 from the copper crystallization stage 328 is fed to the filtration stage 334. In a filtration stage 334, copper sulfate solids 336 are separated from the acidic solution 338 after leaching. Water 340 is used in the filtration stage 334 to flush out the filter cake and maximize the removal of trapped acidic solution 338 after leaching into the cake.
Предпочтительно ступень фильтрации содержит устройство для разделения твердой и жидкой фазы. Более предпочтительно устройство для разделения твердой и жидкой фазы представляет собой плиточно-рамный фильтр.Preferably, the filtration stage includes a device for separating solid and liquid phases. More preferably, the solid-liquid separation device is a plate-frame filter.
В одном варианте осуществления кислый раствор 338 после выщелачивания возвращают назад в ступень 306 отгонки. Часть медного фильтрата возвращают для применения в ступени 306 скрубберной очистки.In one embodiment, the acidic solution 338, after leaching, is returned back to the stripping stage 306. A portion of the copper filtrate is returned for use in scrubbing stage 306.
- 11 045218- 11 045218
Условия работы контура экстракции меди растворителем.Operating conditions of the copper solvent extraction circuit.
В одном варианте настоящего изобретения продуктивный раствор выщелачивания охлаждают перед направлением в ступень экстракции. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 65°C. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 60°C. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 55°C. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 50°C. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 45°C. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 40°C. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 35°C. В одном варианте осуществления продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры ниже 30°C. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания охлаждают до температуры по меньшей мере ниже 50°C. Максимальная температура определяется по температуре вспышки, причем эксплуатация целесообразна при температуре по меньшей мере на 10°C ниже этой температуры.In one embodiment of the present invention, the productive leach solution is cooled before being sent to the extraction stage. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 65°C. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 60°C. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 55°C. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 50°C. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 45°C. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 40°C. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 35°C. In one embodiment, the productive leach solution is cooled to a temperature below 30°C. Preferably, the productive leach solution is cooled to a temperature of at least below 50°C. The maximum temperature is determined by the flash point, and operation is advisable at a temperature at least 10°C below this temperature.
В одном варианте настоящего изобретения экстрагент меди разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 20 об.% до 40 об.% по объему. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 30 об.%. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разбавление экстрагента меди применяется для регулирования вязкости.In one embodiment of the present invention, the copper extractant is diluted to the target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 20 vol.% to 40 vol.% by volume. More preferably, the target concentration is approximately 30 vol%. As one skilled in the art will appreciate, dilution of the copper extractant is used to adjust the viscosity.
В вариантах настоящего изобретения, если экстрагент меди разбавляют разбавителем, разбавитель представляет собой Shellsol2046.In embodiments of the present invention, if the copper extractant is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции составляет 2,15:1. Как будет понятно специалисту в данной области техники, соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции зависит от содержания меди в продуктивном растворе выщелачивания, а также от насыщения медью органической фазы. Одним из способов вычисления равновесной концентрации экстрагента является использование материального баланса, т.е. он равен разности между общей (аналитической) концентрацией экстрагента и суммой всех сольватированных веществ в растворимой фазе.In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction step is 2.15:1. As will be appreciated by one skilled in the art, the ratio of organic to aqueous phases in the extraction step depends on the copper content of the productive leach solution, as well as the copper saturation of the organic phase. One way to calculate the equilibrium concentration of an extractant is to use a material balance, i.e. it is equal to the difference between the total (analytical) concentration of the extractant and the sum of all solvated substances in the soluble phase.
Предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции находится в диапазоне от 1 до 3. Более предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции составляет 2.Preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction stage is in the range of 1 to 3. More preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction stage is 2.
В одном варианте настоящего изобретения соотношение насыщенного экстрагента меди и промывного раствора находится в диапазоне от 20:1 до 100:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Предпочтительно соотношение находится в диапазоне от 25:1 до 50:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Более предпочтительно соотношение составляет приблизительно 35:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему.In one embodiment of the present invention, the ratio of saturated copper extractant to wash solution is in the range of 20:1 to 100:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. Preferably the ratio is in the range of 25:1 to 50:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. More preferably, the ratio is approximately 35:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume.
В одном варианте настоящего изобретения кислый раствор 324 для отгонки содержит серную кислоту. Предпочтительно концентрация серной кислоты в растворе для отгонки составляет по меньшей мере 100 г/л. Более предпочтительно концентрация серной кислоты в растворе для отгонки составляет по меньшей мере 110 г/л. Более предпочтительно концентрация серной кислоты в растворе для отгонки составляет по меньшей мере 120 г/л. Более предпочтительно концентрация серной кислоты в растворе для отгонки составляет по меньшей мере 130 г/л. Более предпочтительно концентрация серной кислоты в растворе для отгонки составляет по меньшей мере 140 г/л. Более предпочтительно концентрация серной кислоты в растворе для отгонки составляет по меньшей мере 150 г/л.In one embodiment of the present invention, the acidic stripping solution 324 contains sulfuric acid. Preferably, the concentration of sulfuric acid in the stripping solution is at least 100 g/l. More preferably, the concentration of sulfuric acid in the stripping solution is at least 110 g/L. More preferably, the concentration of sulfuric acid in the stripping solution is at least 120 g/L. More preferably, the concentration of sulfuric acid in the stripping solution is at least 130 g/L. More preferably, the concentration of sulfuric acid in the stripping solution is at least 140 g/L. More preferably, the concentration of sulfuric acid in the stripping solution is at least 150 g/L.
В одном варианте настоящего изобретения концентрация серной кислоты в суспензии, выходящей из ступени кристаллизации, находится в диапазоне от 150 до 350 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты в суспензии, выходящей из ступени кристаллизации, находится в диапазоне от 160 до 300 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты в суспензии, выходящей из ступени кристаллизации, находится в диапазоне от 170 до 275 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты в суспензии, выходящей из ступени кристаллизации, находится в диапазоне от 180 до 260 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты в суспензии, выходящей из ступени кристаллизации, находится в диапазоне от 190 до 250 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты в суспензии, выходящей из ступени кристаллизации, находится в диапазоне от 200 до 340 г/л. Предпочтительно концентрация серной кислоты в суспензии, выходящей из ступени кристаллизации, составляет приблизительно 220 г/л.In one embodiment of the present invention, the concentration of sulfuric acid in the suspension leaving the crystallization stage is in the range of 150 to 350 g/l. Preferably, the concentration of sulfuric acid in the suspension leaving the crystallization stage is in the range from 160 to 300 g/l. Preferably, the concentration of sulfuric acid in the suspension leaving the crystallization stage is in the range from 170 to 275 g/l. Preferably, the concentration of sulfuric acid in the suspension leaving the crystallization stage is in the range from 180 to 260 g/l. Preferably, the concentration of sulfuric acid in the suspension leaving the crystallization stage is in the range from 190 to 250 g/l. Preferably, the concentration of sulfuric acid in the suspension leaving the crystallization stage is in the range from 200 to 340 g/l. Preferably, the concentration of sulfuric acid in the suspension leaving the crystallization stage is approximately 220 g/l.
В одном варианте настоящего изобретения температуру этапа кристаллизации регулируют. Предпочтительно температура этапа кристаллизации находится в диапазоне от 10°C до 50°C. Предпочтительно температура этапа кристаллизации находится в диапазоне от 20°C до 40°C. Предпочтительно температура этапа кристаллизации находится в диапазоне от 25°C до 30°C. Как будет понятно специалисту в данной области техники, при более низких температурах сульфат меди является менее растворимым, что максимизирует его извлечение.In one embodiment of the present invention, the temperature of the crystallization step is controlled. Preferably, the temperature of the crystallization step is in the range from 10°C to 50°C. Preferably, the temperature of the crystallization step is in the range from 20°C to 40°C. Preferably, the temperature of the crystallization step is in the range from 25°C to 30°C. As one skilled in the art will appreciate, at lower temperatures copper sulfate is less soluble, which maximizes its recovery.
Контур экстракции алюминия растворителем.Aluminum solvent extraction circuit.
После этапа разделения продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка, и предпочтиAfter the step of separating the productive leach solution and the solid residue, and preferably
- 12 045218 тельно после этапа экстракции меди растворителем продуктивный раствор выщелачивания подают в контур экстракции алюминия растворителем для извлечения алюминия. На фиг. 4 показана технологическая схема контура 400 экстракции алюминия растворителем в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Продуктивный раствор 402 выщелачивания из контура экстракции меди растворителем направляют в контур 400 экстракции алюминия растворителем. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, контур 400 экстракции алюминия растворителем содержит ступень 404 экстракции, ступень 406 скрубберной очистки и ступень 408 отгонки для избирательного извлечения алюминия из продуктивного раствора 402 выщелачивания с получением подвергнутого отгонке раствора 410 алюминия после выщелачивания. Не содержащий алюминий рафинат 412 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.- 12 045218 Finally, after the copper solvent extraction step, the productive leaching solution is fed into the aluminum solvent extraction circuit to extract aluminum. In fig. 4 shows a flow diagram of an aluminum solvent extraction circuit 400 in accordance with one embodiment of the present invention. The productive leach solution 402 from the copper solvent extraction circuit is sent to the aluminum solvent extraction circuit 400 . In the embodiment shown in FIG. 4, the aluminum solvent extraction circuit 400 includes an extraction stage 404, a scrubbing stage 406, and a stripping stage 408 for selectively recovering aluminum from the productive leach solution 402 to produce a stripped aluminum post-leaching solution 410. The aluminum-free raffinate 412 is sent to a holding tank for further processing.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Еще более предпочтительно ступень экстракции содержит три или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, the extraction stage includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, the extraction stage includes two or more mixer-settlers for solvent extraction. Even more preferably, the extraction stage comprises three or more mixer-settlers for solvent extraction.
В одном варианте осуществления, если фаза экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем расположены последовательно.In one embodiment, if the extraction phase contains two or more solvent extraction mixer-settlers, the two or more solvent extraction mixer-settlers are arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесители-отстойники работают в противотоке.In one embodiment, if the extraction stage contains two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the mixer-settlers operate in countercurrent.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, ступень 404 экстракции содержит три смесителяотстойника для экстракции растворителем, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителей-отстойников. Продуктивный раствор 402 выщелачивания направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с экстрагентом 414 алюминия для избирательной экстракции алюминия из продуктивного раствора 402 выщелачивания. Железо и любые оставшиеся ионы меди также экстрагируют алюминий из продуктивного раствора 402 выщелачивания.In the embodiment shown in FIG. 4, extraction stage 404 contains three solvent extraction mixer and settlers arranged in series. The inventors envision that one or more mixer-settlers may be used. The productive leach solution 402 is sent to the first mixer-settler where it is contacted with an aluminum extractant 414 to selectively extract aluminum from the productive leach solution 402. Iron and any remaining copper ions also extract aluminum from the productive leach solution 402.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения экстрагент алюминия представляет собой органический экстрагент. Более предпочтительно экстрагент алюминия выбран из органического экстрагента на основе фосфиновой кислоты, органического экстрагента на основе фосфоновой кислоты и органического экстрагента на основе ортофосфорной кислоты. Еще более предпочтительно экстрагент алюминия выбран из Cyanex272, Ionquest 801 (PC88A) и D2EHPA.In a preferred embodiment of the present invention, the aluminum extractant is an organic extractant. More preferably, the aluminum extractant is selected from an organic phosphinic acid extractant, an organic phosphonic acid extractant, and an organic orthophosphoric acid extractant. Even more preferably, the aluminum extractant is selected from Cyanex272, Ionquest 801 (PC88A) and D2EHPA.
Общая реакция экстракции представлена в уравнении 3 ниже:The overall extraction reaction is presented in Equation 3 below:
Продуктивный раствор 402 выщелачивания и экстрагент 414 алюминия вводят в контакт в противотоке для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 416 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2.The productive leach solution 402 and the aluminum extractant 414 are contacted in countercurrent to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 416 is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2.
Ионы алюминия, железа и меди избирательно извлекают из продуктивного раствора 402 выщелачивания, и не содержащий алюминий рафинат 412 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.Aluminum, iron and copper ions are selectively removed from the productive leach solution 402, and the aluminum-free raffinate 412 is sent to a holding tank for further processing.
Насыщенный экстрагент 418 направляют в ступень 406 скрубберной очистки. В ступени 406 скрубберной очистки насыщенный экстрагент 418 алюминия вводят в контакт с частью промывного раствора 420, который содержит ионы алюминия. Ионы алюминия в промывном растворе 420 преимущественно насыщают насыщенный экстрагент 418 и вытесняют примесные элементы, которыми насыщается насыщенный экстрагент 418 в ступени 404 экстракции.The saturated extractant 418 is sent to the scrubbing stage 406. In scrubbing step 406, the saturated aluminum extractant 418 is contacted with a portion of the wash solution 420 that contains aluminum ions. The aluminum ions in the wash solution 420 predominantly saturate the saturated extractant 418 and displace the impurity elements that saturated the saturated extractant 418 in the extraction step 404.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень скрубберной очистки содержит один или более смесителей-отстойников.In one embodiment of the present invention, the scrubbing stage comprises one or more mixer-settlers.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, ступень 406 скрубберной очистки содержит один смеситель-отстойник.In the embodiment shown in FIG. 4, the scrubbing stage 406 contains one mixer-settler.
Водная фаза из ступени 406 скрубберной очистки направляют назад в первый смеситель-отстойник для экстракции. Насыщенный экстрагент 422 из ступени 406 скрубберной очистки перемещается в ступень 408 отгонки. В ступени 408 отгонки насыщенный экстрагент 422 вводят в контакт с кислым раствором 424 для отгонки. Кислый раствор для отгонки приводит к вытеснению большей части ионов в органической фазе (в противоположность реакции экстракции, подробно описанной в уравнении 3) в водную фазу с получением подвергнутого отгонке раствора 410 алюминия после выщелачивания. Достаточное количество воды 426 добавляют в ступень 406 отгонки для предотвращения кристаллизации солей в подвергнутом отгонке растворе 410 алюминия после выщелачивания. Подвергнутый отгонке раствор 410 алюминия после выщелачивания направляют в хранилище алюминиевых продуктов. Часть подвергнутого отгонке раствора 410 алюминия после выщелачивания возвращают для применения в качестве промывного раствора в ступени скрубберной очистки.The aqueous phase from the scrubbing stage 406 is sent back to the first mixer-settler for extraction. The saturated extractant 422 from the scrubbing stage 406 moves to the stripping stage 408. In stripping step 408, saturated extractant 422 is contacted with acidic stripping solution 424. The acidic stripper results in the displacement of most of the ions in the organic phase (as opposed to the extraction reaction detailed in Equation 3) into the aqueous phase to produce stripped aluminum solution 410 after leaching. A sufficient amount of water 426 is added to the stripping stage 406 to prevent crystallization of salts in the stripped aluminum solution 410 after leaching. After leaching, the distilled aluminum solution 410 is sent to the storage of aluminum products. A portion of the stripped aluminum solution 410 is returned after leaching for use as a wash solution in the scrubbing stage.
В одном варианте осуществления ступень 408 отгонки содержит один или более смесителей- 13 045218 отстойников. Предпочтительно ступень 408 отгонки содержит два или более смесителей-отстойников.In one embodiment, the stripping stage 408 includes one or more mixer-13 045218 settlers. Preferably, the stripping stage 408 includes two or more mixer-settlers.
В одном варианте осуществления, если ступень 408 отгонки содержит два или более смесителейотстойников, два или более смесителей-отстойников расположены последовательно.In one embodiment, if stripping stage 408 contains two or more mixer-settlers, the two or more mixer-settlers are arranged in series.
Органическую фазу 428, выходящую из ступени 408 отгонки, возвращают в ступень 404 экстракции, где она снова насыщается алюминием. Таким образом, органическая фаза 428 удерживается в замкнутом контуре в контуре 400 экстракции алюминия растворителем.The organic phase 428 leaving the stripping stage 408 is returned to the extraction stage 404 where it is again saturated with aluminum. Thus, the organic phase 428 is kept in a closed loop in the aluminum solvent extraction circuit 400.
Условия работы контура экстракции алюминия растворителем.Operating conditions of the aluminum solvent extraction circuit.
В одном варианте настоящего изобретения экстрагент алюминия разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 20 об.% до 40 об.% по объему. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 30 об.%.In one embodiment of the present invention, the aluminum extractant is diluted to a target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 20 vol.% to 40 vol.% by volume. More preferably, the target concentration is approximately 30 vol%.
В вариантах настоящего изобретения, если экстрагент алюминия разбавляют разбавителем, разбавитель представляет собой Shellsol2046.In embodiments of the present invention, if the aluminum extractant is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции составляет 1,85:1. Как будет понятно специалисту в данной области техники, соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции зависит от содержания алюминия в продуктивном растворе выщелачивания, а также от насыщения алюминием органической фазы. Одним из способов вычисления равновесной концентрации экстрагента является использование материального баланса, т.е. он равен разности между общей (аналитической) концентрацией экстрагента и суммой всех сольватированных веществ в растворимой фазе.In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction step is 1.85:1. As will be understood by one skilled in the art, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction stage depends on the aluminum content in the productive leach solution, as well as on the aluminum saturation of the organic phase. One way to calculate the equilibrium concentration of an extractant is to use a material balance, i.e. it is equal to the difference between the total (analytical) concentration of the extractant and the sum of all solvated substances in the soluble phase.
Предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции находится в диапазоне от 2 до 3,5. Более предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции составляет 3,3.Preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction step is in the range of 2 to 3.5. More preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction step is 3.3.
В одном варианте настоящего изобретения соотношение насыщенного экстрагента алюминия и промывного раствора находится в диапазоне от 20:1 до 100:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Предпочтительно соотношение находится в диапазоне от 30:1 до 70:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Более предпочтительно соотношение составляет приблизительно 50:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему.In one embodiment of the present invention, the ratio of saturated aluminum extractant to wash solution is in the range of 20:1 to 100:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. Preferably the ratio is in the range of 30:1 to 70:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. More preferably, the ratio is approximately 50:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume.
В одном варианте настоящего изобретения насыщенный экстрагент вводят в контакт с достаточным количеством кислого раствора для отгонки для достижения целевого pH в подвергнутом отгонке растворе алюминия после выщелачивания. Предпочтительно целевой pH составляет меньше 2. Более предпочтительно целевой pH составляет меньше 1,5. Более предпочтительно целевой pH составляет меньше 1. Авторы изобретения обнаружили, что, если pH выше 2, то концентрации кислоты недостаточно для отгонки металла из экстрагента.In one embodiment of the present invention, the saturated extractant is contacted with a sufficient amount of acidic stripping solution to achieve a target pH in the stripped aluminum solution after leaching. Preferably, the target pH is less than 2. More preferably, the target pH is less than 1.5. More preferably, the target pH is less than 1. The inventors have discovered that if the pH is greater than 2, the acid concentration is not sufficient to strip the metal from the extractant.
В одном варианте настоящего изобретения воду добавляют в ступень отгонки для достижения целевой концентрации алюминия в подвергнутом отгонке растворе алюминия после выщелачивания. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 50 г/л до 70 г/л.In one embodiment of the present invention, water is added to the stripping step to achieve a target concentration of aluminum in the stripped aluminum solution after leaching. Preferably, the target concentration is in the range of 50 g/L to 70 g/L.
Контур извлечения алюминия.Aluminum recovery circuit.
Как описано выше, алюминий и железо могут быть извлечены из продуктивного раствора выщелачивания посредством процесса экстракции растворителем. На фиг. 4а показан альтернативный вариант настоящего изобретения, в котором алюминий и железо извлекают из продуктивного раствора выщелачивания в контуре 430 осаждения алюминия. Ссылочные позиции, подобные ссылочным позициям на фиг. 3, обозначают аналогичные элементы. Аналогично описанию выше, продуктивный раствор выщелачивания предпочтительно подают в контур 430 осаждения алюминия после этапа экстракции меди растворителем.As described above, aluminum and iron can be recovered from the productive leach solution through a solvent extraction process. In fig. 4a shows an alternative embodiment of the present invention in which aluminum and iron are recovered from the productive leach solution in the aluminum precipitation loop 430. Reference numerals similar to those in FIG. 3 indicate similar elements. Similar to the description above, the productive leach solution is preferably supplied to the aluminum precipitation loop 430 after the copper solvent extraction step.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 4a, контур 430 осаждения алюминия содержит первичную ступень 431 осаждения, первичную ступень 432 сгущения, вторичную ступень 433 осаждения и вторичную ступень 434 сгущения для избирательного осаждения и извлечения алюминия и железа из продуктивного раствора 402 выщелачивания. Не содержащий алюминий рафинат 412 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.In the embodiment shown in FIG. 4a, the aluminum precipitation circuit 430 includes a primary precipitation stage 431, a primary thickening stage 432, a secondary precipitation stage 433, and a secondary thickening stage 434 for selectively precipitating and recovering aluminum and iron from the productive leach solution 402. The aluminum-free raffinate 412 is sent to a holding tank for further processing.
В первичной ступени 431 осаждения раствор вводят в контакт с окислителем 435 для окисления молекул двухвалентного железа в растворе до ионов трехвалентного железа. Подходящие окислители известны специалистам в данной области техники и включают воздух, газообразный кислород, обогащенные кислородом газы и пероксид водорода. pH раствора увеличивается в диапазоне от 3,2 до 4 за счет добавления основания, например аммиака 436. Для увеличения pH раствора может применяться ряд других оснований, например известь или известняк. Основная часть частиц алюминия и железа в растворе оседают в виде гидроксидов в суспензии 437.In the primary precipitation stage 431, the solution is contacted with an oxidizing agent 435 to oxidize the ferrous iron molecules in the solution to ferric ions. Suitable oxidizing agents are known to those skilled in the art and include air, oxygen gas, oxygen-enriched gases, and hydrogen peroxide. The pH of the solution is increased in the range of 3.2 to 4 by the addition of a base, such as ammonia 436. A number of other bases, such as lime or limestone, can be used to increase the pH of the solution. The main part of aluminum and iron particles in solution are deposited in the form of hydroxides in suspension 437.
Полученную в результате суспензию 437 направляют в первую ступень 432 сгущения. Суспензию 437 сгущают и верхний продукт 438 направляют во вторичную ступень 433 осаждения. Нижний продукт 439 из первой ступени 432 сгущения направляют в ступень 440 фильтрации. Остаток 441 на фильтре удаляют и направляют для дальнейшей обработки или утилизации. Фильтрат 442 направляют во вторичную ступень 433 осаждения.The resulting suspension 437 is sent to the first thickening stage 432. The slurry 437 is concentrated and the overhead product 438 is sent to a secondary precipitation stage 433. The bottom product 439 from the first thickening stage 432 is sent to the filtration stage 440. The filter residue 441 is removed and sent for further processing or disposal. The filtrate 442 is sent to a secondary precipitation stage 433.
Предпочтительно на первой ступени 431 сгущения применяется обычное сгущающее устройство.Preferably, the first thickening stage 431 uses a conventional thickening device.
- 14 045218- 14 045218
Могут применяться другие средства разделения твердой и жидкой фазы, применяемые специалистами в данной области техники.Other means of solid-liquid separation employed by those skilled in the art may be used.
Во вторичной ступени 433 осаждения раствор вводят в контакт с окислителем 443 для окисления молекул двухвалентного железа в растворе до ионов трехвалентного железа. Подходящие окислители известны специалистам в данной области техники и включают воздух, газообразный кислород, обогащенные кислородом газы и пероксид водорода. pH раствора увеличивают до уровня выше 4,5 за счет добавления основания 445, например аммиака. В одном варианте осуществления pH увеличивают до уровня в диапазоне 4,5-6,0. Для увеличения pH раствора может применяться ряд других оснований, например известь или известняк. Было обнаружено, что применение окислителя 443 на обоих этапах осаждения является преимущественным, поскольку скорость окисления двухвалентного железа до трехвалентного железа является низкой при низком pH первой ступени и намного выше при более высоком pH на второй ступени. Оставшиеся частицы алюминия и железа в растворе осаждают в виде гидроксидов в суспензии 446.In a secondary precipitation stage 433, the solution is contacted with an oxidizing agent 443 to oxidize the ferrous iron molecules in the solution to ferric ions. Suitable oxidizing agents are known to those skilled in the art and include air, oxygen gas, oxygen-enriched gases, and hydrogen peroxide. The pH of the solution is increased to above 4.5 by adding a 445 base such as ammonia. In one embodiment, the pH is increased to a level in the range of 4.5-6.0. A number of other bases, such as lime or limestone, can be used to increase the pH of the solution. It has been found that the use of oxidizing agent 443 in both stages of precipitation is advantageous because the rate of oxidation of ferrous iron to ferric iron is low at the low pH of the first stage and much higher at the higher pH of the second stage. The remaining aluminum and iron particles in solution are precipitated as hydroxides in suspension 446.
Полученную в результате суспензию 446 направляют во вторичную ступень 434 сгущения. Суспензию 446 сгущают и верхний продукт 412, который по существу не содержит алюминий и железо, направляют в сборный бак для дальнейшей обработки. Нижний продукт 447 сгустителя может быть возвращен в первую ступень 431 осаждения для минимизации потерь. Альтернативно или дополнительно нижний продукт 447 сгуститель может быть направлен в контур выщелачивания или отдельную ступень кислотного растворения для извлечения совместно осажденных кобальта, никеля и лития.The resulting slurry 446 is sent to a secondary thickening stage 434. The slurry 446 is concentrated and the overflow 412, which is substantially free of aluminum and iron, is sent to a holding tank for further processing. The thickener underflow 447 may be returned to the first precipitation stage 431 to minimize losses. Alternatively or additionally, the thickener underflow 447 may be sent to a leach loop or a separate acid dissolution stage to recover co-precipitated cobalt, nickel and lithium.
Предпочтительно на вторичной ступени 434 сгущения применяется обычное сгущающее устройство.Preferably, the secondary thickening stage 434 uses a conventional thickening device.
Авторы изобретения также обнаружили, что первичная ступень осаждения и вторичная ступень осаждения могут быть заменены одной ступенью осаждения при pH в диапазоне 4,5-6 в присутствии окислителя. Однако недостатком такого подхода являются большие потери кобальта.The inventors have also discovered that the primary precipitation stage and the secondary precipitation stage can be replaced by a single precipitation stage at a pH in the range of 4.5-6 in the presence of an oxidizing agent. However, the disadvantage of this approach is the large losses of cobalt.
Условия работы контура извлечения алюминия.Operating conditions of the aluminum recovery circuit.
В одном варианте настоящего изобретения первичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 50°C. Предпочтительно первичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 55°C. Более предпочтительно первичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 60°C. Еще более предпочтительно первичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 65°C.In one embodiment of the present invention, the primary precipitation step is carried out at a temperature above 50°C. Preferably, the primary precipitation step is carried out at a temperature above 55°C. More preferably, the primary deposition step is carried out at a temperature above 60°C. Even more preferably, the primary precipitation step is carried out at a temperature above 65°C.
В одном варианте настоящего изобретения вторичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 50°C. Предпочтительно вторичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 55°C. Более предпочтительно вторичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 60°C. Еще более предпочтительно вторичная ступень осаждения осуществляется при температуре выше 65°C.In one embodiment of the present invention, the secondary precipitation step is carried out at a temperature above 50°C. Preferably, the secondary precipitation step is carried out at a temperature above 55°C. More preferably, the secondary precipitation step is carried out at a temperature above 60°C. Even more preferably, the secondary precipitation step is carried out at a temperature above 65°C.
В одном варианте настоящего изобретения Eh (окислительно-восстановительный потенциал) раствора на по меньшей мере одном из этапов осаждения составляет по меньшей мере 400 мВ Ag/AgCl.In one embodiment of the present invention, the Eh (redox potential) of the solution at at least one of the deposition steps is at least 400 mV Ag/AgCl.
Контур извлечения кобальта/марганца.Cobalt/manganese recovery circuit.
После этапа разделения продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка, и предпочтительно после этапа экстракции меди растворителем и этапа экстракции алюминия растворителем продуктивный раствор выщелачивания подают в контур извлечения кобальта/марганца для извлечения кобальта и марганца. На фиг. 5 показана технологическая схема контура 500 извлечения кобальта/марганца в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Продуктивный раствор 502 выщелачивания из контура 400 экстракции алюминия растворителем направляют в контур 500 извлечения кобальта/марганца.After the step of separating the productive leach solution and the solid residue, and preferably after the copper solvent extraction step and the aluminum solvent extraction step, the productive leach solution is fed to the cobalt/manganese recovery circuit to recover cobalt and manganese. In fig. 5 shows a flow diagram of a cobalt/manganese recovery circuit 500 in accordance with one embodiment of the present invention. The productive leach solution 502 from the aluminum solvent extraction circuit 400 is sent to the cobalt/manganese recovery circuit 500 .
В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, контур 500 извлечения кобальта/марганца содержит контур 504 экстракции кобальта и марганца растворителем для избирательного извлечения кобальта/марганца из продуктивного раствора 502 выщелачивания. Не содержащий кобальт и марганец рафинат 506 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки. Полученный в результате поток 507 кобальта и марганца направляют для дальнейшей обработки. Контур 500 извлечения кобальта/марганца дополнительно содержит контур 508 экстракции марганца растворителем для разделения кобальта и марганца. Полученный в результате поток 510, содержащий кобальт, направляют в ступень 512 кристаллизации кобальта для извлечения кобальтового продукта 514. Полученный в результате поток 516, содержащий марганец, направляют в ступень 518 кристаллизации марганца для извлечения марганцевого продукта 520.In the embodiment shown in FIG. 5, the cobalt/manganese recovery circuit 500 includes a cobalt and manganese solvent extraction circuit 504 for selectively removing cobalt/manganese from the productive leach solution 502. Cobalt- and manganese-free raffinate 506 is sent to a holding tank for further processing. The resulting cobalt and manganese stream 507 is sent for further processing. The cobalt/manganese recovery circuit 500 further includes a manganese solvent extraction circuit 508 for separating cobalt and manganese. The resulting cobalt-containing stream 510 is sent to a cobalt crystallization stage 512 to recover cobalt product 514. The resulting manganese-containing stream 516 is sent to a manganese crystallization stage 518 to recover manganese product 520.
Контур экстракции кобальта и марганца растворителем.Solvent extraction circuit for cobalt and manganese.
Подробный вид контура 504 экстракции кобальта и марганца растворителем показан на фиг. 6, причем ссылочные позиции, подобные ссылочным позициям на фиг. 5, обозначают аналогичные элементы. Контур 504 экстракции кобальта и марганца растворителем содержит ступень 602 экстракции, ступень 604 скрубберной очистки и ступень 606 отгонки для избирательного извлечения кобальта/марганца из продуктивного раствора 502 выщелачивания с получением подвергнутого отгонке раствора 608 кобальта и марганца после выщелачивания. Не содержащий кобальт и марганец рафинат 506 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.A detailed view of the cobalt and manganese solvent extraction circuit 504 is shown in FIG. 6, with reference numerals similar to those in FIG. 5 indicate similar elements. The cobalt and manganese solvent extraction circuit 504 includes an extraction stage 602, a scrubbing stage 604, and a stripping stage 606 for selectively extracting cobalt/manganese from the productive leach solution 502 to produce a stripped cobalt and manganese leach solution 608. Cobalt- and manganese-free raffinate 506 is sent to a holding tank for further processing.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень экстрак- 15 045218 ции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Еще более предпочтительно ступень экстракции содержит три или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, the extraction stage includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, the extraction stage contains two or more mixer-settlers for solvent extraction. Even more preferably, the extraction stage comprises three or more mixer-settlers for solvent extraction.
В одном варианте осуществления, если фаза экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем расположены последовательно.In one embodiment, if the extraction phase contains two or more solvent extraction mixer-settlers, the two or more solvent extraction mixer-settlers are arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесители-отстойники работают в противотоке.In one embodiment, if the extraction stage contains two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the mixer-settlers operate in countercurrent.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 6, ступень 602 экстракции содержит четыре смесителя-отстойника для экстракции растворителем, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителей-отстойников. Продуктивный раствор 502 выщелачивания направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с экстрагентом 610 кобальта и марганца для избирательной экстракции кобальта/марганца из продуктивного раствора 502 выщелачивания.In the embodiment shown in FIG. 6, extraction stage 602 contains four solvent extraction mixer-settlers arranged in series. The inventors envision that one or more mixer-settlers may be used. The productive leach solution 502 is sent to the first mixer-settler where it is contacted with a cobalt-manganese extractant 610 to selectively extract cobalt/manganese from the productive leach solution 502.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения экстрагент кобальта и марганца выбран из органического экстрагента на основе фосфиновой кислоты, органического экстрагента на основе фосфоновой кислоты и органического экстрагента на основе ортофосфорной кислоты. Еще более предпочтительно экстрагент кобальта и марганца выбран из Cyanex272, Ionquest 801 (PC88A) и D2EHPA.In a preferred embodiment of the present invention, the cobalt and manganese extractant is selected from an organic phosphinic acid extractant, an organic phosphonic acid extractant, and an organic orthophosphoric acid extractant. Even more preferably, the cobalt and manganese extractant is selected from Cyanex272, Ionquest 801 (PC88A) and D2EHPA.
Общая реакция экстракции представлена в уравнении 4 ниже:The overall extraction reaction is presented in Equation 4 below:
2RH + XSO4 = XR2 + H2SO4 (где X = Со+2, Мп2) (4)2RH + XSO 4 = XR 2 + H 2 SO 4 (where X = Co +2 , Mn 2 ) (4)
Продуктивный раствор 502 выщелачивания и экстрагент 610 кобальта и марганца вводят в контакт в противотоке для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 612 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2.The productive leach solution 502 and the cobalt and manganese extractant 610 are contacted in countercurrent to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 612 is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2.
Кобальт и марганец избирательно извлекают из продуктивного раствора 502 выщелачивания, и не содержащий кобальт и марганец рафинат 506 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.Cobalt and manganese are selectively removed from the productive leach solution 502, and the cobalt- and manganese-free raffinate 506 is sent to a holding tank for further processing.
Насыщенный экстрагент 614 направляют в ступень 604 скрубберной очистки. В ступени 604 скрубберной очистки насыщенный экстрагент 614 вводят в контакт с частью промывного раствора 616. Кобальт/марганец в промывном растворе 616 преимущественно насыщают насыщенный экстрагент 614 и вытесняют некоторые примесные элементы, которыми насыщается насыщенный экстрагент 614 в ступени 602 экстракции.The saturated extractant 614 is sent to the scrubbing stage 604. In scrubbing step 604, the saturated extractant 614 is brought into contact with a portion of the rinse solution 616. The cobalt/manganese in the rinse solution 616 advantageously saturates the saturated extractant 614 and displaces some of the impurity elements that saturated the saturated extractant 614 in the extraction step 602.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень скрубберной очистки содержит один или более смесителей-отстойников.In one embodiment of the present invention, the scrubbing stage comprises one or more mixer-settlers.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 6, ступень 604 скрубберной очистки содержит один смеситель-отстойник.In the embodiment shown in FIG. 6, the scrubbing stage 604 contains one mixer-settler.
Водная фаза из ступени 604 скрубберной очистки направляют назад в первый смеситель-отстойник для экстракции. Насыщенный экстрагент 618 из ступени 604 скрубберной очистки перемещается в ступень 606 отгонки. В ступени 606 отгонки насыщенный экстрагент 618 вводят в контакт с кислым раствором 620 для отгонки для вытеснения большей части ионов кобальта/марганца в органической фазе (в противоположность реакции экстракции, подробно описанной в уравнении 1) в водную фазу с получением подвергнутого отгонке раствора 608 кобальта и марганца после выщелачивания. Достаточное количество воды 622 добавляют в ступень 606 отгонки для предотвращения кристаллизации солей в подвергнутом отгонке растворе 608 кобальта и марганца после выщелачивания.The aqueous phase from the scrubbing stage 604 is sent back to the first mixer-settler for extraction. The saturated extractant 618 from the scrubbing stage 604 moves to the stripping stage 606. In stripping step 606, saturated extractant 618 is contacted with acidic stripping solution 620 to displace the majority of the cobalt/manganese ions in the organic phase (as opposed to the extraction reaction detailed in Equation 1) into the aqueous phase to produce stripped cobalt solution 608 and manganese after leaching. A sufficient amount of water 622 is added to the stripping stage 606 to prevent crystallization of salts in the stripped cobalt and manganese solution 608 after leaching.
Подвергнутый отгонке раствор 608 кобальта и марганца после выщелачивания направляют в контур 508 экстракции марганца растворителем.The distilled solution 608 of cobalt and manganese after leaching is sent to the manganese solvent extraction circuit 508.
В одном варианте осуществления ступень отгонки содержит один или более смесителейотстойников. Предпочтительно ступень отгонки содержит два или более смесителей-отстойников.In one embodiment, the stripping stage includes one or more settling mixers. Preferably, the stripping stage contains two or more mixer-settlers.
В одном варианте осуществления, если ступень отгонки содержит два или более смесителейотстойников, два или более смесителей-отстойников расположены последовательно.In one embodiment, if the stripping stage contains two or more mixer-settlers, the two or more mixer-settlers are arranged in series.
Органическую фазу 624, выходящую из ступени 606 отгонки, возвращают в ступень 602 экстракции, где она снова насыщается кобальтом/марганцем. Таким образом органическая фаза 624 удерживается в замкнутом контуре в контуре 504 экстракции кобальта/марганца растворителем. Подвергнутый отгонке раствор 608 кобальта и марганца после выщелачивания направляют в контур 508 экстракции марганца растворителем.The organic phase 624 leaving the stripping stage 606 is returned to the extraction stage 602 where it is again saturated with cobalt/manganese. Thus, the organic phase 624 is kept in a closed loop in the cobalt/manganese solvent extraction loop 504. The distilled solution 608 of cobalt and manganese after leaching is sent to the manganese solvent extraction circuit 508.
Условия работы контура экстракции кобальта/марганца растворителем.Operating conditions of the cobalt/manganese solvent extraction circuit.
В одном варианте настоящего изобретения экстрагент кобальта и марганца разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 15 об.% до 35 об.%. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 30 об.%. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разбавление экстрагента кобальта и марганца применяется для регулирования вязкости.In one embodiment of the present invention, the cobalt and manganese extractant is diluted to the target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 15 vol.% to 35 vol.%. More preferably, the target concentration is approximately 30 vol%. As one skilled in the art will appreciate, dilution of the cobalt and manganese extractant is used to adjust the viscosity.
- 16 045218- 16 045218
В вариантах настоящего изобретения, если экстрагент кобальта и марганца разбавляют разбавителем, разбавитель представляет собой Shellsol2046.In embodiments of the present invention, if the cobalt and manganese extractant is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции составляет 3,1:1. Как будет понятно специалисту в данной области техники, соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции зависит от содержания кобальта/марганца в продуктивном растворе выщелачивания, а также от насыщения кобальтом/марганцем органической фазы. Одним из способов вычисления равновесной концентрации экстрагента является использование материального баланса, т.е. он равен разности между общей (аналитической) концентрацией экстрагента и суммой всех сольватированных веществ в растворимой фазе.In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction step is 3.1:1. As will be appreciated by one skilled in the art, the ratio of organic to aqueous phases in the extraction step depends on the cobalt/manganese content of the productive leach solution, as well as the cobalt/manganese saturation of the organic phase. One way to calculate the equilibrium concentration of an extractant is to use a material balance, i.e. it is equal to the difference between the total (analytical) concentration of the extractant and the sum of all solvated substances in the soluble phase.
Предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции находится в диапазоне от 4,2 до 5. Более предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции составляет 4,8.Preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction stage is in the range of 4.2 to 5. More preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction stage is 4.8.
В одном варианте настоящего изобретения соотношение насыщенного экстрагента кобальта и марганца и промывного раствора находится в диапазоне от 20:1 до 100:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Предпочтительно соотношение находится в диапазоне от 30:1 до 70:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Более предпочтительно соотношение составляет приблизительно 50:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему.In one embodiment of the present invention, the ratio of the saturated cobalt-manganese extractant to the wash solution is in the range of 20:1 to 100:1 (ratio of organic to aqueous phases) by volume. Preferably the ratio is in the range of 30:1 to 70:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. More preferably, the ratio is approximately 50:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume.
В одном варианте настоящего изобретения кислый раствор для отгонки содержит серную кислоту.In one embodiment of the present invention, the acidic stripping solution contains sulfuric acid.
В одном варианте настоящего изобретения насыщенный экстрагент вводят в контакт с достаточным количеством кислого раствора для отгонки для достижения целевого pH в подвергнутом отгонке растворе кобальта и марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевой pH составляет меньше 3.In one embodiment of the present invention, the saturated extractant is contacted with a sufficient amount of acidic stripping solution to achieve the target pH in the stripped cobalt-manganese leach solution. Preferably the target pH is less than 3.
В одном варианте настоящего изобретения воду добавляют в ступень отгонки для достижения целевой концентрации кобальта в подвергнутом отгонке растворе кобальта и марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 80 г/л до 140 г/л.In one embodiment of the present invention, water is added to the stripper stage to achieve a target cobalt concentration in the stripped cobalt-manganese solution after leaching. Preferably, the target concentration is in the range of 80 g/L to 140 g/L.
Контур экстракции марганца растворителем.Solvent manganese extraction circuit.
Подробный вид контура 508 экстракции марганца показан на фиг. 7, причем ссылочные позиции, подобные ссылочным позициям на фиг. 5 и 6, обозначают аналогичные элементы. Контур 508 экстракции марганца содержит ступень 720 предварительного насыщения, ступень 722 экстракции, ступень 724 скрубберной очистки и ступень 726 отгонки для избирательного извлечения марганца из подвергнутого отгонке раствора 608 кобальта и марганца после выщелачивания с получением подвергнутого отгонке раствора 730 марганца после выщелачивания и рафината 738 кобальта.A detailed view of the manganese extraction circuit 508 is shown in FIG. 7, with reference numerals similar to those in FIG. 5 and 6 indicate similar elements. The manganese extraction circuit 508 includes a pre-saturation stage 720, an extraction stage 722, a scrubbing stage 724, and a stripping stage 726 for selectively extracting manganese from the stripped cobalt and post-manganese solution 608 to produce a stripped post-leaching solution 730 of manganese. finate 738 cobalt.
Подвергнутый отгонке раствор 608 кобальта и марганца после выщелачивания направляют в ступень 722 экстракции, где его вводят в контакт с предварительно насыщенной органической фазой 734 из ступени 720 предварительного насыщения. Предполагается, что предварительно насыщенная органическая фаза 734 может дополняться свежим потоком экстрагента марганца (не показан) или быть заменена им.The stripped cobalt and manganese solution 608, after leaching, is sent to an extraction stage 722 where it is contacted with the pre-saturated organic phase 734 from the pre-saturation stage 720. It is contemplated that the presaturated organic phase 734 may be supplemented or replaced by a fresh stream of manganese extractant (not shown).
В ступени 720 предварительного насыщения подвергнутую отгонке органическую фазу 736 из ступени 726 отгонки марганца (описанной ниже) вводят в контакт с фильтратом 740 кобальта из фильтра 742 кобальта (описан ниже). Предусматривается, что контур 508 экстракции марганца может работать без ступени 720 предварительного насыщения. В таком варианте осуществления свежий экстрагент марганца вводят в ступень 722 экстракции. Было обнаружено, что применение ступени 720 предварительного насыщения исключает необходимость во введении аммиака в контур экстракции марганца растворителем.In a pre-saturation step 720, the stripped organic phase 736 from the manganese stripper step 726 (described below) is contacted with the cobalt filtrate 740 from the cobalt filter 742 (described below). It is contemplated that the manganese extraction circuit 508 may be operated without the pre-saturation stage 720. In such an embodiment, fresh manganese extractant is introduced into extraction step 722. It has been found that the use of a pre-saturation stage 720 eliminates the need to introduce ammonia into the manganese solvent extraction loop.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Еще более предпочтительно ступень экстракции содержит три или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, the extraction stage includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, the extraction stage includes two or more mixer-settlers for solvent extraction. Even more preferably, the extraction stage comprises three or more mixer-settlers for solvent extraction.
В одном варианте осуществления, если фаза экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем расположены последовательно.In one embodiment, if the extraction phase contains two or more solvent extraction mixer-settlers, the two or more solvent extraction mixer-settlers are arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесители-отстойники работают в противотоке.In one embodiment, if the extraction stage contains two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the mixer-settlers operate in countercurrent.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, ступень 720 предварительного насыщения содержит три смесителя-отстойника, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителей-отстойников. Фильтрат 740 кобальта направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с подвергнутой отгонке органической фазой 736 для избирательной экстракции ионов кобальта из фильтрата 740 кобальта.In the embodiment shown in FIG. 7, the pre-saturation stage 720 contains three mixer-settlers arranged in series. The inventors envision that one or more mixer-settlers may be used. The cobalt filtrate 740 is sent to the first mixer-settler where it is contacted with a stripped organic phase 736 to selectively extract cobalt ions from the cobalt filtrate 740.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения подвергнутая отгонке органическая фаза 736 из ступени 726 отгонки марганца содержит органический экстрагент на основе ортофосфорной кислоты. Еще более предпочтительно подвергнутая отгонке органическая фаза 736 представляет собой ди(2-этилгексил)ортофосфорную кислоту (D2EHPA).In a preferred embodiment of the present invention, the stripped organic phase 736 from the manganese stripper stage 726 contains an orthophosphoric acid organic extractant. Even more preferably, the distilled organic phase 736 is di(2-ethylhexyl)orthophosphoric acid (D2EHPA).
- 17 045218- 17 045218
Общая реакция экстракции представлена в уравнении 5 ниже:The overall extraction reaction is presented in Equation 5 below:
2RH + XSO4 - XR2 + H2SO4 (5)2RH + XSO 4 - XR2 + H2SO4 (5)
Фильтрат 740 кобальта и подвергнутую отгонке органическую фазу 736 вводят в контакт в противотоке для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 534 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников с фиксированным расходом для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2.The cobalt filtrate 740 and the distilled organic phase 736 are contacted in countercurrent to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 534 is metered into each of the mixer-settlers at a fixed flow rate to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2.
Расход фильтрата 740 кобальта, направленного в ступень 720 предварительного насыщения, регулируют для достижения целевого насыщения кобальтом в подвергнутой отгонке органической фазе 736. Предпочтительно целевое насыщение кобальтом является таким, что мольное количество насыщенных ионов кобальта по существу эквивалентно мольному количеству ионов марганца в подвергнутом отгонке растворе 608 кобальта и марганца после выщелачивания. Предпочтительное соотношение кобальта и марганца находится в диапазоне от 1:1 до 1,1:1. Таким образом, целевое насыщение зависит от содержания марганца в подвергнутом отгонке растворе 608 кобальта и марганца после выщелачивания. Если произошло недостаточное насыщение кобальтом, то необходимо ввести аммиак в ступень экстракции для экстракции всего марганца.The flow rate of cobalt filtrate 740 to the presaturation stage 720 is adjusted to achieve the target cobalt saturation in the stripped organic phase 736. Preferably, the target cobalt saturation is such that the molar amount of saturated cobalt ions is substantially equivalent to the molar amount of manganese ions in the stripped solution 608 cobalt and manganese after leaching. The preferred ratio of cobalt to manganese is in the range of 1:1 to 1.1:1. Thus, the target saturation depends on the manganese content of the stripped cobalt-manganese solution 608 after leaching. If insufficient cobalt saturation occurs, ammonia must be introduced into the extraction stage to extract all the manganese.
Предварительно насыщенный рафинат 510 по-прежнему содержит кобальт и, таким образом, он может быть направлен в ступень 602 экстракции контура 504 экстракции кобальта и марганца растворителем.The presaturated raffinate 510 still contains cobalt and thus can be sent to the extraction stage 602 of the cobalt and manganese solvent extraction loop 504.
Предварительно насыщенную органическую фазу 734 направляют в ступень 722 экстракции, где ее вводят в контакт с подвергнутым отгонке раствором 608 кобальта и марганца после выщелачивания.The presaturated organic phase 734 is sent to an extraction stage 722 where it is contacted with the stripped cobalt and manganese leaching solution 608.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Еще более предпочтительно ступень экстракции содержит три или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, the extraction stage includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, the extraction stage includes two or more mixer-settlers for solvent extraction. Even more preferably, the extraction stage comprises three or more mixer-settlers for solvent extraction.
В одном варианте осуществления, если фаза экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем расположены последовательно.In one embodiment, if the extraction phase contains two or more solvent extraction mixer-settlers, the two or more solvent extraction mixer-settlers are arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесители-отстойники работают в противотоке. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, ступень 722 экстракции содержит три смесителя-отстойника для экстракции растворителем, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителейотстойников. Подвергнутый отгонке раствор 608 кобальта и марганца после выщелачивания направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с предварительно насыщенной органической фазой 734 для избирательной экстракции марганца из подвергнутого отгонке раствора 608 кобальта и марганца после выщелачивания. Ионы марганца преимущественно насыщают предварительно насыщенную органическую фазу 734, вытесняя ионы кобальта согласно реакции, представленной в уравнении 6:In one embodiment, if the extraction stage contains two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the mixer-settlers operate in countercurrent. In the embodiment shown in FIG. 7, extraction stage 722 contains three solvent extraction mixer-settlers arranged in series. The inventors envision that one or more settling mixers may be used. The stripped cobalt and manganese leach solution 608 is sent to a first mixer-settler where it is contacted with a presaturated organic phase 734 to selectively extract manganese from the stripped cobalt and manganese leach solution 608. Manganese ions preferentially saturate the presaturated organic phase 734, displacing cobalt ions according to the reaction presented in equation 6:
CoR2 + MnSO4 = MnR2 + CoSO4 (6)CoR 2 + MnSO 4 = MnR 2 + CoSO 4 (6)
Подвергнутый отгонке раствор 608 кобальта и марганца после выщелачивания и предварительно насыщенную органическую фазу 734 вводят в контакт в противотоке для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 744 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2.The stripped cobalt and manganese leach solution 608 and the pre-saturated organic phase 734 are contacted in countercurrent to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 744 is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2.
Марганец избирательно извлекают из подвергнутого отгонке раствора 608 кобальта и марганца после выщелачивания с получением насыщенной органической фазы 746. Не содержащий марганец рафинат 510 направляют в ступень 512 кристаллизации кобальта.Manganese is selectively recovered from the stripped cobalt-manganese solution 608 after leaching to produce a rich organic phase 746. The manganese-free raffinate 510 is sent to a cobalt crystallization stage 512.
Насыщенную органическую фазу 746 направляют в ступень 724 скрубберной очистки. В ступени 724 скрубберной очистки марганцевую органическую фазу 736 вводят в контакт с частью промывного раствора 478. Марганец в промывном растворе 478 преимущественно насыщает насыщенную органическую фазу 746 и вытесняет кобальт, насыщающий насыщенную органическую фазу 746, согласно реакции, приведенной в уравнении 6.The saturated organic phase 746 is sent to a scrubbing stage 724. In scrubbing step 724, the manganese organic phase 736 is contacted with a portion of the wash solution 478. The manganese in the wash solution 478 predominantly saturates the saturated organic phase 746 and displaces the cobalt that saturates the saturated organic phase 746, according to the reaction given in Equation 6.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень скрубберной очистки содержит один или более смесителей-отстойников.In one embodiment of the present invention, the scrubbing stage comprises one or more mixer-settlers.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, ступень 724 скрубберной очистки содержит один смеситель-отстойник.In the embodiment shown in FIG. 7, the scrubbing stage 724 contains one mixer-settler.
Водная фаза из ступени 724 скрубберной очистки направляют назад в первый смеситель-отстойник для экстракции. Насыщенный экстрагент 750 из ступени 724 скрубберной очистки перемещается в ступень 726 отгонки. В ступени 726 отгонки насыщенный экстрагент 750 вводят в контакт с кислым раствором 752 для отгонки для вытеснения большей части ионов марганца в органической фазе (в противоположность реакции экстракции, подробно описанной в уравнении 4) в водную фазу с получением подвергнутого отгонке раствора 730 марганца после выщелачивания. Достаточное количество воды 754 добавляют в ступень 726 отгонки для предотвращения кристаллизации солей в подвергнутом отгонке рас- 18 045218 творе 730 марганца после выщелачивания.The aqueous phase from the scrubbing stage 724 is sent back to the first mixer-settler for extraction. The saturated extractant 750 from the scrubbing stage 724 moves to the stripping stage 726. In a stripping step 726, the saturated extractant 750 is contacted with an acidic stripping solution 752 to displace the majority of the manganese ions in the organic phase (as opposed to the extraction reaction detailed in Equation 4) into the aqueous phase to produce a stripped manganese leach solution 730. A sufficient amount of water 754 is added to the stripping stage 726 to prevent crystallization of salts in the stripped manganese solution 730 after leaching.
В одном варианте осуществления ступень отгонки содержит один или более смесителейотстойников. Предпочтительно ступень отгонки содержит два или более смесителей-отстойников.In one embodiment, the stripping stage includes one or more settling mixers. Preferably, the stripping stage contains two or more mixer-settlers.
В одном варианте осуществления, если ступень отгонки содержит два или более смесителейотстойников, два или более смесителей-отстойников расположены последовательно.In one embodiment, if the stripping stage contains two or more mixer-settlers, the two or more mixer-settlers are arranged in series.
Органическую фазу 736, выходящую из ступени 726 отгонки, возвращают в ступень 720 предварительного насыщения. Таким образом органическая фаза 736 удерживается в замкнутом контуре в контуре 704 экстракции марганца растворителем. Подвергнутый отгонке раствор 730 марганца после выщелачивания направляют в ступень 518 кристаллизации марганца.The organic phase 736 leaving the stripping stage 726 is returned to the pre-saturation stage 720. Thus, the organic phase 736 is kept in a closed loop in the manganese solvent extraction loop 704. The distilled manganese solution 730 after leaching is sent to the manganese crystallization stage 518.
Подвергнутый отгонке раствор 730 марганца после выщелачивания из ступени 726 отгонки направляют в ступень 518 кристаллизации марганца. В ступени 518 кристаллизации марганца воду удаляют из подвергнутого отгонке раствора 730 марганца после выщелачивания для обеспечения кристаллизации MnSO4.H2O в суспензии 756.The distilled manganese solution 730, after leaching from the distillation stage 726, is sent to the manganese crystallization stage 518. In the manganese crystallization step 518, water is removed from the stripped manganese solution 730 after leaching to allow crystallization of MnSO 4 .H 2 O in slurry 756.
В одном варианте настоящего изобретения ступень кристаллизации марганца содержит установку кристаллизации. Предпочтительно установка кристаллизации представляет собой испарительный кристаллизатор.In one embodiment of the present invention, the manganese crystallization stage comprises a crystallization unit. Preferably, the crystallization unit is an evaporative crystallizer.
Суспензию 756 из ступени 518 кристаллизации марганца подают в ступень 758 фильтрации. В ступени 758 фильтрации твердые вещества 520 сульфата марганца отделяют от фильтрата. Вода 760 применяется в ступени 758 фильтрации для смыва фильтрационного осадка и максимизации извлечения марганца. Фильтрат возвращают обратно в ступень 518 кристаллизации марганца для максимизации извлечения марганца. Часть фильтрата также может быть возвращена для использования в ступени 724 скрубберной очистки марганца.The slurry 756 from the manganese crystallization stage 518 is fed to the filtration stage 758. In filtration stage 758, manganese sulfate solids 520 are separated from the filtrate. Water 760 is used in the filtration stage 758 to flush away filter cake and maximize manganese recovery. The filtrate is returned back to the manganese crystallization stage 518 to maximize manganese recovery. A portion of the filtrate may also be returned for use in the manganese scrubbing stage 724.
Рафинат 510 кобальта из ступени 722 экстракции направляют в ступень 512 кристаллизации кобальта. В ступени 512 кристаллизации кобальта воду удаляют из рафината 510 кобальта для обеспечения кристаллизации CoSO4.7H2O в суспензии 762.The cobalt raffinate 510 from the extraction stage 722 is sent to the cobalt crystallization stage 512. In cobalt crystallization step 512, water is removed from cobalt raffinate 510 to allow crystallization of CoSO 4 .7H 2 O in slurry 762.
В одном варианте настоящего изобретения ступень 512 кристаллизации кобальта содержит установку кристаллизации. Предпочтительно установка кристаллизации представляет собой испарительный кристаллизатор.In one embodiment of the present invention, the cobalt crystallization stage 512 includes a crystallization unit. Preferably, the crystallization unit is an evaporative crystallizer.
Суспензию 762 из ступени 512 кристаллизации кобальта подают в ступень 742 фильтрации. В ступени 742 фильтрации твердые вещества 514 сульфата кобальта отделяют от фильтрата. Вода 764 применяется в ступени 742 фильтрации для смыва фильтрационного осадка и максимизации извлечения кобальта. Фильтрат возвращают обратно в ступень 512 кристаллизации кобальта для максимизации извлечения кобальта. Часть фильтрата возвращают для применения в ступени 720 предварительного насыщения.The suspension 762 from the cobalt crystallization stage 512 is fed to the filtration stage 742. In filtration stage 742, cobalt sulfate solids 514 are separated from the filtrate. Water 764 is used in the filtration stage 742 to flush away filter cake and maximize cobalt recovery. The filtrate is returned back to the cobalt crystallization stage 512 to maximize cobalt recovery. A portion of the filtrate is returned for use in the pre-saturation stage 720.
Условия работы контура экстракции марганца растворителем.Operating conditions of the manganese solvent extraction circuit.
В одном варианте настоящего изобретения экстрагент марганца разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 15 об.% до 35 об.%. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 30 об.%. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разбавление экстрагента марганца применяется для регулирования вязкости.In one embodiment of the present invention, the manganese extractant is diluted to a target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 15 vol.% to 35 vol.%. More preferably, the target concentration is approximately 30 vol%. As will be appreciated by one skilled in the art, dilution of the manganese extractant is used to adjust the viscosity.
В вариантах настоящего изобретения, если экстрагент марганца разбавляют разбавителем, разбавитель представляет собой Shellsol2046.In embodiments of the present invention, if the manganese extractant is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046.
Предпочтительно целевой pH ступени предварительного насыщения находится в диапазоне от 4,5 до 12. Более предпочтительно целевой pH ступени предварительного насыщения составляет 4,8.Preferably, the target pH of the pre-saturation stage is in the range of 4.5 to 12. More preferably, the target pH of the pre-saturation stage is 4.8.
Предпочтительно насыщение кобальтом в предварительно насыщенной органической фазе составляет по меньшей мере 10 г/л. Предпочтительно насыщение кобальтом в предварительно насыщенной органической фазе составляет по меньшей мере 11 г/л. Предпочтительно насыщение кобальтом в предварительно насыщенной органической фазе составляет по меньшей мере 12 г/л. Предпочтительно насыщение кобальтом в предварительно насыщенной органической фазе составляет по меньшей мере 13 г/л. Предпочтительно насыщение кобальтом в предварительно насыщенной органической фазе составляет по меньшей мере 13,5 г/л. Предпочтительно насыщение кобальтом в предварительно насыщенной органической фазе составляет приблизительно 13,8 г/л.Preferably, the cobalt saturation in the presaturated organic phase is at least 10 g/l. Preferably, the cobalt saturation in the presaturated organic phase is at least 11 g/l. Preferably, the cobalt saturation in the presaturated organic phase is at least 12 g/l. Preferably, the cobalt saturation in the presaturated organic phase is at least 13 g/l. Preferably, the cobalt saturation in the presaturated organic phase is at least 13.5 g/L. Preferably, the cobalt saturation in the presaturated organic phase is approximately 13.8 g/L.
В одном варианте настоящего изобретения предварительно насыщенную органическую фазу разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 15 об.% до 35 об.%. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 30 об.%. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разбавление экстрагента марганца применяется для регулирования вязкости.In one embodiment of the present invention, the presaturated organic phase is diluted to the target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 15 vol.% to 35 vol.%. More preferably, the target concentration is approximately 30 vol%. As will be appreciated by one skilled in the art, dilution of the manganese extractant is used to adjust the viscosity.
В вариантах настоящего изобретения, если предварительно насыщенную органическую фазу разбавляют с помощью разбавителя, разбавитель представляет собой Shellsol2046.In embodiments of the present invention, if the presaturated organic phase is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции составляет 1,65:1. Как будет понятно специалисту в данной области техники, соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции зависит от содержания марганца в продуктивном растворе выщелачивания, а также от насыщения марганцем органической фазы. Одним из способовIn a preferred embodiment of the present invention, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction step is 1.65:1. As will be appreciated by one skilled in the art, the ratio of organic to aqueous phases in the extraction step depends on the manganese content of the productive leach solution, as well as the manganese saturation of the organic phase. One way
- 19 045218 вычисления равновесной концентрации экстрагента является использование материального баланса, т.е.- 19 045218 calculation of the equilibrium concentration of the extractant is the use of material balance, i.e.
он равен разности между общей (аналитической) концентрацией экстрагента и суммой всех сольватированных веществ в растворимой фазе.it is equal to the difference between the total (analytical) concentration of the extractant and the sum of all solvated substances in the soluble phase.
В одном варианте настоящего изобретения соотношение насыщенного экстрагента марганца и промывного раствора находится в диапазоне от 20:1 до 100:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Предпочтительно соотношение находится в диапазоне от 30:1 до 70:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Более предпочтительно соотношение составляет приблизительно 50:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему.In one embodiment of the present invention, the ratio of saturated manganese extractant to wash solution is in the range of 20:1 to 100:1 (ratio of organic to aqueous phases) by volume. Preferably the ratio is in the range of 30:1 to 70:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. More preferably, the ratio is approximately 50:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume.
В одном варианте настоящего изобретения кислый раствор для отгонки содержит серную кислоту.In one embodiment of the present invention, the acidic stripping solution contains sulfuric acid.
В одном варианте настоящего изобретения насыщенный экстрагент вводят в контакт с достаточным количеством кислого раствора для отгонки для достижения целевого pH в подвергнутом отгонке растворе марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевой pH составляет меньше 3.In one embodiment of the present invention, the saturated extractant is contacted with a sufficient amount of acidic stripping solution to achieve the target pH in the stripped manganese solution after leaching. Preferably the target pH is less than 3.
В одном варианте настоящего изобретения воду добавляют в ступень отгонки для достижения целевой концентрации марганца в подвергнутом отгонке растворе марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 100 г/л до 220 г/л.In one embodiment of the present invention, water is added to the stripping stage to achieve a target concentration of manganese in the stripped manganese solution after leaching. Preferably, the target concentration is in the range of 100 g/L to 220 g/L.
Последовательные контуры экстракции марганца и кобальта растворителем.Sequential solvent extraction circuits for manganese and cobalt.
Как описано выше, кобальт и марганец могут быть совместно экстрагированы из продуктивного раствора выщелачивания на одном этапе экстракции растворителем. На фиг. 7a показан альтернативный вариант настоящего изобретения, в которой марганец и кобальт последовательно извлекают из продуктивного раствора выщелачивания на отдельных этапах экстракции растворителем. Ссылочные позиции, подобные ссылочным позициям на фиг. 5 и 6, обозначают аналогичные элементы. В этом варианте осуществления продуктивный раствор 502 выщелачивания из контура 400 экстракции алюминия растворителем направляют в контур 766 извлечения марганца для извлечения марганца из продуктивного раствора 502 выщелачивания. Не содержащий марганец рафинат 767 направляют в контур 768 извлечения кобальта для извлечения кобальта из продуктивного раствора выщелачивания. Не содержащий кобальт и марганец рафинат 506 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.As described above, cobalt and manganese can be co-extracted from the productive leach solution in a single solvent extraction step. In fig. 7a shows an alternative embodiment of the present invention in which manganese and cobalt are sequentially removed from the productive leach solution in separate solvent extraction steps. Reference numerals similar to those in FIG. 5 and 6 indicate similar elements. In this embodiment, the productive leach solution 502 from the aluminum solvent extraction circuit 400 is sent to the manganese recovery circuit 766 to extract manganese from the productive leach solution 502. The manganese-free raffinate 767 is sent to a cobalt recovery loop 768 to recover cobalt from the productive leach solution. Cobalt- and manganese-free raffinate 506 is sent to a holding tank for further processing.
Контур 766 экстракции марганца растворителем содержит ступень 769 экстракции, ступень 770 скрубберной очистки и ступень 771 отгонки для избирательного извлечения марганца из продуктивного раствора 502 выщелачивания с получением подвергнутого отгонке раствора 772 марганца после выщелачивания. Не содержащий марганец рафинат 767 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.The manganese solvent extraction circuit 766 includes an extraction stage 769, a scrubbing stage 770, and a stripping stage 771 for selectively extracting manganese from the productive leach solution 502 to produce a stripped manganese leach solution 772. Manganese-free raffinate 767 is sent to a holding tank for further processing.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень 769 экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень 769 экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Еще более предпочтительно ступень 769 экстракции содержит три или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, extraction stage 769 includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, the extraction stage 769 includes two or more mixer-settlers for solvent extraction. Even more preferably, the extraction stage 769 includes three or more mixer-settlers for solvent extraction.
В одном варианте осуществления, если фаза 769 экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем расположены последовательно.In one embodiment, if the extraction phase 769 contains two or more solvent extraction mixer-settlers, the two or more solvent extraction mixer-settlers are arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень 769 экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесителиотстойники работают в противотоке.In one embodiment, if extraction stage 769 includes two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the settler mixers operate in countercurrent.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7a, ступень 769 экстракции содержит пять смесителей-отстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителей-отстойников. Продуктивный раствор 502 выщелачивания направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с экстрагентом 773 марганца для избирательной экстракции марганца из продуктивного раствора 502 выщелачивания.In the embodiment shown in FIG. 7a, extraction stage 769 contains five solvent extraction mixer-settlers arranged in series. The inventors envision that one or more mixer-settlers may be used. The productive leach solution 502 is sent to the first mixer-settler where it is contacted with a manganese extractant 773 to selectively extract manganese from the productive leach solution 502.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения экстрагент 773 марганца представляет собой органический экстрагент на основе ортофосфорной кислоты. Еще более предпочтительно экстрагент марганца представляет собой ди-(2-этилгексил)ортофосфорную кислоту (D2EHPA).In a preferred embodiment of the present invention, the manganese extractant 773 is an organic orthophosphoric acid extractant. Even more preferably, the manganese extractant is di-(2-ethylhexyl)orthophosphoric acid (D2EHPA).
Общая реакция экстракции представлена в уравнении 5 a ниже:The overall extraction reaction is presented in Equation 5a below:
2RH + MnSO4 = MnR2 + H2SO4 (5а)2RH + MnSO 4 = MnR 2 + H 2 SO 4 (5a)
Продуктивный раствор 502 выщелачивания и экстрагент 773 марганца вводят в контакт в противотоке для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 774 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2.The productive leach solution 502 and the manganese extractant 773 are contacted in countercurrent to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 774 is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2.
Марганец избирательно извлекают из продуктивного раствора 502 выщелачивания, и не содержащий марганец рафинат 767 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.Manganese is selectively removed from the productive leach solution 502 and the manganese-free raffinate 767 is sent to a holding tank for further processing.
Насыщенный экстрагент 775 направляют в ступень 770 скрубберной очистки. В ступени 770 скрубберной очистки насыщенный экстрагент 775 вводят в контакт с частью промывного раствора 776. Марганец в промывном растворе 776 преимущественно насыщает насыщенный экстрагент 775 и вытесняет некоторые примесные элементы, которыми насыщается насыщенный экстрагент 775 в ступени 769 экс- 20 045218 тракции.The saturated extractant 775 is sent to the scrubbing stage 770. In the scrubbing step 770, the saturated extractant 775 is brought into contact with a portion of the wash solution 776. The manganese in the wash solution 776 predominantly saturates the saturated extractant 775 and displaces some of the impurity elements that saturate the saturated extractant 775 in the extraction step 769.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень скрубберной очистки содержит один или более смесителей-отстойников.In one embodiment of the present invention, the scrubbing stage comprises one or more mixer-settlers.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7a, ступень 770 скрубберной очистки содержит один смеситель-отстойник.In the embodiment shown in FIG. 7a, scrubbing stage 770 includes one mixer-settler.
Водная фаза из ступени 770 скрубберной очистки направляют назад в первый смеситель-отстойник для экстракции. Насыщенный экстрагент 777 из ступени 770 скрубберной очистки перемещается в ступень 771 отгонки. В ступени 771 отгонки насыщенный экстрагент 777 вводят в контакт с кислым раствором 778 для отгонки для вытеснения большей части ионов марганца в органической фазе (в противоположность реакции экстракции, подробно описанной в уравнении 5) в водную фазу с получением подвергнутого отгонке раствора 772 марганца после выщелачивания. Достаточное количество воды 779 добавляют в ступень 771 отгонки для предотвращения кристаллизации солей в подвергнутом отгонке растворе 772 марганца после выщелачивания.The aqueous phase from the scrubbing stage 770 is sent back to the first mixer-settler for extraction. The saturated extractant 777 from the scrubbing stage 770 moves to the stripping stage 771. In a stripping step 771, the saturated extractant 777 is contacted with an acidic stripping solution 778 to displace the majority of the manganese ions in the organic phase (as opposed to the extraction reaction detailed in Equation 5) into the aqueous phase to produce a stripped manganese leach solution 772. A sufficient amount of water 779 is added to the stripping stage 771 to prevent crystallization of salts in the stripped manganese solution 772 after leaching.
Подвергнутый отгонке раствор 772 марганца после выщелачивания направляют в ступень 780 кристаллизации марганца.The distilled manganese solution 772 after leaching is sent to the manganese crystallization stage 780.
В одном варианте осуществления ступень 771 отгонки содержит один или более смесителейотстойников. Предпочтительно ступень 771 отгонки содержит два или более смесителей-отстойников.In one embodiment, stripping stage 771 includes one or more mixer-settlers. Preferably, the stripping stage 771 includes two or more mixer-settlers.
В одном варианте осуществления, если ступень 771 отгонки содержит два или более смесителейотстойников, два или более смесителей-отстойников расположены последовательно.In one embodiment, if stripping stage 771 contains two or more mixer-settlers, the two or more mixer-settlers are arranged in series.
Органическую фазу 773, выходящую из ступени 771 отгонки, возвращают в ступень 769 экстракции, где она снова насыщается марганцем. Таким образом органическая фаза 773 удерживается в замкнутом контуре в контуре 766 экстракции марганца растворителем.The organic phase 773 leaving the stripping stage 771 is returned to the extraction stage 769 where it is again saturated with manganese. Thus, the organic phase 773 is kept in a closed loop in the manganese solvent extraction loop 766.
Подвергнутый отгонке раствор 772 марганца после выщелачивания из ступени 771 отгонки направляют в ступень 780 кристаллизации марганца. В ступени 780 кристаллизации марганца воду удаляют из подвергнутого отгонке раствора 772 марганца после выщелачивания для обеспечения кристаллизации MnSO4.H2O в суспензии 782.The distilled manganese solution 772, after leaching from the distillation stage 771, is sent to the manganese crystallization stage 780. In the manganese crystallization step 780, water is removed from the stripped manganese solution 772 after leaching to allow crystallization of the MnSO 4 .H 2 O in the slurry 782.
В одном варианте настоящего изобретения ступень кристаллизации марганца содержит установку кристаллизации. Предпочтительно установка кристаллизации представляет собой испарительный кристаллизатор.In one embodiment of the present invention, the manganese crystallization stage comprises a crystallization unit. Preferably, the crystallization unit is an evaporative crystallizer.
Суспензию 782 из ступени 780 кристаллизации марганца подают в ступень 783 фильтрации. В ступени 783 фильтрации твердые вещества 784 сульфата марганца отделяют от фильтрата. Вода 785 применяется в ступени 783 фильтрации для смыва фильтрационного осадка и максимизации извлечения марганца. Фильтрат возвращают обратно в ступень 771 отгонки или ступень 780 кристаллизации марганца для дополнения используемой воды и максимизации извлечения марганца. Часть фильтрата также может быть возвращена для использования в ступени 769 скрубберной очистки марганца.The suspension 782 from the manganese crystallization stage 780 is fed to the filtration stage 783. In a filtration stage 783, manganese sulfate solids 784 are separated from the filtrate. Water 785 is used in the filtration stage 783 to flush away filter cake and maximize manganese recovery. The filtrate is returned back to the stripping stage 771 or the manganese crystallization stage 780 to supplement the water used and maximize manganese recovery. A portion of the leachate may also be returned for use in the manganese scrubbing stage 769.
Контур 768 экстракции кобальта растворителем содержит ступень 785 экстракции, ступень 786 скрубберной очистки и ступень 787 отгонки для избирательного извлечения кобальта из не содержащего марганец рафината 767 с получением подвергнутого отгонке раствора 788 кобальта после выщелачивания. Не содержащий кобальт рафинат 506 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.The cobalt solvent extraction circuit 768 includes an extraction stage 785, a scrubbing stage 786, and a stripping stage 787 for selectively extracting cobalt from the manganese-free raffinate 767 to produce a stripped cobalt solution 788 after leaching. The cobalt-free raffinate 506 is sent to a holding tank for further processing.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень 785 экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень 785 экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Еще более предпочтительно ступень 785 экстракции содержит три или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем.In one embodiment of the present invention, extraction stage 785 includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, extraction stage 785 includes two or more mixer-settlers for solvent extraction. Even more preferably, extraction stage 785 includes three or more mixer-settlers for solvent extraction.
В одном варианте осуществления, если фаза 785 экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем расположены последовательно.In one embodiment, if the extraction phase 785 contains two or more solvent extraction mixer-settlers, the two or more solvent extraction mixer-settlers are arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень 785 экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесителиотстойники работают в противотоке.In one embodiment, if extraction stage 785 contains two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the settler-mixers operate in countercurrent.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7a, ступень 785 экстракции содержит четыре смесителя-отстойника для экстракции растворителем, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителей-отстойников. Не содержащий марганец рафинат 767 направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с экстрагентом 789 кобальта для избирательной экстракции кобальта из не содержащего марганец рафината 767.In the embodiment shown in FIG. 7a, extraction stage 785 contains four solvent extraction mixer-settlers arranged in series. The inventors envision that one or more mixer-settlers may be used. The manganese-free raffinate 767 is sent to a first mixer-settler where it is contacted with a cobalt extractant 789 to selectively extract cobalt from the manganese-free raffinate 767.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения экстрагент 789 кобальта представляет собой органический экстрагент. Более предпочтительно экстрагент 789 кобальта представляет собой органический экстрагент на основе фосфиновой кислоты. Еще более предпочтительно экстрагент кобальта 789 представляет собой Cyanex272.In a preferred embodiment of the present invention, the cobalt extractant 789 is an organic extractant. More preferably, the cobalt extractant 789 is an organic phosphinic acid extractant. Even more preferably, the cobalt 789 extractant is Cyanex272.
Общая реакция экстракции представлена в уравнении 6а ниже:The overall extraction reaction is presented in Equation 6a below:
2RH + CoSO4 = CoR3 + H2SO4 (6а)2RH + CoSO 4 = CoR 3 + H 2 SO 4 (6a)
Не содержащий марганец рафинат 767 и экстрагент 789 кобальта вводят в контакт в противотокеManganese-free raffinate 767 and cobalt extractant 789 are brought into contact in countercurrent
- 21 045218 для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 790 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2.- 21 045218 to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 790 is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2.
Кобальт избирательно извлекают из не содержащего марганец рафината 767, и не содержащий кобальт рафинат 767 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.Cobalt is selectively recovered from the manganese-free raffinate 767, and the cobalt-free raffinate 767 is sent to a holding tank for further processing.
Насыщенный экстрагент 791 направляют в ступень 786 скрубберной очистки. В ступени 786 скрубберной очистки насыщенный экстрагент 791 вводят в контакт с частью промывного раствора 792. Промывной раствор 792 вытесняет некоторые примесные элементы, которыми насыщается насыщенный экстрагент 791 в ступени 785 экстракции.The saturated extractant 791 is sent to the scrubbing stage 786. In scrubbing step 786, the saturated extractant 791 is contacted with a portion of the wash solution 792. The rinse solution 792 displaces some of the impurity elements that were saturated with the saturated extractant 791 in the extraction step 785.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень скрубберной очистки содержит один или более смесителей-отстойников.In one embodiment of the present invention, the scrubbing stage comprises one or more mixer-settlers.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7a, ступень 786 скрубберной очистки содержит один смеситель-отстойник.In the embodiment shown in FIG. 7a, scrubbing stage 786 includes one mixer-settler.
Водная фаза из ступени 786 скрубберной очистки направляют назад в первый смеситель-отстойник для экстракции. Насыщенный экстрагент 793 из ступени 786 скрубберной очистки перемещается в ступень 787 отгонки. В ступени 787 отгонки насыщенный экстрагент 793 вводят в контакт с кислым раствором 794 для отгонки для вытеснения большей части ионов кобальта в органической фазе (в противоположность реакции экстракции, подробно описанной в уравнении 3) в водную фазу с получением подвергнутого отгонке раствора 788 кобальта после выщелачивания. Достаточное количество воды 795 добавляют в ступень 787 отгонки для предотвращения кристаллизации солей в подвергнутом отгонке растворе 788 кобальта после выщелачивания.The aqueous phase from the scrubbing stage 786 is sent back to the first mixer-settler for extraction. The saturated extractant 793 from the scrubbing stage 786 moves to the stripping stage 787. In a stripping step 787, the saturated extractant 793 is contacted with an acidic stripping solution 794 to displace the majority of the cobalt ions in the organic phase (as opposed to the extraction reaction detailed in Equation 3) into the aqueous phase to produce a stripped cobalt leach solution 788. A sufficient amount of water 795 is added to the stripping stage 787 to prevent crystallization of salts in the stripped cobalt solution 788 after leaching.
Подвергнутый отгонке раствор 788 кобальта после выщелачивания направляют в ступень 796 кристаллизации кобальта.The distilled cobalt solution 788 after leaching is sent to the cobalt crystallization stage 796.
В одном варианте осуществления ступень 787 отгонки содержит один или более смесителейотстойников. Предпочтительно ступень 787 отгонки содержит два или более смесителей-отстойников.In one embodiment, stripping stage 787 includes one or more mixer-settlers. Preferably, the stripping stage 787 includes two or more mixer-settlers.
В одном варианте осуществления, если ступень 787 отгонки содержит два или более смесителейотстойников, два или более смесителей-отстойников расположены последовательно.In one embodiment, if stripping stage 787 contains two or more mixer-settlers, the two or more mixer-settlers are arranged in series.
Органическую фазу 789, выходящую из ступени 787 отгонки, возвращают в ступень 785 экстракции, где она снова насыщается кобальтом. Таким образом органическая фаза 789 удерживается в замкнутом контуре в контуре 768 экстракции кобальта растворителем.The organic phase 789 leaving the stripping stage 787 is returned to the extraction stage 785 where it is again saturated with cobalt. Thus, the organic phase 789 is kept in a closed loop in the cobalt solvent extraction loop 768.
Подвергнутый отгонке раствор 788 кобальта после выщелачивания из ступени 787 отгонки направляют в ступень 796 кристаллизации кобальта. В ступени 796 кристаллизации кобальта воду удаляют из подвергнутого отгонке раствора 788 кобальта после выщелачивания для обеспечения кристаллизации CoSO4.7H2O в суспензии 798.The distilled cobalt solution 788, after leaching from the distillation stage 787, is sent to the cobalt crystallization stage 796. In the cobalt crystallization step 796, water is removed from the stripped cobalt solution 788 after leaching to allow crystallization of CoSO 4 .7H 2 O in slurry 798.
В одном варианте настоящего изобретения ступень 796 кристаллизации кобальта содержит установку кристаллизации. Предпочтительно установка кристаллизации представляет собой испарительный кристаллизатор.In one embodiment of the present invention, the cobalt crystallization stage 796 includes a crystallization unit. Preferably, the crystallization unit is an evaporative crystallizer.
Суспензию 798 из ступени 796 кристаллизации кобальта подают в ступень 799 фильтрации. В ступени 799 фильтрации твердые вещества 7701 сульфата кобальта отделяют от фильтрата. Вода применяется в ступени 799 фильтрации для смыва фильтрационного осадка и максимизации извлечения кобальта. Фильтрат возвращают обратно в ступень 796 кристаллизации кобальта для максимизации извлечения кобальта. Часть фильтрата также может быть возвращена для использования в ступени 785 скрубберной очистки кобальта или возвращена выше по потоку от контура экстракции кобальта растворителем.The suspension 798 from the cobalt crystallization stage 796 is fed to the filtration stage 799. In a filtration step 799, cobalt sulfate solids 7701 are separated from the filtrate. Water is applied to the filtration stage 799 to wash away filter cake and maximize cobalt recovery. The filtrate is returned back to the cobalt crystallization stage 796 to maximize cobalt recovery. A portion of the filtrate may also be returned for use in the cobalt scrubbing stage 785 or returned upstream of the cobalt solvent extraction loop.
Условия работы контура экстракции марганца растворителем.Operating conditions of the manganese solvent extraction circuit.
В одном варианте настоящего изобретения экстрагент марганца разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 15 об.% до 35 об.%. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 30 об.%. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разбавление экстрагента марганца применяется для регулирования вязкости.In one embodiment of the present invention, the manganese extractant is diluted to a target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 15 vol.% to 35 vol.%. More preferably, the target concentration is approximately 30 vol%. As will be appreciated by one skilled in the art, dilution of the manganese extractant is used to adjust the viscosity.
В вариантах настоящего изобретения, если экстрагент марганца разбавляют разбавителем, разбавитель представляет собой Shellsol2046. Альтернативно могут применяться другие разбавители, известные специалистам в данной области техники, например, Exsol D80.In embodiments of the present invention, if the manganese extractant is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046. Alternatively, other diluents known to those skilled in the art may be used, for example Exsol D80.
Предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции находится в диапазоне от 3 до 4,5. Более предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции составляет 3,5.Preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction step is in the range of 3 to 4.5. More preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction step is 3.5.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции составляет 1,65:1. Как будет понятно специалисту в данной области техники, соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции зависит от содержания марганца в продуктивном растворе выщелачивания, а также от насыщения марганцем органической фазы. Одним из способов вычисления равновесной концентрации экстрагента является использование материального баланса, т.е. он равен разности между общей (аналитической) концентрацией экстрагента и суммой всех сольватированных веществ в растворимой фазе.In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction step is 1.65:1. As will be appreciated by one skilled in the art, the ratio of organic to aqueous phases in the extraction step depends on the manganese content of the productive leach solution, as well as the manganese saturation of the organic phase. One way to calculate the equilibrium concentration of an extractant is to use a material balance, i.e. it is equal to the difference between the total (analytical) concentration of the extractant and the sum of all solvated substances in the soluble phase.
- 22 045218- 22 045218
В одном варианте настоящего изобретения соотношение насыщенного экстрагента марганца и промывного раствора находится в диапазоне от 20:1 до 100:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Предпочтительно соотношение находится в диапазоне от 30:1 до 70:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Более предпочтительно соотношение составляет приблизительно 50:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему.In one embodiment of the present invention, the ratio of saturated manganese extractant to wash solution is in the range of 20:1 to 100:1 (ratio of organic to aqueous phases) by volume. Preferably the ratio is in the range of 30:1 to 70:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. More preferably, the ratio is approximately 50:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume.
В одном варианте настоящего изобретения кислый раствор для отгонки содержит серную кислоту.In one embodiment of the present invention, the acidic stripping solution contains sulfuric acid.
В одном варианте настоящего изобретения насыщенный экстрагент вводят в контакт с достаточным количеством кислого раствора для отгонки для достижения целевого pH в подвергнутом отгонке растворе марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевой pH составляет меньше 3.In one embodiment of the present invention, the saturated extractant is contacted with a sufficient amount of acidic stripping solution to achieve the target pH in the stripped manganese solution after leaching. Preferably the target pH is less than 3.
В одном варианте настоящего изобретения воду добавляют в ступень отгонки для достижения целевой концентрации марганца в подвергнутом отгонке растворе марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 100 г/л до 220 г/л.In one embodiment of the present invention, water is added to the stripping stage to achieve a target concentration of manganese in the stripped manganese solution after leaching. Preferably, the target concentration is in the range of 100 g/L to 220 g/L.
Условия работы контура экстракции кобальта растворителем.Operating conditions of the cobalt solvent extraction circuit.
В одном варианте настоящего изобретения экстрагент кобальта разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 15 об.% до 35 об.%. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 30 об.%. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разбавление экстрагента кобальта применяется для регулирования вязкости.In one embodiment of the present invention, the cobalt extractant is diluted to a target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 15 vol.% to 35 vol.%. More preferably, the target concentration is approximately 30 vol%. As one skilled in the art will appreciate, dilution of the cobalt extractant is used to adjust the viscosity.
В вариантах настоящего изобретения, если экстрагент кобальта разбавляют разбавителем, разбавитель представляет собой Shellsol2046.In embodiments of the present invention, if the cobalt extractant is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции составляет 3,1:1. Как будет понятно специалисту в данной области техники, соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции зависит от содержания кобальта/марганца в продуктивном растворе выщелачивания, а также от насыщения кобальтом/марганцем органической фазы. Одним из способов вычисления равновесной концентрации экстрагента является использование материального баланса, т.е. он равен разности между общей (аналитической) концентрацией экстрагента и суммой всех сольватированных веществ в растворимой фазе.In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction step is 3.1:1. As will be appreciated by one skilled in the art, the ratio of organic to aqueous phases in the extraction step depends on the cobalt/manganese content of the productive leach solution, as well as the cobalt/manganese saturation of the organic phase. One way to calculate the equilibrium concentration of an extractant is to use a material balance, i.e. it is equal to the difference between the total (analytical) concentration of the extractant and the sum of all solvated substances in the soluble phase.
Предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции находится в диапазоне от 4,2 до 5. Более предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции составляет 4,8.Preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction stage is in the range of 4.2 to 5. More preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction stage is 4.8.
В одном варианте настоящего изобретения соотношение насыщенного экстрагента кобальта и промывного раствора находится в диапазоне от 20:1 до 100:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Предпочтительно соотношение находится в диапазоне от 30:1 до 70:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Более предпочтительно соотношение составляет приблизительно 50:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему.In one embodiment of the present invention, the ratio of saturated cobalt extractant to wash solution is in the range of 20:1 to 100:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. Preferably the ratio is in the range of 30:1 to 70:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. More preferably, the ratio is approximately 50:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume.
В одном варианте настоящего изобретения кислый раствор для отгонки содержит серную кислоту.In one embodiment of the present invention, the acidic stripping solution contains sulfuric acid.
В одном варианте настоящего изобретения насыщенный экстрагент вводят в контакт с достаточным количеством кислого раствора для отгонки для достижения целевого pH в подвергнутом отгонке растворе кобальта после выщелачивания. Предпочтительно целевой pH составляет меньше 3.In one embodiment of the present invention, the saturated extractant is contacted with a sufficient amount of acidic stripping solution to achieve the target pH in the stripped cobalt solution after leaching. Preferably the target pH is less than 3.
В одном варианте настоящего изобретения воду добавляют в ступень отгонки для достижения целевой концентрации кобальт в подвергнутом отгонке растворе кобальта после выщелачивания. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 80 г/л до 140 г/л.In one embodiment of the present invention, water is added to the stripping stage to achieve a target cobalt concentration in the stripped cobalt solution after leaching. Preferably, the target concentration is in the range of 80 g/L to 140 g/L.
Контур экстракции никеля растворителем.Solvent nickel extraction circuit.
После этапа разделения продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка, и предпочтительно после этапов экстракции меди, алюминия и кобальта/марганца продуктивный раствор выщелачивания подают в контур экстракции никеля растворителем для извлечения никеля. На фиг. 8 показана технологическая схема контура 800 экстракции никеля растворителем в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Продуктивный раствор 802 выщелачивания из контура экстракции кобальта/марганца растворителем направляют в контур 800 экстракции никеля растворителем. В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, контур 800 экстракции никеля растворителем содержит ступень 804 экстракции, ступень 806 скрубберной очистки и ступень 808 отгонки для избирательного извлечения никеля из продуктивного раствора 802 выщелачивания с получением подвергнутого отгонке раствора 810 никеля после выщелачивания. Не содержащий никель рафинат 812, на этом этапе по существу не содержащий другие металлы, направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.After the step of separating the productive leach solution from the solid residue, and preferably after the copper, aluminum and cobalt/manganese extraction steps, the productive leach solution is fed to a nickel solvent extraction circuit to recover the nickel. In fig. 8 shows a flow diagram of a nickel solvent extraction circuit 800 in accordance with one embodiment of the present invention. The productive leach solution 802 from the cobalt/manganese solvent extraction circuit is sent to the nickel solvent extraction circuit 800 . In the embodiment shown in FIG. 8, the nickel solvent extraction circuit 800 includes an extraction stage 804, a scrubbing stage 806, and a stripping stage 808 for selectively extracting nickel from the productive leach solution 802 to produce a stripped nickel leach solution 810. Nickel-free raffinate 812, substantially free of other metals at this stage, is sent to a holding tank for further processing.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень экстракции содержит один или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем. Более предпочтительно ступень экстракции содержит два или более смесителей-отстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно.In one embodiment of the present invention, the extraction stage includes one or more mixer-settlers for solvent extraction. More preferably, the extraction stage comprises two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series.
В одном варианте осуществления, если ступень экстракции содержит два или более смесителейотстойников для экстракции растворителем, расположенных последовательно, смесители-отстойники работают в противотоке.In one embodiment, if the extraction stage contains two or more solvent extraction mixer-settlers arranged in series, the mixer-settlers operate in countercurrent.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, ступень 804 экстракции содержит три смесителя- 23 045218 отстойника для экстракции растворителем, расположенных последовательно. Авторами изобретения предусматривается, что может применяться один или более смесителей-отстойников. Продуктивный растворIn the embodiment shown in FIG. 8, the extraction stage 804 contains three solvent extraction mixers-23 045218 settlers arranged in series. The inventors envision that one or more mixer-settlers may be used. Productive solution
802 выщелачивания направляют в первый смеситель-отстойник, где его вводят в контакт с экстрагентом802 leaching is sent to the first mixer-settler, where it is brought into contact with the extractant
814 никеля для избирательной экстракции никеля из продуктивного раствора 802 выщелачивания.814 nickel for selective extraction of nickel from the productive leaching solution 802.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения экстрагент никеля представляет собой органический экстрагент. Более предпочтительно экстрагент никеля представляет собой оксим. Еще более предпочтительно экстрагент никеля представляет собой LIX84I. Альтернативно экстрагент никеля представляет собой карбоксильную кислоту, такую как Versatic 10.In a preferred embodiment of the present invention, the nickel extractant is an organic extractant. More preferably, the nickel extractant is an oxime. Even more preferably, the nickel extractant is LIX84I. Alternatively, the nickel extractant is a carboxylic acid such as Versatic 10.
Общая реакция экстракции представлена в уравнении 7 ниже:The overall extraction reaction is presented in Equation 7 below:
2RH + NiSO4 = NiR2 + H2SO4 (7)2RH + NiSO 4 = NiR 2 + H 2 SO 4 (7)
Продуктивный раствор 802 выщелачивания и экстрагент 814 никеля вводят в контакт в противотоке для максимизации эффективности экстракции. Аммиачный раствор 816 дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH за счет нейтрализации серной кислоты посредством реакции, представленной в уравнении 2.The productive leach solution 802 and the nickel extractant 814 are contacted in countercurrent to maximize extraction efficiency. Ammonia solution 816 is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH by neutralizing the sulfuric acid through the reaction shown in Equation 2.
Никель избирательно извлекают из продуктивного раствора 802 выщелачивания, и не содержащий никель рафинат 812 направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.Nickel is selectively removed from the productive leach solution 802, and the nickel-free raffinate 812 is sent to a holding tank for further processing.
Насыщенный экстрагент 818 направляют в ступень 806 скрубберной очистки. В ступени 806 скрубберной очистки насыщенный экстрагент 818 никеля вводят в контакт с частью промывного раствора 820, который содержит ионы никель. Ионы никеля в промывном растворе 820 преимущественно насыщают насыщенный экстрагент 818 и вытесняют примесные элементы, которыми насыщается насыщенный экстрагент 818 в ступени 804 экстракции.The saturated extractant 818 is sent to the scrubbing stage 806. In scrubbing step 806, the rich nickel extractant 818 is contacted with a portion of the wash solution 820 that contains nickel ions. Nickel ions in the wash solution 820 preferentially saturate the saturated extractant 818 and displace the impurity elements that saturate the saturated extractant 818 in the extraction step 804.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения ступень скрубберной очистки содержит один или более смесителей-отстойников.In one embodiment of the present invention, the scrubbing stage comprises one or more mixer-settlers.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, ступень скрубберной очистки содержит один смеситель-отстойник.In the embodiment shown in FIG. 8, the scrubber cleaning stage contains one mixer-settler.
Водная фаза из ступени 806 скрубберной очистки направляют назад в первый смеситель-отстойник для экстракции. Насыщенный экстрагент 822 из ступени 806 скрубберной очистки перемещается в ступень 808 отгонки. В ступени 808 отгонки насыщенный экстрагент 822 вводят в контакт с кислым раствором 824 для отгонки для вытеснения большей части ионов никеля в органической фазе (в противоположность реакции экстракции, подробно описанной в уравнении 7) в водную фазу с получением подвергнутого отгонке раствора 810 никеля после выщелачивания. Достаточное количество воды 825 добавляют в ступень 808 отгонки для предотвращения кристаллизации солей в подвергнутом отгонке растворе 810 никеля после выщелачивания.The aqueous phase from the scrubbing stage 806 is sent back to the first mixer-settler for extraction. The saturated extractant 822 from the scrubbing stage 806 moves to the stripping stage 808. In stripping step 808, the saturated extractant 822 is contacted with an acidic stripping solution 824 to displace the majority of the nickel ions in the organic phase (as opposed to the extraction reaction detailed in Equation 7) into the aqueous phase to produce a stripped nickel leach solution 810. A sufficient amount of water 825 is added to the stripping stage 808 to prevent crystallization of salts in the stripped nickel solution 810 after leaching.
В одном варианте осуществления ступень 808 отгонки содержит один или более смесителейотстойников. Предпочтительно ступень 808 отгонки содержит два или более смесителей-отстойников.In one embodiment, the stripping stage 808 includes one or more mixer settlers. Preferably, the stripping stage 808 includes two or more mixer-settlers.
В одном варианте осуществления, если ступень 808 отгонки содержит два или более смесителейотстойников, два или более смесителей-отстойников расположены последовательно.In one embodiment, if stripping stage 808 contains two or more mixer-settlers, the two or more mixer-settlers are arranged in series.
Органическую фазу 826, выходящая из ступени 808 отгонки, возвращают в ступень 804 экстракции, где она снова насыщается никелем. Таким образом органическая фаза 826 удерживается в замкнутом контуре в контуре 800 экстракции никеля растворителем.The organic phase 826 leaving the stripping stage 808 is returned to the extraction stage 804 where it is again saturated with nickel. Thus, the organic phase 826 is kept in a closed loop in the nickel solvent extraction loop 800.
Подвергнутый отгонке раствор 810 никеля после выщелачивания из ступени 808 отгонки направляют в ступень 828 кристаллизации никеля.The stripped nickel solution 810, after leaching from the stripping stage 808, is sent to the nickel crystallization stage 828.
В ступени 828 кристаллизации никеля воду удаляют из подвергнутого отгонке раствора 810 никеля после выщелачивания для обеспечения кристаллизации NiSO4.6H2O в суспензии 830.In the nickel crystallization step 828, water is removed from the stripped nickel solution 810 after leaching to allow NiSO 4 .6H 2 O to crystallize in slurry 830.
В одном варианте настоящего изобретения ступень 828 кристаллизации никеля содержит установку кристаллизации. Предпочтительно установка кристаллизации представляет собой испарительный кристаллизатор.In one embodiment of the present invention, the nickel crystallization stage 828 includes a crystallization unit. Preferably, the crystallization unit is an evaporative crystallizer.
Суспензию 830 из ступени 828 кристаллизации никеля подают в ступень 832 фильтрации. В ступени 832 фильтрации твердые вещества 834 сульфата никеля отделяют от фильтрата. Вода 840 применяется в ступени 832 фильтрации для смыва фильтрационного осадка и максимизации извлечения никеля. Фильтрат возвращают обратно в ступень 828 кристаллизации никеля для максимизации извлечения никеля. Часть фильтрата возвращают для применения в ступени 806 скрубберной очистки. Твердые вещества 834 сульфата никеля транспортируют в склад для продукта сульфата никеля.The suspension 830 from the nickel crystallization stage 828 is fed to the filtration stage 832. In a filtration stage 832, nickel sulfate solids 834 are separated from the filtrate. Water 840 is used in the filtration stage 832 to flush away filter cake and maximize nickel recovery. The filtrate is returned back to the nickel crystallization stage 828 to maximize nickel recovery. A portion of the filtrate is returned for use in scrubbing stage 806. The nickel sulfate solids 834 are transported to the nickel sulfate product storage area.
Условия работы контура экстракции никеля растворителем.Operating conditions of the nickel solvent extraction circuit.
В одном варианте настоящего изобретения экстрагент никеля разбавляют до целевой концентрации с помощью разбавителя. Предпочтительно целевая концентрация находится в диапазоне от 5 об.% до 35 об.%. Более предпочтительно целевая концентрация составляет приблизительно 10 об.%. Как будет понятно специалисту в данной области техники, разбавление экстрагента никеля применяется для регулирования вязкости.In one embodiment of the present invention, the nickel extractant is diluted to a target concentration using a diluent. Preferably, the target concentration is in the range of 5% by volume to 35% by volume. More preferably, the target concentration is approximately 10 vol%. As one skilled in the art will appreciate, dilution of the nickel extractant is used to adjust the viscosity.
В вариантах настоящего изобретения, если экстрагент никеля разбавляют разбавителем, разбавитель представляет собой Shellsol2046.In embodiments of the present invention, if the nickel extractant is diluted with a diluent, the diluent is Shellsol2046.
- 24 045218- 24 045218
В предпочтительном варианте настоящего изобретения соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции составляет 3,55:1. Как будет понятно специалисту в данной области техники, соотношение органической и водной фаз в ступени экстракции зависит от содержания никеля в продуктивном растворе выщелачивания, а также от насыщения никелем органической фазы. Одним из способов вычисления равновесной концентрации экстрагента является использование материального баланса, т.е. он равен разности между общей (аналитической) концентрацией экстрагента и суммой всех сольватированных веществ в растворимой фазе.In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of organic and aqueous phases in the extraction step is 3.55:1. As will be appreciated by one skilled in the art, the ratio of organic to aqueous phases in the extraction step depends on the nickel content of the productive leach solution, as well as the nickel saturation of the organic phase. One way to calculate the equilibrium concentration of an extractant is to use a material balance, i.e. it is equal to the difference between the total (analytical) concentration of the extractant and the sum of all solvated substances in the soluble phase.
Предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции составляет по меньшей мере 6,4. Более предпочтительно целевой pH продуктивного раствора выщелачивания в ступени экстракции находится в диапазоне от 5 до 7.Preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction step is at least 6.4. More preferably, the target pH of the productive leach solution in the extraction step is in the range of 5 to 7.
В одном варианте настоящего изобретения соотношение насыщенного экстрагента никеля и промывного раствора находится в диапазоне от 20:1 до 100:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Предпочтительно соотношение находится в диапазоне от 30:1 до 70:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему. Более предпочтительно соотношение составляет приблизительно 50:1 (соотношение органической и водной фаз) по объему.In one embodiment of the present invention, the ratio of saturated nickel extractant to wash solution is in the range of 20:1 to 100:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. Preferably the ratio is in the range of 30:1 to 70:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume. More preferably, the ratio is approximately 50:1 (organic to aqueous phase ratio) by volume.
В одном варианте настоящего изобретения кислый раствор для отгонки содержит серную кислоту.In one embodiment of the present invention, the acidic stripping solution contains sulfuric acid.
В одном варианте настоящего изобретения насыщенный экстрагент вводят в контакт с достаточным количеством кислого раствора для отгонки для достижения целевого pH в подвергнутом отгонке растворе марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевой pH составляет меньше 4.In one embodiment of the present invention, the saturated extractant is contacted with a sufficient amount of acidic stripping solution to achieve the target pH in the stripped manganese solution after leaching. Preferably the target pH is less than 4.
В одном варианте настоящего изобретения воду добавляют в ступень отгонки для достижения целевой концентрации никеля в подвергнутом отгонке растворе марганца после выщелачивания. Предпочтительно целевая концентрация составляет 50 г/л и 120 г/л.In one embodiment of the present invention, water is added to the stripping stage to achieve a target nickel concentration in the stripped manganese solution after leaching. Preferably, the target concentration is 50 g/L and 120 g/L.
Контур извлечения лития.Lithium extraction circuit.
После этапа разделения продуктивного раствора выщелачивания и твердого остатка, и предпочтительно после этапов экстракции меди, алюминия, кобальта/марганца и никеля продуктивный раствор выщелачивания подают в контур извлечения лития для извлечения лития. На фиг. 9 показана технологическая схема контура 900 экстракции лития растворителем в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Продуктивный раствор 902 выщелачивания из контура экстракции никеля растворителем направляют в контур 900 экстракции лития растворителем. В варианте осуществления, показанном на фиг. 9, контур 900 экстракции лития растворителем содержит ступень 904 испарения, ступень 906 осаждения и ступень 908 фильтрации для избирательного извлечения лития из продуктивного раствора 902 выщелачивания с получением твердого лития 910. Не содержащий литий фильтрат 912, на этом этапе по существу не содержащий металлы, направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.After the step of separating the productive leach solution from the solid residue, and preferably after the copper, aluminum, cobalt/manganese and nickel extraction steps, the productive leach solution is fed to a lithium recovery loop to recover the lithium. In fig. 9 shows a flow diagram of a lithium solvent extraction circuit 900 in accordance with one embodiment of the present invention. The productive leach solution 902 from the nickel solvent extraction circuit is sent to the lithium solvent extraction circuit 900. In the embodiment shown in FIG. 9, lithium solvent extraction circuit 900 includes an evaporation stage 904, a precipitation stage 906, and a filtration stage 908 for selectively extracting lithium from the productive leach solution 902 to produce solid lithium 910. The lithium-free filtrate 912, at this point substantially free of metals, is sent into a holding tank for further processing.
Продуктивный раствор 902 выщелачивания направляют в ступень 904 испарения, где воду удаляют из продуктивного раствора 902 выщелачивания с получением концентрированного раствора 914 лития после выщелачивания. Удаление воды предназначено для максимизации концентрации лития в концентрированном растворе 914 лития после выщелачивания до уровня лишь немного ниже предела растворимости солей в концентрированном растворе 914 лития после выщелачивания.The productive leach solution 902 is sent to an evaporation stage 904 where water is removed from the productive leach solution 902 to produce a concentrated lithium leach solution 914. The purpose of water removal is to maximize the lithium concentration in the concentrated lithium leach solution 914 to a level just below the solubility limit of the salts in the concentrated lithium leach solution 914.
В одном варианте настоящего изобретения ступень 904 испарения содержит испарительную установку. Предпочтительно испарительная установка представляет собой испаритель с падающей пленкой. Энергия вводится за счет использования пара в непрямом теплообменнике. Испарение осуществляют при высокой температуре и умеренном вакууме, чтобы способствовать эффективному удалению воды.In one embodiment of the present invention, the evaporation stage 904 includes an evaporation unit. Preferably, the evaporation unit is a falling film evaporator. Energy is introduced through the use of steam in an indirect heat exchanger. Evaporation is carried out at high temperature and moderate vacuum to promote efficient water removal.
Концентрированный раствор 914 лития после выщелачивания направляют в ступень 906 осаждения, где его вводят в контакт с карбонатом 916 аммония для осаждения карбоната лития в суспензии 918 карбоната лития. Осаждение карбоната лития происходит в соответствии с реакцией в уравнении 8.The concentrated lithium solution 914, after leaching, is sent to a precipitation stage 906 where it is contacted with ammonium carbonate 916 to precipitate lithium carbonate into a lithium carbonate slurry 918. Precipitation of lithium carbonate occurs according to the reaction in equation 8.
L12SO4 (води.) + (води.) — L12CO3 (раст.) + (NH4)2SO4 (води.) (8)L12SO4 (aq.) + (aq.) — L12CO3 (sol.) + (NH4)2SO4 (aq.) (8)
Предпочтительно ступень осаждения содержит один или более реакционных сосудов.Preferably, the precipitation step comprises one or more reaction vessels.
Предпочтительно суспензия 918 карбоната лития поддерживается при повышенной температуре. Авторы изобретения обнаружили, что за счет осуществления этапа осаждения при повышенных температурах эффективность осаждения максимизируется за счет использования обратного профиля температуры-растворимости карбоната лития.Preferably, the lithium carbonate slurry 918 is maintained at an elevated temperature. The inventors have discovered that by performing the deposition step at elevated temperatures, deposition efficiency is maximized by exploiting the inverse temperature-solubility profile of lithium carbonate.
Суспензию 918 карбоната лития подают в ступень 908 фильтрации для отделения твердого карбоната 910 лития от суспензии 918 карбоната лития.The lithium carbonate slurry 918 is supplied to a filtration stage 908 to separate solid lithium carbonate 910 from the lithium carbonate slurry 918.
Предпочтительно ступень фильтрации содержит устройство для разделения твердой и жидкой фазы. Более предпочтительно устройство для разделения твердой и жидкой фазы представляет собой центрифугу.Preferably, the filtration stage includes a device for separating solid and liquid phases. More preferably, the solid-liquid separation device is a centrifuge.
Свежая вода 920 применяется в ступени 908 фильтрации для смыва осадка и максимизации удаления захваченного раствора после выщелачивания в фильтрационном осадке. Не содержащий литий фильтрат 912, содержащий аммиак, направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.Fresh water 920 is applied to the filtration stage 908 to flush out the cake and maximize the removal of trapped solution from the cake leaching. The lithium-free filtrate 912 containing ammonia is sent to a holding tank for further processing.
Ступень 906 осаждения и ступень 908 фильтрации применяют для избирательного извлечения лития из продуктивного раствора 902 выщелачивания с получением твердого лития 910. Не содержащийA precipitation stage 906 and a filtration stage 908 are used to selectively recover lithium from the productive leach solution 902 to produce solid lithium 910.
- 25 045218 литий фильтрат 912, на этом этапе по существу не содержащий металлы, направляют в сборный бак для дальнейшей обработки.- 25 045218 lithium filtrate 912, at this stage essentially free of metals, is sent to a holding tank for further processing.
Условия работы контура извлечения лития.Operating conditions of the lithium extraction circuit.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения концентрация лития в концентрированном растворе лития после выщелачивания установлена равной 300 г/л Li2SO4.In a preferred embodiment of the present invention, the lithium concentration in the concentrated lithium solution after leaching is set to 300 g/L Li 2 SO 4 .
Предпочтительно суспензию карбоната лития поддерживают при температуре по меньшей мере 90°C.Preferably, the lithium carbonate slurry is maintained at a temperature of at least 90°C.
Альтернативные средства извлечения лития.Alternative means of lithium extraction.
Предусматривается, что могут применяться другие средства для извлечения лития. Подходящие средства, доступные для специалистов в данной области техники, включают осаждение других литийсодержащих соединений, экстракцию растворителем, ионный обмен и электролиз.It is contemplated that other means for recovering lithium may be used. Suitable means available to those skilled in the art include precipitation of other lithium-containing compounds, solvent extraction, ion exchange and electrolysis.
Экстракция лития растворителем.Solvent extraction of lithium.
Если для извлечения лития применяется экстракция растворителем, продуктивный раствор выщелачивания может быть введен в контакт с экстрагентом лития для извлечения лития. Предусматривается, что контур экстракции лития содержит ступень экстракции, ступень скрубберной очистки и ступень отгонки для избирательного извлечения лития из продуктивного раствора выщелачивания с получением подвергнутого отгонке раствора лития после выщелачивания.If solvent extraction is used to recover lithium, the productive leach solution may be contacted with a lithium extractant to recover the lithium. The lithium extraction circuit is provided to include an extraction stage, a scrubbing stage, and a stripping stage for selectively extracting lithium from the productive leach solution to produce a stripped lithium leach solution.
В одном варианте настоящего изобретения продуктивный раствор выщелачивания подвергают этапу удаления примесей перед этапом экстракции лития растворителем. Предусматривается, что продуктивный раствор выщелачивания может содержать такие примеси, как Ca, Mg, K, Na, и возможно другие щелочные металлы и щелочноземельные металлы. Эти примеси предпочтительно удаляют для предотвращения насыщения ими экстрагента лития. В одном варианте настоящего изобретения продуктивный раствор выщелачивания подвергают этапу ионного обмена для удаления многовалентных ионов из продуктивного раствора выщелачивания. Специалистам в данной области техники известен ряд подходящих ионообменных смол, включая смолу Dowex G26. Альтернативно эти примеси могут быть выделены в осадок из продуктивного раствора выщелачивания.In one embodiment of the present invention, the productive leach solution is subjected to an impurity removal step prior to the lithium solvent extraction step. It is contemplated that the productive leach solution may contain impurities such as Ca, Mg, K, Na, and possibly other alkali metals and alkaline earth metals. These impurities are preferably removed to prevent them from saturating the lithium extractant. In one embodiment of the present invention, the productive leach solution is subjected to an ion exchange step to remove multivalent ions from the productive leach solution. A number of suitable ion exchange resins are known to those skilled in the art, including Dowex G26 resin. Alternatively, these impurities may be precipitated from the productive leach solution.
Предусматривается, что для извлечения лития из продуктивного раствора выщелачивания доступен ряд коммерчески доступных экстрагентов. В предпочтительном варианте настоящего изобретения экстрагент лития представляет собой органический экстрагент. В одном варианте осуществления экстрагент лития содержит органический экстрагент на основе фосфора. Предпочтительно экстрагент лития выбран из Cyanex 936, Cyanex 923 и Cyanex 926. В одном варианте осуществления экстрагент лития содержит оксим. Предпочтительно оксим выбран из LIX 54, Mextral 54-100 и LIX 55. В одном варианте осуществления экстрагент лития содержит смесь из двух или более органических экстрагентов на основе фосфора и экстрагентов на основе оксима.It is contemplated that a number of commercially available extractants are available to extract lithium from the productive leach solution. In a preferred embodiment of the present invention, the lithium extractant is an organic extractant. In one embodiment, the lithium extractant contains an organic phosphorus-based extractant. Preferably, the lithium extractant is selected from Cyanex 936, Cyanex 923 and Cyanex 926. In one embodiment, the lithium extractant contains an oxime. Preferably, the oxime is selected from LIX 54, Mextral 54-100 and LIX 55. In one embodiment, the lithium extractant comprises a mixture of two or more organic phosphorus-based extractants and oxime-based extractants.
Аммиачный раствор дозированно подают в каждый из смесителей-отстойников для поддержания целевого pH. Предпочтительно целевой pH составляет выше 9. Еще более предпочтительно целевой pH составляет от 9 до 11.The ammonia solution is dosed into each of the mixer-settlers to maintain the target pH. Preferably, the target pH is greater than 9. Even more preferably, the target pH is between 9 and 11.
Предпочтительно ступень отгонки предусматривает контакт насыщенного органического экстрагента с кислым раствором для отгонки. В одном варианте настоящего изобретения кислый раствор для отгонки содержит серную кислоту. В альтернативном варианте настоящего изобретения кислый раствор для отгонки представляет собой соляную кислоту. Применение соляной кислоты приводит к получению подвергнутому отгонке раствору хлорида лития после выщелачивания. Предусматривается, что LiCl может быть кристаллизован из этого подвергнутого отгонке раствора после выщелачивания.Preferably, the stripping step involves contacting the saturated organic extractant with an acidic stripping solution. In one embodiment of the present invention, the acidic stripping solution contains sulfuric acid. In an alternative embodiment of the present invention, the acidic stripping solution is hydrochloric acid. The use of hydrochloric acid results in a distilled lithium chloride solution after leaching. It is contemplated that LiCl may be crystallized from this distilled solution after leaching.
Могут применяться другие известные процессы извлечения лития из раствора выщелачивания посредством процессов экстракции растворителем, известные специалистам в данной области техники, без отступления от объема настоящего изобретения.Other known processes for recovering lithium from the leach solution through solvent extraction processes known to those skilled in the art may be used without departing from the scope of the present invention.
Ионный обмен с участием ионов лития.Ion exchange involving lithium ions.
Если для извлечения лития из продуктивного раствора выщелачивания применяется ионный обмен, предусматривается, что способ включает этап введения в контакт продуктивного раствор выщелачивания с ионообменной смолой для избирательного извлечения лития из продуктивного раствора выщелачивания. Способ дополнительно включает введение в контакт насыщенной ионообменной смолы с раствором для отгонки для извлечения лития из подвергнутого отгонке раствора лития.If ion exchange is used to recover lithium from the productive leach solution, the method includes the step of contacting the productive leach solution with an ion exchange resin to selectively extract lithium from the productive leach solution. The method further includes contacting the saturated ion exchange resin with the stripping solution to recover lithium from the stripped lithium solution.
Электролиз лития.Lithium electrolysis.
Если литий извлекают из раствора выщелачивания посредством электролиза, предусматривается, что способ включает этап направления продуктивного раствора выщелачивания в электролизер для извлечения лития. Предпочтительно продуктивный раствор выщелачивания подвергают этапу удаления примесей для удаления растворившихся металлических веществ. Эти металлические вещества включают, например, Ca, Mg и ионы других переходных металлов.If lithium is recovered from the leach solution by electrolysis, the method is contemplated to include the step of sending the productive leach solution to an electrolytic cell to recover the lithium. Preferably, the productive leach solution is subjected to an impurity removal step to remove dissolved metallic species. These metallic species include, for example, Ca, Mg and other transition metal ions.
В одном варианте настоящего изобретения литий извлекают в электролизере в виде гидроксида лития. Предпочтительно электролизер представляет собой электродиализатор (мембранный электролизер) или двухкамерный электролизер. В одном варианте осуществления pH продуктивного раствора выщелачивания поддерживают в диапазоне от 9,5 до 12,5 в электролизере.In one embodiment of the present invention, lithium is recovered in the electrolyzer in the form of lithium hydroxide. Preferably, the electrolyzer is an electrodialyzer (membrane electrolyzer) or a two-chamber electrolyzer. In one embodiment, the pH of the productive leach solution is maintained in the range of 9.5 to 12.5 in the electrolyzer.
В одном варианте настоящего изобретения литий извлекают в электролизере в виде металлическогоIn one embodiment of the present invention, lithium is recovered in the electrolyzer as metal
- 26 045218 лития. Предпочтительно электролизер представляет собой электролизер соляного расплава. Более предпочтительно матрица электролизера представляет собой хлористую соль.- 26 045218 lithium. Preferably, the electrolyser is a molten salt electrolyser. More preferably, the electrolyzer matrix is a chloride salt.
Могут применяться другие электролитические процессы, известные специалистам в данной области техники, для извлечения лития или литиевых продуктов из раствора выщелачивания без отступления от объема настоящего изобретения.Other electrolytic processes known to those skilled in the art may be used to recover lithium or lithium products from the leach solution without departing from the scope of the present invention.
Осаждение литийсодержащих соединений.Precipitation of lithium-containing compounds.
Предусматривается, что литиевые продукты могут быть осаждены и отделены от продуктивного раствора выщелачивания за счет добавления осаждающего средства.It is contemplated that the lithium products may be precipitated and separated from the productive leach solution by the addition of a precipitating agent.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения осаждающее средство представляет собой карбонат, например карбонат натрия. Как будет понятно специалисту в данной области техники, добавление карбоната приводит к осаждению карбоната лития. Извлеченный осадок также может быть направлен в контур очистки для удаления примесей. В одном варианте настоящего изобретения твердый фосфат лития может быть осажден из раствора выщелачивания. Предпочтительно фосфатный материал добавляют в раствор выщелачивания для осаждения фосфата лития. Более предпочтительно фосфатный материал представляет собой фосфат лития.In one embodiment of the present invention, the precipitating agent is a carbonate, for example sodium carbonate. As one skilled in the art will appreciate, the addition of carbonate results in the precipitation of lithium carbonate. The recovered sludge can also be sent to a treatment loop to remove impurities. In one embodiment of the present invention, solid lithium phosphate may be precipitated from the leach solution. Preferably, phosphate material is added to the leach solution to precipitate lithium phosphate. More preferably, the phosphate material is lithium phosphate.
Могут применяться другие средства для осаждения и извлечения литиевых продуктов, известные специалистам в данной области техники, без отступления от объема настоящего изобретения.Other means for precipitating and recovering lithium products known to those skilled in the art may be used without departing from the scope of the present invention.
Контур извлечения сульфата аммония.Ammonium sulfate recovery circuit.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения в результате отделения лития от продуктивного раствора выщелачивания получают фильтрат, содержащий аммиак. Этот аммиак извлекают в виде сульфата аммония в контуре извлечения сульфата аммония. На фиг. 10 показана технологическая схема контура 1000 извлечения сульфата аммония в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Фильтрат 912 из контура извлечения лития направляют в контур 1000 извлечения сульфата аммония. В варианте осуществления, показанном на фиг 10, контур 1000 извлечения сульфата аммония содержит ступень 1004 кристаллизации и ступень 1006 фильтрации для избирательного извлечения сульфата аммония из продуктивного раствора 902 выщелачивания с получением твердого сульфата 1008 аммония.In certain embodiments of the present invention, separating lithium from the productive leach solution produces a filtrate containing ammonia. This ammonia is recovered as ammonium sulfate in the ammonium sulfate recovery loop. In fig. 10 shows a flow diagram of an ammonium sulfate recovery circuit 1000 in accordance with one embodiment of the present invention. The filtrate 912 from the lithium recovery circuit is sent to the ammonium sulfate recovery circuit 1000 . In the embodiment shown in FIG. 10, the ammonium sulfate recovery circuit 1000 includes a crystallization stage 1004 and a filtration stage 1006 for selectively recovering ammonium sulfate from the productive leach solution 902 to produce solid ammonium sulfate 1008.
Фильтрат 902 направляют в ступень 1004 кристаллизации. В ступени 1004 кристаллизации воду удаляют из фильтрата 912 для обеспечения кристаллизации аммиака в виде сульфата аммония (NH4)2SO4 в суспензии 1012. Удаление воды предназначено для максимизации извлечения сульфата аммония в твердом виде. Любые соединения, все еще остающиеся в фильтрате лития (т.е. NiSO4, Li2CO3 и т.д.), совместно кристаллизуются как примеси.The filtrate 902 is sent to the crystallization stage 1004. In crystallization step 1004, water is removed from filtrate 912 to allow ammonia to crystallize as ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 in slurry 1012. Water removal is designed to maximize solid recovery of ammonium sulfate. Any compounds still remaining in the lithium filtrate (ie NiSO 4 , Li 2 CO 3 , etc.) co-crystallize as impurities.
В одном варианте настоящего изобретения ступень 1004 кристаллизации сульфата аммония содержит установку кристаллизации. Предпочтительно установка кристаллизации представляет собой испарительный кристаллизатор. Еще более предпочтительно испарительный кристаллизатор представляет собой испарительный кристаллизатор с принудительной циркуляцией.In one embodiment of the present invention, the ammonium sulfate crystallization stage 1004 includes a crystallization unit. Preferably, the crystallization unit is an evaporative crystallizer. Even more preferably, the evaporative crystallizer is a forced circulation evaporative crystallizer.
Суспензию 1012 из ступени 1004 кристаллизации подают в ступень 1006 фильтрации. В ступени 1006 фильтрации осажденные твердые вещества сульфата аммония отделяют от фильтрата 1014. Вода 1016 применяется в ступени 1006 фильтрации для смыва фильтрационного осадка и максимизации извлечения сульфата аммония. Фильтрат 1014 возвращают обратно в ступень 1004 кристаллизации для максимизации извлечения сульфата аммония. Извлеченный твердый сульфат 1008 аммония выпускают из фильтр-пресса и подают в склад для продукта сульфата аммония.The suspension 1012 from the crystallization stage 1004 is fed to the filtration stage 1006. In filtration stage 1006, precipitated ammonium sulfate solids are separated from filtrate 1014. Water 1016 is used in filtration stage 1006 to wash away filter cake and maximize ammonium sulfate recovery. The filtrate 1014 is returned back to the crystallization stage 1004 to maximize ammonium sulfate recovery. The recovered solid ammonium sulfate 1008 is discharged from the filter press and supplied to the ammonium sulfate product storage area.
Пример 1.Example 1.
Литий-ионный аккумулятор ноутбука был разобран, и состав материалов показан в табл. 1.The lithium-ion laptop battery was disassembled, and the composition of materials is shown in Table. 1.
Таблица 1Table 1
Состав аккумулятораBattery composition
Выполняли анализ химического состава аккумулятора, результаты которого приведены в табл. 2.An analysis of the chemical composition of the battery was carried out, the results of which are given in table. 2.
- 27 045218- 27 045218
Таблица 2table 2
Химический анализChemical analysis
Пример 2.Example 2.
Три отдельных выщелачивания применяли к образцам аккумулятора согласно примеру 1 для анализа влияния, которое разные условия выщелачивания оказывали на растворение металлов в аккумуляторе.Three separate leaches were applied to the battery samples of Example 1 to analyze the effect that different leaching conditions had on the dissolution of metals in the battery.
Образец аккумулятора подвергали выщелачиванию посредством H2SO4 с разбрызгиванием газообразного SO2 через сосуд для выщелачивания. Параметры для выщелачивания показаны в табл. 3.The battery sample was leached with H 2 SO 4 with SO 2 gas sprayed through the leach vessel. The parameters for leaching are shown in table. 3.
Таблица 3Table 3
Параметры выщелачиванияLeaching parameters
Результаты выщелачивания показаны в табл. 4 и табл. 5.The leaching results are shown in table. 4 and table. 5.
Таблица 4Table 4
Результаты выщелачиванияLeaching results
- 28 045218- 28 045218
Таблица 5Table 5
Распределение выщелачиванияLeaching Distribution
Образец аккумулятора подвергали выщелачиванию посредством H2SO4. Параметры для выщелачивания показаны в табл. 6.The battery sample was leached with H 2 SO 4 . The parameters for leaching are shown in table. 6.
Таблица 6Table 6
Параметры выщелачиванияLeaching parameters
Результаты выщелачивания показаны в табл. 7 и табл. 8.The leaching results are shown in table. 7 and table. 8.
Таблица 7 _________________________Результаты выщелачивания_______________________Table 7 _________________________Leaching results_______________________
- 29 045218- 29 045218
Распределение выщелачиванияLeaching Distribution
Таблица 8Table 8
Образец аккумулятора подвергали выщелачиванию посредством H2SO4, причем 1 молярный пероксид водорода добавляли по капле до стабилизации ОВП (окислительно-восстановительного потенциала). Параметры для выщелачивания показаны в табл. 9.The battery sample was leached with H2SO4, with 1 molar hydrogen peroxide added dropwise until the ORP (oxidation-reduction potential) stabilized. The parameters for leaching are shown in table. 9.
Таблица 9Table 9
Параметры выщелачиванияLeaching parameters
Результаты выщелачивания показаны в табл. 10 и табл. 11.The leaching results are shown in table. 10 and table. eleven.
Таблица 10Table 10
Результаты выщелачиванияLeaching results
- 30 045218- 30 045218
Таблица 11Table 11
Распределение выщелачиванияLeaching Distribution
Пример 3.Example 3.
Извлечение меди.Copper extraction.
Проводили ряд испытаний для определения условий, необходимых для экстракции меди из продуктивного раствора выщелачивания. Основной целью экстракции меди растворителем была максимизация извлечения меди с получением раствора рафината после выщелачивания с низким содержанием меди (<10 ч/млн Cu).A series of tests were carried out to determine the conditions necessary to extract copper from the productive leach solution. The primary purpose of solvent copper extraction was to maximize copper recovery to produce a raffinate leach solution with low copper content (<10 ppm Cu).
Из-за высокой концентрации меди в растворе применяли коммерчески доступный экстрагент с высокой концентрацией в качестве органической фазы. Был выбран 30% (об/об) LIX84I в Exxsol D80. Характеристики реагентов LIX хорошо известны в данной области техники, в частности характеристики отгонки.Due to the high concentration of copper in the solution, a commercially available high concentration extractant was used as the organic phase. 30% (v/v) LIX84I in Exxsol D80 was selected. The characteristics of LIX reagents are well known in the art, in particular the stripping characteristics.
Испытание изотермы распределения выполняли в отношении раствора после выщелачивания, полученного на опытной установке для выщелачивания, для определения количества ступеней для экстракции меди. Раствор после выщелачивания содержал 28,3 г/л Co, 6,24 г/л Cu, 5,09 г/л Ni, 6,56 г/л Al, 1,42 г/л Fe, 4,14 г/л Li и 3,39 г/л Mn. Испытание изотермы распределения проводили при pH 2,0 и 40°C для предотвращения кристаллизации аммиачных квасцов. Изотерма распределения и диаграмма Маккейба-Тиле представлены на фиг. 11.A distribution isotherm test was performed on the leach solution obtained from a pilot leach plant to determine the number of copper extraction stages. The solution after leaching contained 28.3 g/l Co, 6.24 g/l Cu, 5.09 g/l Ni, 6.56 g/l Al, 1.42 g/l Fe, 4.14 g/l Li and 3.39 g/l Mn. Distribution isotherm testing was carried out at pH 2.0 and 40°C to prevent crystallization of ammonia alum. The distribution isotherm and McCabe-Thiele diagram are presented in Fig. eleven.
Результаты показывают, что >99% Cu можно экстрагировать на двух ступенях за счет соотношения O/A, равном 1,1:1, при pH 2,0. Рафинаты содержали <10 ч/млн Cu. Результаты показывают отличное отделение меди от других металлов в искусственном растворе после выщелачивания. Меньшая часть кобальта совместно экстрагируется, что может быть проблематичным, поскольку кобальт не подвергается эффективной отгонке из насыщенного растворителя при условиях отгонки меди. Меньшая совместная экстракция кобальта ожидается при более низком pH. Отгонка меди из насыщенной органической фазы является обычным процессом и, как ожидается, может быть осуществлен специалистами в данной области техники.The results show that >99% Cu can be extracted in two steps using an O/A ratio of 1.1:1 at pH 2.0. The raffinates contained <10 ppm Cu. The results show excellent separation of copper from other metals in the artificial solution after leaching. A minority of the cobalt is co-extracted, which can be problematic because cobalt is not effectively stripped from the saturated solvent under copper stripping conditions. Less co-extraction of cobalt is expected at lower pH. Stripping copper from the saturated organic phase is a common process and can be expected to be accomplished by those skilled in the art.
Испытания кристаллизации сульфата меди проводили для определения исходных условий, необходимых для извлечения сульфата меди. В первом испытании применяли искусственный раствор, содержащий 75 г/л Cu (в виде сульфата меди) и 140 г/л H2SO4. Во втором испытании применяли искусственный раствор, содержащий 75 г/л Cu (в виде сульфата меди) и 125 г/л H2SO4. Испытуемые растворы после выщелачивания охлаждали от 40°C до 20°C, а затем добавляли серную кислоту для учета сульфата, содержащегося в сульфате меди. Результаты представлены на фиг. 12 и 13 соответственно.Copper sulfate crystallization tests were carried out to determine the initial conditions required for copper sulfate recovery. In the first test, an artificial solution containing 75 g/l Cu (as copper sulfate) and 140 g/l H2SO4 was used. In the second test, an artificial solution containing 75 g/l Cu (as copper sulfate) and 125 g/l H2SO4 was used. The test solutions were cooled from 40°C to 20°C after leaching and then sulfuric acid was added to account for the sulfate contained in the copper sulfate. The results are presented in Fig. 12 and 13 respectively.
Для обоих случаев концентрация меди была уменьшена на 25-30 г/л Cu, причем кристаллизация меди больше зависит от температуры, чем от концентрации кислоты. Продукт сульфата меди извлекали путем фильтрации и промывки партий продукта. Партии продукта сушили при 50°C. Продукт содержал 25,5% Cu, 27 ч/млн Fe, 25 ч/млн Al и <3 ч/млн Co, <6 ч/млн Ni и <20 ч/млн Li.For both cases, the copper concentration was reduced by 25-30 g/L Cu, with copper crystallization being more dependent on temperature than on acid concentration. The copper sulfate product was recovered by filtering and washing batches of the product. Product batches were dried at 50°C. The product contained 25.5% Cu, 27 ppm Fe, 25 ppm Al and <3 ppm Co, <6 ppm Ni and <20 ppm Li.
- 31 045218- 31 045218
Пример 4.Example 4.
Три испытания осаждения проводили для определения условий, необходимых для осаждения алюминия и железа из раствора, с минимизацией совместного осаждения кобальта, никеля и лития. Рафинат меди, извлеченный из испытания экстракции меди растворителем для партии нерасфасованного продукта, применяли для обоих испытаний. Раствор после выщелачивания содержал 25,2 г/л Co, 4,38 г/л Ni, 7,70 г/л Al, 1,27 г/л Fe, 3,58 г/л Li и 3,08 г/л m. Испытания предусматривали начальное добавление пероксида водорода для увеличения Eh до >600 мВ для окисления железа и 28%(об/об) добавление аммиака для регулирования pH. Испытания проводили при разной температуре: 45°C, 65°C и 90°C. Результаты представлены на фиг. 14, 15 и 16 соответственно.Three precipitation tests were carried out to determine the conditions necessary to precipitate aluminum and iron from solution while minimizing co-precipitation of cobalt, nickel and lithium. Raffinate copper recovered from the bulk copper solvent extraction test was used for both tests. The leaching solution contained 25.2 g/L Co, 4.38 g/L Ni, 7.70 g/L Al, 1.27 g/L Fe, 3.58 g/L Li and 3.08 g/L m. Tests included an initial addition of hydrogen peroxide to increase Eh to >600 mV for iron oxidation and a 28% (v/v) addition of ammonia to adjust the pH. Tests were carried out at different temperatures: 45°C, 65°C and 90°C. The results are presented in Fig. 14, 15 and 16 respectively.
Результаты показывают, что >85% железа и >90% алюминия эффективно осаждены из раствора при pH>4,50. Совместное осаждение кобальта, никеля и лития увеличивается с увеличением pH. При 45°C совместное осаждение кобальта составляет <5% при pH меньше 3,75 и >10% при pH больше 4,75.The results show that >85% iron and >90% aluminum are effectively precipitated from solution at pH >4.50. Co-precipitation of cobalt, nickel and lithium increases with increasing pH. At 45°C, cobalt coprecipitation is <5% at pH less than 3.75 and >10% at pH greater than 4.75.
Влияние температуры на отделение алюминия от кобальта и никеля представлено на фиг. 17 и 18 соответственно.The effect of temperature on the separation of aluminum from cobalt and nickel is presented in Fig. 17 and 18 respectively.
Результаты показывают, что осаждение алюминия происходит при существенно более низком pH при 65°C и 90°C в сравнении с 45°C. При 45°C pH для высокого осаждения алюминия должно превышать 4,50, при котором совместное осаждение кобальта является высоким (>8%). Для сравнения при 65°C и 90°C эффективность осаждения алюминия составляла 95% при pH 4,0, при этом совместное осаждение кобальта составляло <2%. Аналогичные результаты были и для никеля. Совместное осаждение никеля составляло 11% при pH 4,00 как при 65°C, так и при 90°C. Потери никеля были выше (>20%) при нацеливании на высокую эффективность осаждения алюминия при более низкой температуре.The results show that aluminum precipitation occurs at significantly lower pH at 65°C and 90°C compared to 45°C. At 45°C the pH for high aluminum precipitation must be greater than 4.50, at which cobalt co-precipitation is high (>8%). In comparison, at 65°C and 90°C, aluminum deposition efficiency was 95% at pH 4.0, while cobalt co-precipitation was <2%. Similar results were obtained for nickel. Nickel co-precipitation was 11% at pH 4.00 at both 65°C and 90°C. Nickel losses were higher (>20%) when targeting high aluminum deposition efficiency at a lower temperature.
Данные указывают, что осаждение железа и алюминия может быть достигнуто с минимальными потерями кобальта за счет применения контура осаждения в противотоке. Это может предусматривать контуры первичного и вторичного осаждения, включая следующее:Data indicate that iron and aluminum deposition can be achieved with minimal cobalt loss by using a countercurrent deposition circuit. This may include primary and secondary deposition circuits, including the following:
контур первичной нейтрализации (PN) предусматривает обработку рафината, полученного экстракцией меди растворителем, при pH 3,2-4,0 при 65-90°C для осаждения большей части железа и алюминия посредством добавления пероксида водорода или воздуха и аммиачного раствора;the primary neutralization (PN) circuit treats the raffinate obtained by solvent extraction of copper at pH 3.2-4.0 at 65-90°C to precipitate most of the iron and aluminum by adding hydrogen peroxide or air and ammonia solution;
выход из PN сгущают, фильтруют и промывают, и остаток утилизируют; и раствор после выщелачивания из PN перемещают на ступень вторичной нейтрализации (SN). Контур SN обрабатывает раствор после выщелачивания PN при pH 4,5-6,0 при 45-65°C для осаждения оставшихся алюминия и железа за счет добавления пероксида водорода или воздуха и аммиака.the PN output is concentrated, filtered and washed, and the residue is disposed of; and the solution after leaching from PN is transferred to the secondary neutralization stage (SN). The SN circuit treats the PN leaching solution at pH 4.5-6.0 at 45-65°C to precipitate remaining aluminum and iron by adding hydrogen peroxide or air and ammonia.
Выход из SN сгущают, и верхний продукт из сгустителя перемещают в контур извлечения кобальта. Нижний продукт из сгустителя перекачивают вверх по потоку в любой контур выщелачивания, небольшой отдельный контур выщелачивания или подают в контур PN для извлечения совместно осажденных кобальта, никеля и лития.The SN outlet is thickened and the thickener overhead is transferred to the cobalt recovery loop. The underflow from the thickener is pumped upstream to any leach loop, a small separate leach loop, or fed to the PN loop to recover co-precipitated cobalt, nickel and lithium.
Пример 5.Example 5.
Изотерму pH проводили в отношении фильтрата после осаждения для оценки избирательности D2EHPA для отделения марганца/кобальта. Изотерму pH получали с помощью органической фазы, содержащей 15% D2EHPA в Exxsol D80 при соотношении O/A 1:1. Изотерма представлена на фиг. 19.A pH isotherm was performed on the post-precipitation leachate to evaluate the selectivity of D2EHPA for manganese/cobalt separation. The pH isotherm was obtained using an organic phase containing 15% D2EHPA in Exxsol D80 at an O/A ratio of 1:1. The isotherm is shown in Fig. 19.
Изотерма pH показывает, что экстракция марганца осуществлялась более избирательно относительно кобальта с помощью D2EHPA. При pH 3,5 экстракция марганца составляет 75%, а экстракция кобальта - 12%.The pH isotherm shows that manganese was extracted more selectively over cobalt using D2EHPA. At pH 3.5, manganese extraction is 75% and cobalt extraction is 12%.
Испытание изотермы pH проводили в отношении фильтрата после осаждения для оценки избирательности Cyanex 272 для отделения марганца и кобальта/никеля. Изотерму pH получали с помощью органической фазы, содержащей 30% Cyanex 272 в Exxsol D80 при соотношении O/A 3:1. Изотерма представлена на фиг. 20.A pH isotherm test was performed on the post-sedimentation leachate to evaluate the selectivity of Cyanex 272 for manganese and cobalt/nickel separation. The pH isotherm was obtained using an organic phase containing 30% Cyanex 272 in Exxsol D80 at an O/A ratio of 3:1. The isotherm is shown in Fig. 20.
Изотерма pH показывает, что экстракция марганца и кобальта осуществлялась более избирательно относительно никеля и магния с помощью Cyanex 272. При pH 5,0 экстракция марганца и кобальта составляет 92% и 78% соответственно, при этом экстракция магния и никеля составляет только 19% и <1% соответственно.The pH isotherm shows that the extraction of manganese and cobalt was carried out more selectively relative to nickel and magnesium using Cyanex 272. At pH 5.0, the extraction of manganese and cobalt is 92% and 78%, respectively, while the extraction of magnesium and nickel is only 19% and < 1% respectively.
Испытание изотермы распределения проводили в отношении фильтрата после осаждения для оценки количества ступеней, необходимых для экстракции марганца и кобальта из раствора. Испытание проводили с помощью 30% Cyanex 272 в Exxsol D80 при pH 4,80. Изотермы для кобальта и марганца представлены на фиг. 21 и 22 соответственно.A distribution isotherm test was performed on the post-sedimentation leachate to estimate the number of steps required to extract manganese and cobalt from solution. The test was carried out using 30% Cyanex 272 in Exxsol D80 at pH 4.80. Isotherms for cobalt and manganese are presented in Fig. 21 and 22 respectively.
Изотермы являются крутыми и показывают высокую экстракцию кобальта и марганца на 3-4 ступенях.The isotherms are steep and show high extraction of cobalt and manganese at 3-4 stages.
Пример 6.Example 6.
Изотерму pH проводили в отношении рафината, полученного экстракцией кобальта растворителем, для оценки избирательности LIX84I для отделения никеля/лития. Изотерму pH получали с помощью органической фазы, содержащей 10% LIX84I в Exxsol D80 при соотношении O/A 1:1 при 55°C. Изотерма представлена на фиг. 23.A pH isotherm was performed on the raffinate obtained by solvent extraction of cobalt to evaluate the selectivity of LIX84I for nickel/lithium separation. The pH isotherm was obtained using an organic phase containing 10% LIX84I in Exxsol D80 at an O/A ratio of 1:1 at 55°C. The isotherm is shown in Fig. 23.
Изотерма pH показывает, что экстракция никеля осуществлялась более избирательно относительно кобальта и лития с помощью LIX84I. При pH 5,0 экстракция никеля составляет 84%, а экстракция ко- 32 045218 бальта - только 10%. Экстракция лития составляет <1%. Отличное отделение никеля от лития ожидается при экстракции растворителем в противотоке.The pH isotherm shows that nickel extraction was more selective relative to cobalt and lithium using LIX84I. At pH 5.0, nickel extraction is 84%, and cobalt extraction is only 10%. Lithium extraction is <1%. Excellent separation of nickel from lithium is expected with countercurrent solvent extraction.
Пример 7.Example 7.
Проводили испытательный цикл выщелачивания, в котором непрерывно обрабатывали 980 кг сырьевого материала в течение 116 часов. Испытательная установка состояла из шести (6) чанов выщелачивания с мешалкой, работающих при атмосферном давлении и 80°C. Сырье для выщелачивания, превращенное в пульпу, подавали в чан выщелачивания 1 (L1) посредством гравитационного питателя, и 96% серную кислоту и воду перекачивали в чан выщелачивания 1 с фиксированным регулированием расхода для поддержания целевого процентного содержания твердых веществ, равного 12,8%, и скорости добавления кислоты, равной 1100 кг/т.A test leaching cycle was carried out in which 980 kg of raw material was continuously processed for 116 hours. The test setup consisted of six (6) stirred leach tanks operating at atmospheric pressure and 80°C. The leach feed, pulped, was fed to leach tank 1 (L1) via a gravity feeder, and 96% sulfuric acid and water were pumped into leach tank 1 with a fixed flow control to maintain the target solids percentage of 12.8%, and an acid addition rate of 1100 kg/t.
Экстракция кобальта, никеля и лития в течение цикла была высокой, достигая 99,8, 99,5 и 99,5% соответственно. Экстракция меди была намного ниже: на уровне 80,9%. Это было связано с низким Eh в контуре в течение первых 72 часов работы. Eh в течение этого периода стабильно составлял <100 мВ. В течение этого периода качество остатка после выщелачивания в среднем составляло 10,5% Cu и экстракция меди в среднем составляла 73%.The extraction of cobalt, nickel and lithium during the cycle was high, reaching 99.8, 99.5 and 99.5%, respectively. Copper extraction was much lower at 80.9%. This was due to low Eh in the circuit during the first 72 hours of operation. Eh was consistently <100 mV during this period. During this period, leach residue quality averaged 10.5% Cu and copper extraction averaged 73%.
Начиная с 72 часов до окончания цикла пероксид водорода добавляли в реактор выщелачивания 2 со средним расходом 63 г/мин. Это приводило к существенному увеличению экстракции меди. В течение оставшегося периода работы экстракция меди превышала 97,5%. Было извлечено всего 5,8 м3 объединенного раствора после выщелачивания, содержащего 27,4 г/л Co, 4,9 г/л Ni, 8,4 г/л Cu и 4,0 г/л Li.Starting 72 hours before the end of the cycle, hydrogen peroxide was added to Leach Reactor 2 at an average flow rate of 63 g/min. This led to a significant increase in copper extraction. During the remaining operating period, copper extraction exceeded 97.5%. A total of 5.8 m3 of pooled leach solution containing 27.4 g/L Co, 4.9 g/L Ni, 8.4 g/L Cu and 4.0 g/L Li was recovered.
Пример 8.Example 8.
Проводили испытательный цикл экстракции меди растворителем и кристаллизации, в котором приблизительно 2000 л раствора после выщелачивания, извлеченного из испытательной установки для выщелачивания, обрабатывали в течение 136 часов. Извлечение меди предусматривало экстракцию меди растворителем из продуктивного раствора выщелачивания и кристаллизацию сульфата меди из насыщенного подвергнутого отгонке раствора после выщелачивания. Контуры экстракции меди растворителем и кристаллизации работали в замкнутом контуре, в котором фильтрат кристаллизации меди применяли в качестве подвергнутого отгонке раствора после выщелачивания.A copper solvent extraction and crystallization test cycle was conducted in which approximately 2000 L of leach solution removed from the leach test facility was processed for 136 hours. Copper recovery involved solvent extraction of copper from the productive leach solution and crystallization of copper sulfate from the saturated distilled leach solution. The copper solvent extraction and crystallization circuits were operated in a closed loop in which the copper crystallization filtrate was used as the stripped solution after leaching.
Испытательная установка для экстракции меди растворителем состояла из 3 ступеней экстракции, 1 ступени промывки и 2 ступеней отгонки. Аммиачный раствор применяли в качестве pH в ступенях экстракции и серную кислоту использовали в ступенях скрубберной очистки и отгонки.The copper solvent extraction test setup consisted of 3 extraction stages, 1 washing stage and 2 stripping stages. Ammonia solution was used as pH in the extraction stages and sulfuric acid was used in the scrubbing and stripping stages.
Концентрация меди в продуктивном растворе выщелачивания и SX рафинате меди в течение продолжительности цикла представлена на фиг. 24. Экстракция меди в среднем составляла 99,6% в течение цикла и была стабильно >99,5% после 25 часов работы и в течение оставшейся продолжительности работы. Концентрация меди в рафинате в среднем составляла 12 мг/л в течение этого периода.The concentration of copper in the productive leach solution and SX copper raffinate over the cycle duration is presented in FIG. 24. Copper extraction averaged 99.6% over the course of the cycle and was consistently >99.5% after 25 hours of operation and for the remainder of the operation. Raffinate copper concentrations averaged 12 mg/L during this period.
Контур кристаллизации сульфата меди состоял из промежуточного резервуара для насыщенного подвергнутого отгонке раствора после выщелачивания, двух резервуаров кристаллизации, работающих при 30°C, и вакуум-фильтра. 96% серную кислоту дозированно подавали в первый резервуар кристаллизации для достижения концентрации 150 г/л H2SO4 в фильтрате кристаллизации. Резервуары кристаллизации опосредованно охлаждались охлажденной водой для достижения температуры 30°C. Суспензию из второго резервуара кристаллизации фильтровали и промывали. Объединенный фильтрат и промытый фильтрат хранили в резервуарах для подвергнутого отгонке сырья, работающих в режиме рабочий/резервный. Этот раствор после выщелачивания перекачивали в контур отгонки посредством экстракции меди растворителем.The copper sulfate crystallization circuit consisted of an intermediate tank for the saturated distilled solution after leaching, two crystallization tanks operating at 30°C, and a vacuum filter. 96% sulfuric acid was dosed into the first crystallization tank to achieve a concentration of 150 g/l H2SO4 in the crystallization filtrate. The crystallization tanks were indirectly cooled with chilled water to reach a temperature of 30°C. The suspension from the second crystallization tank was filtered and washed. The combined filtrate and washed filtrate were stored in stripper tanks operating in the operating/standby mode. This solution, after leaching, was pumped into the stripping circuit by solvent extraction of copper.
Средняя концентрация меди в медном SX подвергнутом отгонке сырье и насыщенных подвергнутых отгонке растворах после выщелачивания составляла 50,0 г/л Cu и 67,1 г/л Cu соответственно. Некоторую часть в размере 48,6 кг сульфата меди получали при среднем качестве 27,4% Cu. Основной примесью было железо (138 ч/млн). Извлеченная медь относительно соответствует меди, присутствующей в исходном растворе после выщелачивания, подвергнутом экстракции меди растворителем.The average copper concentration in the copper SX stripper feedstock and the saturated stripper leach solutions was 50.0 g/L Cu and 67.1 g/L Cu, respectively. Some 48.6 kg of copper sulfate was obtained with an average quality of 27.4% Cu. The main impurity was iron (138 ppm). The copper recovered is relatively consistent with the copper present in the original leach solution subjected to solvent copper extraction.
Пример 9.Example 9.
Проводили испытательный цикл осаждения железа и алюминия, в котором приблизительно 1700 д рафината, полученного экстракцией меди растворителем, извлеченного из испытательной установки CuSX, обрабатывали в течение 90 часов. Контур содержал две ступени осаждения, частичной нейтрализации (PN) и вторичной нейтрализации (SN).An iron and aluminum deposition test cycle was conducted in which approximately 1700 d of solvent copper raffinate recovered from the CuSX test facility was processed for 90 hours. The circuit contained two stages of deposition, partial neutralization (PN) and secondary neutralization (SN).
Осаждение железа и алюминия в контуре PN стабильно превышало 80% в течение большей части цикла. Фильтрат содержал в среднем 23,8 г/л Co, 4,13 г/л Ni, 2,93 г/л Mn, 1,21 г/л Al и 55 мг/л Fe. Концентрации кобальта, марганца и никеля были ниже, чем в сырье, в основном из-за разбавления. Кобальт и никель, содержащиеся в остатке после PN, не извлекали и оценивали в количестве приблизительно 1,2% содержащегося кобальта и 4,0% содержащегося никеля. Эти потери могут быть минимизированы за счет работы при более низком pH в контуре PN.Iron and aluminum deposition in the PN circuit consistently exceeded 80% for most of the cycle. The filtrate contained an average of 23.8 g/L Co, 4.13 g/L Ni, 2.93 g/L Mn, 1.21 g/L Al, and 55 mg/L Fe. Concentrations of cobalt, manganese and nickel were lower than in the feed, mainly due to dilution. The cobalt and nickel contained in the PN residue were not recovered and were estimated to be approximately 1.2% contained cobalt and 4.0% contained nickel. These losses can be minimized by operating at a lower pH in the PN circuit.
Осаждение железа и алюминия в контуре SN стабильно превышало 98% в течение большей части цикла. Фильтрат содержал в среднем 18,1 г/л Co, 2,70 г/л Ni, 2,84 г/л Mn, 17 мг/л Al и <1 мг/л Fe. Остаток после SN извлекали посредством фильтрации, промывки и сушки партий продукта.Iron and aluminum deposition in the SN circuit consistently exceeded 98% for most of the cycle. The filtrate contained an average of 18.1 g/L Co, 2.70 g/L Ni, 2.84 g/L Mn, 17 mg/L Al, and <1 mg/L Fe. The SN residue was recovered by filtering, washing and drying product batches.
--
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU2018904918 | 2018-12-21 | ||
EP19161012.0 | 2019-03-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA045218B1 true EA045218B1 (en) | 2023-11-03 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7420808B2 (en) | battery recycling process | |
CA1090143A (en) | Method of recovering zinc from a material containing zinc and iron | |
CN110139832B (en) | Processing of cobalt sulfate/cobalt dithionate liquors from cobalt resources | |
KR101420501B1 (en) | Method for separating metal in metal mixed solution | |
JP7459060B2 (en) | Process for preparing high purity hydrated nickel sulfate | |
JP2016502602A (en) | Recovery of lead from mixed oxide materials. | |
FI125216B (en) | Method for recovering metals | |
CN219409855U (en) | Device for extracting metal from black material of lithium ion battery | |
US20230257850A1 (en) | Novel Systems And Methods Of Reductive-Acid Leaching Of Spent Battery Electrodes To Recover Valuable Materials | |
KR20220092515A (en) | Method for extracting Li and Ni from solution | |
CN113056567A (en) | Method for extracting elements from a solution | |
MX2013004855A (en) | Method for bioleaching and solvent extraction with selective recovery of copper and zinc from polymetal concentrates of sulfides. | |
WO2019161448A1 (en) | Method for the selective separation and recovery of nickel, copper and cobalt | |
JP2024508733A (en) | metal recovery | |
JP2024520304A (en) | Manufacturing of high purity nickel and cobalt compounds | |
EA045218B1 (en) | BATTERY RECYCLING METHOD | |
US7052528B2 (en) | Method for removal of Mn from cobalt sulfate solutions | |
RU2797855C2 (en) | Method for producing high-pure hydrated nickel sulfate | |
AU2023206271B2 (en) | A method for purification of manganese pregnant leach solution | |
RU2226226C1 (en) | Nickel/cobalt concentrate processing method | |
TW202425395A (en) | Recycling of electronic waste to recover lithium | |
TW202321151A (en) | Method for producing lithium sulfate and transition metal sulfate | |
KR20230161479A (en) | Process and apparatus for removing impurities from crystallized metal sulfates | |
Kumar et al. | Value addition in the processing of copper bleed solution by solvent extraction process |