FI121180B

FI121180B - Menetelmä nikkelilateriittimalmin käsittelemiseksi

Info

Publication number: FI121180B
Application number: FI20080603A
Authority: FI
Inventors: Ville Miettinen; Bror Nyman; Mikko Ruonala; Jaakko Leppinen; Teppo Riihimaeki
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2010-08-13
Also published as: EP2350327A1; CU23937B1; AU2009321543B2; CN102203307A; WO2010061045A1; FI20080603A; AU2009321543A1; BRPI0921490A2; CU20110099A7; EP2350327A4; CN102203307B; FI20080603A0; EA201100547A1; EA018749B1

Description

MENETELMÄ NIKKELILATERIITTIMALMIN KÄSITTELEMISEKSI KEKSINNÖN ALA

Keksintö kohdistuu menetelmään lateriittimalmien käsittelemiseksi siten, että 5 lateriittien sisältämät metallit saadaan vesiliukoiseen muotoon arvometallien, kuten nikkelin ja koboltin talteenottamiseksi. Erityyppiset nikkelilateriitit käsitellään samanaikaisesti ilman, että niitä erotellaan niiden sisältämän raudan ja/tai magnesiumpitoisuuden mukaan. Kun lateriitit esikäsitellään väkevällä mineraalihapolla siten, että lateriittien sisältämät metallit reagoivat 10 vesiliukoisiksi suoloikseen, lateriittien sisältämät silikaatit osittain hajoavat ja liuotuksen jälkeinen neste-kiintoaine-erotus tulee aikaisempaa helpommaksi. Menetelmän mukaisesti malmin ja hapon reaktiovaiheessa syntyvää vesihöyryä käytetään hyväksi malmin kuivauksessa ja reagoimatta jäänyt mineraalihappo kierrätetään prosessin alkupäähän.

15

KEKSINNÖN TAUSTA

US-patentissa 4125588 on kuvattu menetelmää, jossa nikkelilateriittimalmi esikäsitellään väkevällä hapolla ennen nikkelin liuotusta. Kuvatussa menetelmässä lateriittimalmi kuivataan niin, että malmin kosteuspitoisuudeksi jää 20 alle 1%. Kuivattu malmi jauhetaan partikkelikokoon alueelle 65 - 100 mesh. Jauhettu malmi sekoitetaan väkevään happoon massasuhteessa noin 1:1. Metallien sulfatoitumisreaktiot käynnistetään lisäämällä lateriittia ja happoa sisältävään seokseen vettä 3 - 40% suhteessa lateriitin massaan. Sulfatoi-tuneet metallit liuotetaan veteen.

25 US-patenttihakemuksessa 2006/0002835 on kuvattu menetelmää, jossa lateriittien liuotus tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa lateriittiseen malmiin sekoitetaan väkevää rikkihappoa. Toisessa vaiheessa malmi/happoseos lietetään veteen ja seosta liuotetaan, jotta nikkeli ja koboltti 30 liukenevat. Menetelmälle on oleellista, että esikäsittelyssä käytettävän väkevän rikkihapon määrä on stökiömetrinen malmissa oleviin ei-rautametal-leihin nähden, mutta ei rautaan. Esimerkin 5 mukaan happo/malmisuhde on 2 0,65. Pieni ylimäärä happoa on edullista siten, että myös pieni määrä raudasta liukenee, koska se saa aikaan nikkelin ja koboltin maksimi-liukenemisen. Menetelmän liuotusvaihe toteutetaan joko lämpötilassa 95 -105° C tai autoklaavissa lämpötilassa, joka on korkeintaan 150° C ja jossa 5 paine vastaa kyllästyneen höyryn painetta. Koboltin liukenemisen parantamiseksi liuotusvaiheeseen lisätään jotain sopivaa pelkistysainetta, kuten rikkidioksidia. Johtuen alistökiömetrisestä haponkäytöstä liuotuskäsittelyn alkuvaiheessa vain osa lateriitista liukenee. Menetelmässä joudutaan käyttämään huomattavan pitkiä viipymäaikoja liuotus-saostusvaiheeseen. ίο Menetelmän toimivuus edellyttää, että edellyttää, että lateriitissa on merkittävä osuus helposti liukenevaa saproliittista lateriittia, jolloin voidaan toimia ferriraudan saostusalueella.

US-patenttihakemuksen 2006/0002835 tekniikan tasossa on varsin 15 kattavasti kuvattu muita menetelmiä nikkelin ja muiden arvometallien talteenottamiseksi lateriiteista.

Koska atmosfäärisen liuotusprosessin tuloksena syntyy hyvin hienojakoisia ja geelimäisiä liuotusjäännöksiä, kiintoaineen ja liuoksen erottaminen ja pesu 20 ovat erityisen vaativia ja muodostavat menetelmille erään suurimmista haasteista. Huolimatta useista atmosfääriseen liuotukseen perustuvista prosessi-patenteista ei tähän ongelmaan ole kuitenkaan kiinnitetty tarvittavaa huomiota. Kiintoaine-neste-erotuksen vaikeus vaihtelee myöskin huomattavassa määrin riippuen lateriittityypistä.

25

KEKSINNÖN TARKOITUS

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa aikaisemmissa menetelmissä esiintyneitä ongelmia ja aikaansaada menetelmä lateriittien liuottamiseksi tavalla, jossa erityisesti kiintoaineen erotus liuoksesta ei aiheuta 30 ongelmia. Keksinnöllä pyritään lisäksi parantamaan lateriittiprosessin taloudellisuutta hyväksikäyttämällä reaktioissa syntyvää lämpöä sekä talteen ottamalla reaktioissa kulumaton happo.

3

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksintö kohdistuu menetelmään nikkelilateriittimalmin käsittelemiseksi nikkelin ja koboltin talteenottoa ja neste-kiintoaine-erotuksen helpottamista 5 varten. Menetelmän mukaisesti a) murskatulle lateriittimalmille suoritetaan kuivaus myöhemmästä prosessivaiheesta tulevan höyryn avulla, b) kuivatulle malmille suoritetaan kuivajauhatus, c) hienojakoinen malmi johdetaan väkevällä mineraalihapolla 10 tapahtuvaan happokäsittelyn sekoitusvaiheeseen, jossa malmi sekoi tetaan homogeenisesti happoon, jonka määrä on vähintään stoikio-metrinen malmin sisältämiin metalleihin nähden, d) malmin ja hapon seos syötetään happokäsittelyn reaktiovaiheeseen, joka tapahtuu ympäristön paineessa ja lämpötilassa 150° C - hapon 15 kiehumispiste, jolloin happo ja malmi reagoivat keskenään; reaktioissa muodostuva vesihöyry otetaan talteen ja kierrätetään käytettäväksi malmin kuivaukseen, e) happokäsitelty lateriittimalmi johdetaan hapon talteenottoon, jossa happokäsittelyn sekoitusvaiheen reaktioissa reagoimatta jäänyt 20 happo otetaan talteen haihduttamalla, jonka jälkeen happo jäähdy tetään ja kierrätetään takaisin sekoitusvaiheeseen, f) hapon talteenotosta tuleva, happokäsitelty lateriittimalmi johdetaan metallien liuotusvaiheeseen, joka tapahtuu vedellä.

25 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tyypillistä, että murskatun lateriitti-malmin raekoko on luokkaa 90% alle 10 mm. Kuivajauhatusvaiheessa malmi on edullista jauhaa raekokoon 90 % alle 500 pm, edullisesti 90% alle 150 pm.

30 Menetelmän mukaisesti happo ja lateriitti sekoitetaan homogeeniseksi seokseksi lämpötilassa, jossa metallit eivät vielä olennaisesti reagoi hapon kanssa.

4

Menetelmän mukaisessa happokäsittelyssä, johon kuuluvat hapon ja malmin sekoitusvaihe ja reaktiovaihe, lateriittimalmin metallit saatetaan muodostamaan mineraalihapon vesiliukoisia suoloja. Mineraalihappo on ainakin yksi 5 joukosta rikkihappo, typpihappo tai suolahappo tai vähintään kahden näiden seos. Mineraalihapon väkevyys on edullisesti luokkaa 70 - 98 p-%. Kun mineraalihappo on rikkihappo, reaktiovaihe on sulfatointi.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tyypillistä, että reaktiovaiheeseen ίο syötettyä hapon ja malmin seosta lämmitetään vaiheen alkuosassa. Menetelmässä hapon talteenottovaiheelle on tyypillistä, että reagoimatta jäänyt happo haihdutetaan happokäsitellystä lateriitista. Haihdutus tapahtuu esimerkiksi kuumentamalla happokäsitelty lateriitti hapon kiehumispisteeseen normaalissa paineessa tai käyttämällä alipainetta.

15

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan vesiliuotusvaiheesta tuleva liete johdetaan neutralointivaiheeseen, jossa rauta saostetaan lietettä neutraloimalla.

20 Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan vesiliuotuksessa muodostuva liete johdetaan suoraan ioninvaihtokäsittelyyn, jossa ioninvaihtohartsi on selektiivinen nikkelin ja koboltin suhteen, loninvaihtokäsittelyn jäteliete johdetaan neutralointiin muiden metallien saostamiseksi.

25

Keksinnön erään kolmannen suoritusmuodon mukaan vesiliuotuksessa muodostuva liete johdetaan sementointivaiheeseen, jossa arvometallit nikkeli ja koboltti sementoidaan liuoksesta rautapulverin avulla. Arvometallien sementoinnin ja magneettierotuksen jälkeen jäteliete johdetaan neutralointiin 30 muiden metallien saostamiseksi.

5

Keksinnön erään neljännen suoritusmuodon mukaan happokäsitellyn materiaalin vesiliuotusvaiheeseen syötetään neutralointiainetta raudan saostamiseksi hydroksidina nikkelin ja koboltin pysyessä vesiliukoisina suoloina. Neutralointiaine on edullisesti kalkki ja/tai kalkkimaito. Liuotus- ja 5 raudansaostusvaiheen jälkeen suoritetaan nikkelin ja koboltin saostus liuoksesta hydroksidina, sulfidina tai karbonaattina.

Vielä keksinnön erään suoritusmuodon mukaan mineraalihappona käytetään rikkihappoa, ja ainakin osa happokäsitellystä materiaalista johdetaan termi-10 seen käsittelyyn, jossa rautasulfaatit hajotetaan rikin oksideiksi ja hema-tiitiksi. Rikin oksidit johdetaan rikkihappotehtaalle rikkihapon valmistamiseksi, jota happoa käytetään lateriittimalmin happokäsittelyyn. Termisestä käsittelystä tuleva, hematiitin ja vesiliukoiset metallisuolat käsittävä materiaali johdetaan vesiliuotukseen.

15

KUVALUETTELO

Kuva 1 on kaaviokuva eräästä keksinnön mukaisesta suoritusmuodosta, ja kuvat 2 - 5 ovat kaaviokuvia eräistä muista keksinnön mukaisista suoritusmuodoista.

20

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaikki erityyppiset nikkelilateriitit, kuten limoniitti, saproliitti ja nontroniitti tai niiden yhdistelmät, käsitellään yhdessä väkevällä mineraalihapolla (70-98%) siten, että lateriittien sisältä-25 mät metallit muodostavat vesiliukoisia mineraalihapon suoloja. Vaikka käsiteltävä lateriitti muodostuisikin useasta eri tyyppisestä lateriitista, niitä ei kuitenkaan keksinnön mukaisessa menetelmässä eroteta toisistaan. Lateriittien sisältämiä metalleja ovat lähinnä nikkeli, koboltti, mangaani, magnesium, alumiini, kromi ja rauta, joista arvomineraaleina pidetään 30 lähinnä nikkeliä ja kobolttia. Mineraalihapolla tarkoitetaan lähinnä rikkihappoa, suolahappoa tai typpihappoa tai niiden seosta. Jäljempänä puhutaan yksinkertaisuuden vuoksi rikkihaposta, mutta menetelmä soveltuu 6 myös muille mineraalihapoille. Samoin käytetään yksinkertaisuuden vuoksi termejä sulfatointi ja sulfatoitu lateriitti, mutta niitäkään ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksinnön mukaisen menetelmän käyttöä muiden happojen avulla.

5

Yleisesti lateriittien atmosfäärisessä liuotuksessa on neste-kiintoaine-erotus muodostunut ongelmaksi. Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jonka neste/kiintoaine-erottumisominaisuudet ovat hyvät ja siten menetelmästä on mahdollista saada taloudellinen.

10

Prosessin kannalta on erityisen tärkeää, että hapon ja lateriitin sekoitus voidaan suorittaa optimaalisissa olosuhteissa. Tällöin olennaista on, että lateriitti on kuivaa ja raekooltaan riittävän hienoa. Lateriitin jauhatusasteeksi riittää kuitenkin normaali rikastekarkeus eli menetelmä ei vaadi varsinaista 15 hienojauhatusta. Mikäli raekoko on liian karkea, happo ei pääse tunkeutumaan lateriittirakeiden sisään, jonka seurauksena vesiliukoisten suolojen muodostuminen eli rikkihapon tapauksessa sulfatoituminen on hidasta ja jää usein vaillinaiseksi. Kostean lateriitin käyttö taas puolestaan aiheuttaa sulfatoitumisreaktion käynnistymisen hapon solvatoitumislämmön takia, mikä 20 vaikeuttaa lateriitin ja hapon sekoittumista keskenään.

Keksinnön mukaista menetelmää kuvataan ohessa kuvan 1 mukaisen kaavion avulla. Menetelmän mukaisesti lateriittimalmi murskataan raekokoon 90 % alle 10 mm. Murskattu malmi kuivataan kuivausvaiheessa 1 käyttäen 25 hyväksi myöhemmän reaktiovaiheen 4 sulfatoitumisreaktioissa syntyvää vesihöyryä. Kuivattu lateriittimalmi johdetaan kuivajauhatusvaiheeseen 2, jossa se hienonnetaan tyypillisesti raekokoon 90 % alle 500 pm, edullisesti 90 % alle 150 pm esimerkiksi käyttäen kuulamyllyä.

30 Kuivauksen ja jauhatuksen jälkeen lateriitti johdetaan happokäsittelyn sekoi-tusvaiheeseen 3, jossa lateriittimalmi ja väkevä rikkihappo sekoitetaan homogeenisesti toisiinsa jossakin sopivassa laitteessa, kuten esimerkiksi ruuvi- 7 sekoittimessa, rumpumaisessa tai muussa reaktorissa. Happoa lisätään sellainen määrä, että sitä on vähintään stoikiometrisessä suhteessa lateriitissa oleviin metalleihin nähden. Sekoitusvaiheen lämpötila säädetään edullisesti olemaan alle 100 °C, jotta syntyvä seos ei kovetu ja vaikeuta 5 jatkokäsittelyä. Tarkoituksena on toimia lämpötilassa, joissa sulfatoitumista ei vielä tapahdu.

Sekoitusvaiheen jälkeen seos siirretään reaktiovaiheeseen 4, jossa prosessin lämpötilaa nostetaan aluksi ulkoisen lämmityksen avulla, minkä ίο jälkeen lateriitin ja hapon väliset reaktiot alkavat tuottaa lämpöä ja prosessi on pääosin autoterminen. Reaktiovaihe tapahtuu ympäristön paineessa ja lämpötilassa noin 150-300° C. Lämpöä voidaan lisätä prosessin alkuvaiheissa esim. sisäisen tai ulkoisen lämmityksen, kuten polttimen avulla haluttujen kemiallisten reaktioiden tehostamiseksi. Prosessin lämpötilana voi 15 olla korkeintaan hapon kiehumispiste eli toimintalämpötila on alle 339° C, kun kyseessä on rikkihappo. Lateriitit sisältävät tyypillisesti runsaasti kidevettä ja sen lisäksi esimerkiksi sulfatoitumisreaktioissa syntyy merkittävä määrä vettä, jotka haihtuvat kuumennuksen aikana. Syntyvä vesihöyry otetaan talteen ja hyödynnetään lateriittia kuivattaessa, kuten edellä on 20 todettu. US-patentin 4,125,588 mukaisessa menetelmässä sulfatointivaihee-seen lisätään vettä, mutta tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä vettä ei lisätä reaktiovaiheeseen. Sekä sekoitus- että reaktiovaihe samoin kuin myös myöhemmän vaiheen liuotus tapahtuvat kaikki ympäristön paineessa, eli systeemi on atmosfäärinen. Happokäsittelystä tuleva materiaali on 25 luonteeltaan kiinteä ja jauhemainen ja siten helposti käsiteltävää.

Happoylimäärän käyttö lateriitin sisältämiin metalleihin nähden parantaa metallien saattamista vesiliukoiseksi suoloikseen (sulfatoitumista) ja täten parantaa metallien talteenottoastetta. Haittapuolena tällöin on happo- ja 30 neutralointikustannusten kasvu. Hapon kulutusta prosessissa pienennetään käyttämällä reagoimatta jääneen jäännöshapon kierrätystä. Jäännöshappo haihdutetaan happokäsitellystä lateriitista hapon talteenottovaiheessa 5.

8

Haihdutus tapahtuu esimerkiksi kuumentamalla happokäsitelty lateriitti hapon kiehumispisteeseen 339° C. Toinen vaihtoehto on käyttää alipainetta, jolloin hapon kiehumispiste on matalampi. Haihdutuksen jälkeen hapon annetaan jäähtyä ja tiivistyä nesteeksi, joka kierrätetään takaisin sekoitus-5 vaiheeseen 3.

Kun lateriitti reagoi esimerkiksi rikkihapon kanssa, sitä voidaan kuvata seuraavilla yksinkertaistetuilla reaktioyhtälöillä: ίο 2 FeOOH + 3H2S04 => Fe2(S04)3 + 4H20 (1)

NiO + H2S04 => NiS04 + H20 (2) 2 CoOOH + 3 H2S04 => Co2(S04)3 + 4H20 (3)

Al203 + 3 H2S04 => AI2(S04)3 + 3H20 (4)

MgO + H2S04 => MgS04 + H20 (5) 15 M20 + H2S04 => M2S04 + H20 (M = Na, K) (6)

Keksinnön mukaisessa menetelmässä hyödynnetään ilmiöitä, joiden mukaan väkevähappokäsittelyssä ja mahdollisesti myös korkeammissa lämpötiloissa tapahtuvissa vaiheissa lateriittien sisältämät silikaatit osittain dehydratoituvat. 20 Samalla niiden kiderakenne osittain muuttuu siten, että liuotuksen jälkeinen neste-kiintoaine-erotus helpottuu.

Kuvan 1 mukaisen happokäsittelyn ja hapon talteenottovaiheen jälkeen kiinteä hienojakoinen materiaali, joka sisältää hapon vesiliukoiset suolat, 25 johdetaan varsinaiseen liuotusvaiheeseen 6, missä kiintoaineeseen johdetaan vettä. Vesiliuotusvaihe tapahtuu atmosfäärisissä olosuhteissa eli lämpötilassa 80 -105° C ja ympäristön paineessa. Liuotusvaiheen kesto riippuu lateriittimalmin raekoosta ja koostumuksesta ja on tyypillisesti välillä 1 - 2 h.

30 Happokäsitellyn lateriittimalmin liuotusvaiheessa 6 kaikki lateriitin sisältämät sulfatoituneet metallit liukenevat. Kuvan 1 mukaisessa vaihtoehdossa metallipitoisesta liuoksesta erotetaan rauta, joka on pääosin kolmiarvoisena 9 neutraloimalla liuosta neutralointivaiheessa 7 jollakin sopivalla neutra-lointiaineella, jolloin rauta saostuu, mutta nikkeli- ja kobolttisuolat säilyvät vesiliukoisena. Edullisia neutralointiaineita ovat kalkkikivi ja/tai kalkkikivimaito, jolloin rauta saostuu hydroksidina. Jos rauta halutaan 5 saostaa esimerkiksi jarosiittina, käytetään lisäksi muita tunnettuja saostuksen apuaineita kuten natriumsulfaattia. Samanaikaisesti raudan kanssa saostetaan alumiini ja pääosa kromista, joten ne menevät liuotusjätteeseen.

Vesiliuotusvaiheen 6 ja neutraloinnin 7 jälkeen suoritetaan kiintoaine-erotus ίο 8, jossa kiintoaine erotetaan nesteestä tyypillisillä erotustavoilla, kuten sakeuttamalla ja/tai suodattamalla, jolloin kiintoaineeseen jääneet aineet, kuten rauta ja silikaatit saadaan erotettua liuoksesta. Kaikki liuenneet metallit ja erityisesti arvometallit sisältävä liuos (PLS) johdetaan seuraavaan, liuoksen jatkokäsittelyvaiheeseen, jossa liuenneita ioneja saadaan 15 tehokkaasti erotettua ja johdettua seuraaviin prosessivaiheisiin (ei tarkemmin kuvassa). Kuten edellä todettiin, keksinnön mukaisessa lateriittien käsittelyssä silikaattien rakenne muuttuu siten, että liuos-kiintoaine-erotus ei aiheuta geeliytymistä ja on siten helppo suorittaa. Menetelmälle on siis tyypillistä, että liuotusjätteen ominaisuuksista johtuen lietteen sakeutus ja 20 pesu voidaan toteuttaa huomattavasti pienemmillä laitteilla kuin esimerkiksi suoran happoliuotuksen jälkeen. Samalla lopulliseen jätteeseen jäävä arvometallien osuus saadaan myös oleellisesti pienemmäksi kuin tunnetuissa menetelmissä.

25 Haluttujen arvometallien, kuten nikkelin ja koboltin, talteenotto liuoksesta tapahtuu tunnetuilla tavoilla saostamalla ne raudan saostuksen jälkeen hydroksidina, sulfidina tai karbonaattina eikä niitä ole kaaviossa tarkemmin esitetty. Saostuksessa käytetään tyypillisiä kemikaaleja kuten esimerkiksi rikkivetyä, natriumvetysulfaattia, kalkkia, magnesiumhydroksidia tai natrium-30 karbonaattia.

10

Magnesiumin ja mangaanin poisto liuoksesta tapahtuu korkeassa pH-arvossa, tyypillisesti alueella 9 -11 käyttäen kalkkia tai vastaavia neutralointiaineita, jolloin Mg ja Mn saostuvat pääosin hydroksideina.

5 Kuvassa 2 on esitetty eräs toinen keksinnön mukainen vaihtoehto vesi-liuotusvaiheesta 6 tulevan sakan käsittelemiseksi. Menetelmän alkuvaiheet suoritetaan kuten edellä on kuvattu. Tälle vaihtoehdolle on tyypillistä, että liuotuksen jälkeen ei suoriteta neste-kiintoaine-erotusta lainkaan, vaan koko lietemäärä johdetaan ioninvaihtokäsittelyyn 9, jossa arvometallit, kuten ίο nikkeli ja koboltti, otetaan talteen ioninvaihtohartsin avulla suoraan lietteestä nk. resin-in-pulp-konseptin mukaisesti, loninvaihtohartsiin tapahtuvan adsorption jälkeen hartsi johdetaan eluointivaiheeseen 10, jossa se eluoidaan hapolla tai vastaavalla eluentilla ja arvometallipitoinen eluointiliuos johdetaan jatkokäsittelyyn. Hartsi kierrätetään takaisin ioninvaihtovaiheeseen 15 9. Arvometallit otetaan talteen eluointiliuoksesta esimerkiksi sulfidi- saostuksen tai neste-nesteuuton avulla, joita ei ole kuvattu tarkemmin, loninvaihtovaiheesta tuleva jäteliete, joka sisältää raudan ja silikaatit, johdetaan neutralointivaiheisiin, joissa mm. rauta, alumiini, mangaani ja magnesium saostetaan pois liuoksesta.

20

Kuvassa 3 nähdään kolmas keksinnön mukainen vaihtoehto vesiliuotuksesta 6 tulevan sakan käsittelemiseksi. Halutut arvometallit, kuten nikkeli ja koboltti, otetaan talteen liuotusvaiheesta 6 tulevasta lietteestä sementointi-vaiheessa 11 sementoimalla ne sopivan karkeuden omaavalla rauta-25 jauheella, jolloin arvometallit jäävät rautajauheeseen. Tässäkään tapauksessa lietteelle ei suoriteta neste-kiintoaine-erotusta ennen arvometallien talteenottoa. Rautajauhe erotetaan lietteestä magneettisen erotuksen vaiheessa 12 esimerkiksi heikkomagneettisen erottimen avulla. Rauta-jauheen ja arvometallien seos johdetaan arvometallien liuotusvaiheeseen 13, 30 jossa seos liuotetaan hapolla ja liuos johdetaan jatkokäsittelyyn nikkelin ja koboltin talteenottamiseksi. Arvometallien sementoinnin yhteydessä syntyvä jäteliete, joka sisältää raudan ja silikaatit, johdetaan neutralointivaiheisiin, 11 joissa mm. rauta, alumiini, mangaani ja magnesium saostetaan pois liuoksesta.

Kuvassa 1 esitettyä, keksinnön mukaista prosessia voidaan modifioida myös 5 kuvan 4 mukaisesti, jossa on esitetty, että happokäsittelyn jälkeinen vesi-liuotusvaihe 6 voidaan suorittaa myös yhdistettynä liuotusvaiheena 14, jossa happokäsiteltyä lateriittimalmia käsitellään suoraan neutraloivalla liuoksella lisäämällä vesifaasiin tarvittava määrä kalkkikiveä. Tällöin tapahtuu samassa vaiheessa sekä lateriitin vesiliukoisten suolojen liuotus että liuoksen ίο neutralointi ja sen seurauksena raudan saostus. Tässä vaihtoehdossa tarvitaan vain yksi kiintoaineen ja nesteen erotusvaihe 15, jossa sekä liuotusjäte että muodostunut kipsi ja rautasakka erotetaan liuoksesta. Nikkeliä ja kobolttia sisältävä PLS-liuos menee jatkokäsittelyyn, esimerkiksi sulfidisaostukseen 16 ja loppuliuos magnesiumin ja mangaanin poisto-15 vaiheeseen 17, jossa metallit saostetaan liuoksesta neutraloimalla. Loppuliuos on lähinnä vettä, joka voidaan kierrättää liuotusvaiheeseen (ei tarkemmin kuvassa).

Kuvassa 5 on esitetty vielä eräs keksinnön mukainen vaihtoehto happo-20 käsitellyn lateriitin jatkokäsittelemiseksi. Sekoitus- ja reaktiovaiheista tuleva materiaali syötetään hapon talteenottovaiheen 5 jälkeen kokonaan tai osittain termiseen käsittelyvaiheeseen 18, joka voi tapahtua esimerkiksi rumpu- tai leijukerrosuunissa. Termisessä käsittelyvaiheessa tarvitaan lämpöenerigaa, jota saadaan esimerkiksi hiiltä polttamalla. Kun happona on 25 rikkihappo, happokäsittelyssä lateriitin rauta reagoi rautasulfaatiksi, joka hajoaa nyt termisessä käsittelyssä hematiitiksi ja rikkioksidiksi. Rikki-oksidikaasut (S02 ja S03) johdetaan edelleen happotehtaalle 19, josta syntyvä happo kierrätetään edelleen happokäsittelyvaiheeseen 3. Hematiittia sisältävä materiaali johdetaan vesiliuotukseen 6, jossa nikkeli, koboltti ja 30 magnesium liukenevat ja otetaan talteen edellä kuvatuilla menetelmillä. Happokäsiteltyyn lateriittiin jäänyt vapaa happo voidaan haihduttaa kuten 12 aikaisemmin on kuvattu ennen termistä hajotusta. Menettelyn etuina ovat helposti käsiteltävä jätemateriaali ja alentuneet happokustannukset.

ESIMERKIT

5 Seuraavilla esimerkeillä havainnollistetaan keksinnön käyttötapaa. Esimerkeissä käytetty lateriittimalmi on nontroniittista ja sen koostumus on esitetty taulukossa 1. Malmi on kuivattu ja murskattu kokoon 100% alle 1 mm ennen kokeita.

ίο Taulukko 1. Nikkelilateriitin koostumus.

AI Co Fe Mg Ni %_%_%_%_% 3.6_0.036_146_5J_0.72

Esimerkki 1.

Kuiva lateriitti jauhettiin kuulamyllyllä raekokoon 95% alle 105 pm. Happona käytettiin rikkihappoa. Rikkihappoa ja lateriittia sekoitettiin sekoitusvaiheessa 15 keskenään massasuhteessa 1:1. 348 g seosta syötettiin reaktiovaiheeseen rumpu-uuniin, jonka lämpötila rummun keskikohdalla oli 250 °C. Seoksen viiveaika rummun kuumassa osassa oli noin 30 min. Rumpu-uuni tuotteen massa oli 296.3 g. Rumpu-uunituotteen koostumus on esitetty Taulukossa 2.

20 Taulukko 2. Rumpu-uunituotteen koostumus.

AI Co Fe Mg Ni %_%_%_%_% 1,08_0.031_8J32_274_0.48

Rumpu-uunissa käsiteltyä sulfatoitunutta lateriittia liuotettiin liuotusvaiheessa 294.8 g 1 litraan vettä titaanireaktorissa. Liuotuskokeen kesto oli 6 tuntia ja lietteen lämpötila 80 °C. Kiintoaineen metallipitoisuudet liuotuksen aikana on 25 esitetty taulukossa 3. Liuotusjäännöksen massa oli 140.2 g. Metallien saannot liuokseen on esitetty Taulukossa 4.

13

Taulukko 3. Kiintoaineen metallipitoisuudet liuotuksen aikana.

Liuotusaika AI Co Fe Mg Ni h__%_%_%_%_% 0 1.08 0.031 8.82 2.74 0.48 1 0.27 <0.004 2.25 0.8 0.061 2 0.24 <0.004 2.04 0.75 0.056 4 0.26 <0.004 2.07 0.74 0.052 6 0.25 <0.004 1.96_073_0.05

Taulukko 4. Metallien saannot liuokseen, AI Co Fe Mg Ni %_%_%_%_% 89.0_>93.9_804_8^3_95.0 5 Esimerkki 2

Seuraavalla esimerkillä havainnollistetaan jauhatuksen merkitys nikkelin saantoon liuotuksessa. Testi toteutettiin jauhamattomalla malmilla, joka oli murskattu raekokoon 100% alle 1mm. Rikkihappoa ja lateriittia sekoitettiin sekoitusvaiheessa keskenään massasuhteessa 1:1. Reaktiovaihe toteutettiin ίο rumpu-uunissa, johon syötettiin 400 g seosta. Rumpu-uunin lämpötila rummun keskikohdalla oli 250 °C. Seoksen viiveaika rummun kuumassa osassa oli noin 27 min. Rumpu-uuni tuotteen massa oli 279.1 g. Rumpu-uunituotteen koostumus on esitetty Taulukossa 5.

15 Taulukko 5. Rumpu-uunituotteen koostumus.

Äi Co Fe Mg Ni %_%_%_%_% 1.8 0.016 7.9 2.6 0.38 200 g rumpu-uunissa käsiteltyä sulfatoitunutta lateriittia liuotettiin liuotusvaiheessa 1 litraan vettä 1 litran titaanireaktorissa. Liuotuskokeen kesto oli 6 tuntia ja lietteen lämpötila 80 °C. Kiintoaineen metallipitoisuudet 20 liuotuksen aikana on esitetty taulukossa 6. Liuotusjäännöksen massa oli 66.2 g. Metallien saannot liuokseen on esitetty Taulukossa 7.

14

Taulukko 6. Kiintoaineen metallipitoisuudet liuotuksen aikana.

Liuotusaika AI Co Fe Mg Ni h__%_%_%_%_% 0 1.8 0.016 7.9 2.6 0.38 1 1.26 0.008 7.37 2.56 0.302 2 1.25 0.005 7.34 2.55 0.289 4 1.17 0.005 7.07 2.52 0.267 6 1.12 0.004 7.03 2.59 0.255

Taulukko 7. Metallien saannot liuokseen, AI Co Fe Mg Ni %_%_%_%_% 79.4_91.7 70,5 67.0 77.8 5 Esimerkki 3

Seuraavalla esimerkillä havainnollistetaan hapon ja lateriitin massasuhteen merkitystä nikkelin saantoon liuotuksessa. Esimerkin 1 tapaan tehtiin kaksi muuten samanlaista koetta, mutta happoa käytettiin suhteissa 0.6 ja 0.8 kg/kg lateriittia. Hapon määrä, joka ei kulunut käsittelyn sulfatointireaktioissa, ίο määritettiin vesiliuotuksen jälkeen titraamalla liuokseen jäänyt happo. Taulukossa 8 on esitetty hapon ja lateriitin suhteen vaikutus metallien saanteihin sekä reagoimattoman hapon määrään. Taulukosta nähdään, että metallien saannot paranevat selvästi happomäärän kasvaessa suhteessa lateriitin massaan. Tällöin myös reagoimattoman hapon määrä kasvaa. Tulos 15 osoittaa, että maksimaalisen nikkelisaannon vuoksi happoa täytyy käyttää määriä, jotka ovat likimain massasuhteessa 1:1 lateriittiin nähden. Kun happoa kierrätetään tässä keksinnössä esitetyllä tavalla, päästään oleellisiin kustannussäästöihin hapon kulutuksen osalta.

2o Taulukko 8. Metallien saannot liuokseen sekä jäännöshapon määrät eri happo-lateriitti suhteilla.

Happo:lateriitti AI Co Fe Mg Ni Jäännöshappo kg/kg__%_%_%_%_% kg/kg lateriittia 0.6 91.3 89.7 79.4 89.1 83.0 0.07 0.8 96.0 89.7 89.4 93.3 92.3 0.13 1 89.0 >93.9 89.4 87,3 95.0 0.28

Claims

1. Menetelmä nikkelilateriittimalmin käsittelemiseksi nikkelin ja koboltin talteenottamiseksi ja neste-kiintoaine-erotuksen helpottamiseksi, 5 tunnettu siitä, että menetelmän mukaisesti a) murskatulle lateriittimalmille suoritetaan kuivaus (1) myöhemmästä prosessivaiheesta tulevan höyryn avulla, b) kuivatulle malmille suoritetaan kuivajauhatus (2), c) hienojakoinen malmi johdetaan väkevällä mineraalihapolla ίο tapahtuvaan happokäsittelyn sekoitusvaiheeseen (3), jossa malmi sekoitetaan homogeenisesti happoon, jonka määrä on vähintään stoikiometrinen malmin sisältämiin metalleihin nähden, d) malmin ja hapon seos syötetään happokäsittelyn reaktio- 15 vaiheeseen (4), joka tapahtuu ympäristön paineessa ja lämpötilassa 150° C - hapon kiehumispiste, jolloin happo ja malmi reagoivat keskenään; reaktioissa muodostuva vesihöyry otetaan talteen ja kierrätetään käytettäväksi malmin kuivaukseen (1), 20 e) happokäsitelty lateriittimalmi johdetaan hapon talteenottoon (5), jossa reagoimaton happo otetaan talteen haihduttamalla, jonka jälkeen happo jäähdytetään ja kierrätetään takaisin sekoitusvaiheeseen (3), f) hapon talteenotosta tuleva happokäsitelty lateriittimalmi 25 johdetaan metallien liuotusvaiheeseen (6), joka tapahtuu vedellä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että murskatun lateriittimalmin raekoko on luokkaa 90% alle 10 mm. 30

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivajauhatusvaiheessa (2) malmi jauhetaan raekokoon 90 % alle 500 μιη.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivajauhatusvaiheessa (2) malmi jauhetaan raekokoon 90 % alle 150 μηι.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ίο happo ja lateriitti sekoitetaan homogeeniseksi seokseksi lämpötilassa, jossa metallit eivät vielä reagoi hapon kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happokäsittelyssä (3,4) lateriittimalmin metallit saatetaan muodos- 15 tamaan mineraalihapon vesiliukoisia suoloja.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mineraali happo on ainakin yksi joukosta rikkihappo, typpihappo tai suolahappo tai vähintään kahden näiden seos. 20

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mineraalihapon väkevyys on 70 - 98%.

9. Patenttivaatimuksen 1 ja 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 mineraalihappo on rikkihappo ja reaktiovaihe (4) on sulfatointi.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiovaiheeseen (4) syötettyä hapon ja malmin seosta lämmitetään vaiheen alkuosassa. 30

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapon talteenottovaiheessa (5) reagoimaton happo haihdutetaan kuumentamalla happokäsitelty lateriitti normaalipaineessa hapon kiehumispisteeseen.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 hapon talteenottovaiheessa (5) reagoimaton happo haihdutetaan käyttämällä alipainetta.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesiliuotusvaiheesta (6) tuleva liete johdetaan neutralointivaiheeseen ίο (7), jossa rauta saostetaan lietettä neutraloimalla.

14. Patenttivaatimusten 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesiliuotuksessa (6) muodostuva liete johdetaan suoraan ioninvaihto-käsittelyyn (9), jossa ioninvaihtohartsi on selektiivinen nikkelin ja 15 koboltin suhteen.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ioninvaihtokäsittelyn (9) jäteliete johdetaan neutralointiin muiden metallien saostamiseksi. 20

16. Patenttivaatimusten 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesiliuotuksessa (6) muodostuva liete johdetaan sementointi-vaiheeseen (11), jossa arvometallit nikkeli ja koboltti sementoidaan liuoksesta rautapulverin avulla ja erotetaan magneettierotuksella (12) 25 lietteestä.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arvometallien sementoinnin (11) ja magneettierotuksen (12) jälkeen jäteliete johdetaan neutralointiin muiden metallien saostamiseksi. 30

18. Patenttivaatimusten 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happokäsitellyn materiaalin vesiliuotusvaiheeseen (14) syötetään neutralointiainetta raudan saostamiseksi hydroksidina nikkelin ja koboltin pysyessä vesiliukoisina suoloina.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 neutralointiaine on kalkki ja/tai kalkkimaito.

20. Patenttivaatimuksen 1 ja 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotus- ja raudansaostusvaiheen (14) jälkeen suoritetaan nikkelin ja koboltin saostus (16) liuoksesta hydroksidina, sulfidina tai karbo- 10 naattina.

21. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mineraalihappona käytetään rikkihappoa, ja ainakin osa happo-käsitellystä materiaalista johdetaan termiseen käsittelyyn (18), jossa is rautasulfaatit hajotetaan rikin oksideiksi ja hematiitiksi.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikin oksidit johdetaan rikkihappotehtaalle (19) rikkihapon valmistamiseksi, jota happoa käytetään lateriittimalmin happo käsittelyyn. 20

23. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että termisestä käsittelystä (18) tuleva, hematiitin ja vesiliukoiset metallisuolat käsittävä materiaali johdetaan vesiliuotukseen (6). 25