KR20070053211A - Method for nikel and cobalt recovery from laterite ores by reaction with concentrated acid water leaching - Google Patents

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KR20070053211A KR20077002266A KR20077002266A KR20070053211A KR 20070053211 A KR20070053211 A KR 20070053211A KR 20077002266 A KR20077002266 A KR 20077002266A KR 20077002266 A KR20077002266 A KR 20077002266A KR 20070053211 A KR20070053211 A KR 20070053211A
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Abstract

갈철석과 새프롤라이트를 포함하는 라테라이트 광석의 침출을 위한 두 단계 공정으로서, 첫 번째 단계는 광석을 진한 무기산과 혼합 및 반응시키는 것으로 구성되고, 두 번째 단계는 물속의 산/광석 혼합물의 슬러리를 준비하고 혼합물을 니켈과 코발트를 용해하기 위해 침출하는 것을 포함한다. 철은 고체 침출 잔류물에 있는 니켈 및 코발트로부터 철백반석이 아닌 주로 철 이온(II)의 산화물 또는 수산화물 형태로 효과적으로 분리된다.Two-step process for leaching laterite ore, including limonite and saprolite, the first step consists of mixing and reacting the ore with a concentrated inorganic acid and the second step preparing a slurry of acid / ore mixture in water And leaching the mixture to dissolve nickel and cobalt. Iron is effectively separated from nickel and cobalt in solid leach residues, mainly in the form of oxides or hydroxides of iron ions (II) rather than iron alum.

Description

라테라이트 광석으로부터 진한 산과의 반응 및 수침출에 의해 니켈 및 코발트를 회수하는 방법 {METHOD FOR NIKEL AND COBALT RECOVERY FROM LATERITE ORES BY REACTION WITH CONCENTRATED ACID WATER LEACHING}METHODS FOR NIKEL AND COBALT RECOVERY FROM LATERITE ORES BY REACTION WITH CONCENTRATED ACID WATER LEACHING}

관련 출원의 상호참조Cross Reference of Related Application

본 출원은 2004년 6월 28일에 출원된 미국의 가출원 출원 번호 60/583243의 잇점을 주장하며, 상기 출원에서 개시된 내용은 참고자료로서 이하의 본 명세서에 포함된다.This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60/583243, filed June 28, 2004, the disclosure of which is incorporated herein by reference herein.

본 발명의 기술분야FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 니켈-철(nikelferous) 라테라이트 광석의 습식제련법 및 특히 갈철석 부분과 새프롤라이트 부분 양자를 단하나의 공정에 의해 산 침출(acid leaching)하는 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the wet smelting of nickel-ferrous laterite ores and in particular to the acid leaching of both the brown iron and the saprolite portions by a single process.

라테라이트 광석은 열대지방 환경에서 지구표면 또는 표면 가까운 데에 있는 니켈을 함유하고 있는 초고철질(ultramafic) 암석이 지질연대에 걸쳐 본래 산성인 천수(meteoric water)에 의해 풍화되어서 형성된다. 이는 다양한 진흙, 산화물 및 규산염 광물, 니켈 및/또는 코발트가 풍부한 부분으로 구성되어 있어서, 이에 의해서 다른 대다수의 니켈 광물, 황화물 광물 종류와 구별된다. 후자는 전형적으로 철의 황화물인 광물, 니켈 및 코발트, 종종 구리와 적은양의 귀금속(precious metal)으로 구성되며, 지각에서의 고철질-초고철질 자기 관입(mafic-ultramafic magnetic intrusion)과 관련이 있다.Laterite ores are formed by ultramafic rocks containing nickel near the earth's surface or near the surface of the tropics by acidic meteoric water, which is inherently acidic over the geological age. It consists of various mud, oxide and silicate minerals, nickel and / or cobalt-rich portions, thereby distinguishing them from the majority of other nickel and sulfide mineral species. The latter typically consists of the sulfides of iron, nickel and cobalt, often copper and a small amount of precious metals, and are associated with the mafic-ultramafic magnetic intrusion in the earth's crust. .

풍화 과정은 전형적으로 전체 또는 아주 광범위한 표면 근처에서 일어나는 풍화과정의 생성물로 층진 퇴적물을 만들며, 이러한 층은 깊이가 깊어질수록 더 적은 정도로 풍화된 결과물이 되고, 종국적으로 어떤 더 깊은 깊이에서 풍화되지 않은 암석으로 끝난다. 많이 풍화된 층은 주로 매우 잘 나누어진 침철석 안에 미시적으로 분포되어 있는 이에 포함된 니켈의 대부분을 포함하고 있다. 침철석(goethite)은 화학식이 FeOOH인 철 이온(II)의 옥시하이드록사이드(oxyhydroxide)이다. 이 층에 의해 갈철석(limonite)이라는 이름이 지어졌고, 이 층은 전형적으로 많은 양의 철을 포함하고 있다.Weathering processes typically produce layered deposits of weathering processes that occur near the entire or very broad surface, with deeper layers becoming the result of weathering to a lesser extent and ultimately un weathered at any deeper depth. Ends with rocks The highly weathered layer mainly contains most of the nickel contained in the microscopically distributed finely divided goethite. Goethite is an oxyhydroxide of iron ion (II) having the formula FeOOH. This layer was named limonite, which typically contains a large amount of iron.

코발트는 일반적으로 갈철석 층과 관련이 있고, 또한 일반적으로 애브솔레인(absolane) 또는 망간토(manganese wad)라고 불리는 산화된 망간 광물(산화물 및 수산화물을 포함하는 Mn(III) 및/또는 Mn(IV))과 현저하게 관련이 있다.Cobalt is generally associated with a layer of iron ore and is also commonly referred to as absolane or manganese wad, oxidized manganese minerals (Mn (III) and / or Mn (IV including oxides and hydroxides). Significantly related to)).

덜 풍화된 층(들)은, 예를 들면 사문석(serpentine)과 같은 다양한 마그네슘 규산염 광물 내에 포함된 니켈의 증가하는 비율을 포함하고 있다. 사문석은 화학식 이 3MgO*2SiO2*2H2O인 마그네슘의 규산염 광물이다. 사문석 속에서 니켈이 얼마간의 마그네슘을 치환한다고 믿어진다. 마그네슘은 또한 다른 종류의 2가 금속, 예를 들면 철이온(Fe2+)과도 또한 치환될 것이다. 불완전하게 풍화된 구역에서 니켈을 포함하고 있는 많은 다른 규산염 광물이 있을 수 있다. 부분적으로 풍화된, 마그네슘을 많이 포함하고 있는 구역은 주로 새프롤라이트(saprolite) 또는 규니켈석(garnierite)으로 불린다. (“규니켈석”은 또한 특유의 사과빛 연두색의 변하기 쉬운 조성의 마그네슘-니켈 규산염 광물을 묘사하기 위해서 쓰이기도 한다.)The less weathered layer (s) contain an increasing proportion of nickel contained in various magnesium silicate minerals, such as, for example, serpentine. The serpentine is a silicate mineral of magnesium with the formula 3 MgO * 2SiO 2 * 2H 2 O. It is believed that nickel replaces some magnesium in the serpentine. Magnesium will also be substituted with other kinds of divalent metals, for example iron ions (Fe 2+ ). There may be many other silicate minerals containing nickel in incompletely weathered areas. The partially weathered, high magnesium-containing zone is often referred to as saprolite or garnierite. ("Gyu-nickel stone" is also used to describe the magnesium-nickel silicate mineral in its characteristic, apple-green, yellow-green, variable composition.)

어떤 퇴적물에는 전형적으로 갈철석과 새프롤라이트 사이에 위치한, 주로 논트로나이트(nontronite) 점토를 포함하는 다른 구역이 있으며, 논트로나이트 점토는 마그네슘, 철 및 알루미늄, 또한 니켈-철(nikelferous) 일 수 있는 것들의 마그네슘 실리케이트이다. (현)회귀선에 위치하는 대부분의 퇴적물에는, 논트로나이트 구역이 주로 결여되어있다.Some sediments have other zones, typically containing nontronite clay, typically located between amonite and saprolite, which may be magnesium, iron and aluminum, and also nickel-iron (nikelferous). Magnesium silicate of those that are. Most of the sediments located on the (prefecture) return line lack mainly nontronite zones.

또한 풍화된 구역(들)은 광물학적 또는 화학적 조성이 균일한 것이 없으며, 구역들 사이의 경계가 지구 표면에 평행하지 않다는 것을 유념하여야한다. 하지만 일반적으로 라테라이트 퇴적에서 수직으로 1 내지 3m의 거리에 걸쳐 일어나는, 많은 철 및 상대적으로 낮은 마그네슘 함유 광석으로부터, 상대적으로 많은 마그네슘 함량과 비록 변하기 쉽지만 더 낮은 철 함량을 가진 광물로의 꽤 뚜렷한 전이가 있다.It should also be noted that the weathered zone (s) is not uniform in mineralogy or chemical composition, and the boundaries between the zones are not parallel to the earth's surface. However, there is a fairly pronounced transition from much iron and relatively low magnesium containing ores, which generally occurs over a distance of 1 to 3 m vertically in laterite deposits, to minerals with a relatively high magnesium content and a changeable but lower iron content. have.

단지 설명 목적을 위한, 전형적인 갈철석과 새프롤라이트의 화학적 조성은 다음과 같다. For illustrative purposes only, the chemical composition of typical Limonite and Saprolite is as follows.

갈철석 : Ni 1.0∼1.8%, Co 0.05∼0.3%, Fe 35∼50%, Mg 0.2∼3.5% Limonite: Ni 1.0-1.8%, Co 0.05-0.3%, Fe 35-50%, Mg 0.2-3.5%

새프롤라이트: Ni 1.2∼3.5%, Co 0.02∼0.07%, Fe 7∼20%, Mg 10∼20%Saprolite: 1.2 to 3.5% Ni, 0.02 to 0.07% Co, 7 to 20% Fe, 10 to 20% Mg

각각의 구역은 또한 전형적으로 다양한 다른 광물 안에 있는 구리 및 아연 같은 흔적량 농도의 다른 중금속뿐만 아니라, 상당한 농도의 알루미늄, 망간, 및 크롬을 포함한다.Each zone also typically contains significant concentrations of aluminum, manganese, and chromium, as well as trace heavy concentrations of other heavy metals such as copper and zinc in various other minerals.

라테라이트 광석으로부터의 니켈의 회수에 있어서 해결해야할 측면은 니켈 가(nikel values)는 금속을 분리하기위한 화학적 공정을 하기 전에, 선광기술(ore dressing technique)이라고 불리는 물리적인 수단에 의해서는 일반적으로 거의 농축될 수 없다는 점이다. 이것이 라테라이트의 처리를 비싸게 하며, 라테라이트의 처리에 드는 비용을 낮추기 위한 수단이 수십 년간 모색되어왔다.The problem to be solved in the recovery of nickel from laterite ores is that the nickel values are generally almost concentrated by a physical means called the ore dressing technique before the chemical process to separate the metals. It can't be. This makes laterite treatment expensive, and means have been sought for decades to lower the cost of laterite treatment.

또한 갈철석 및 새프롤라이트 광석의 전혀 다른 광물학적 그리고 화학적 조성 때문에, 이들 광석은 주로 동일한 처리 기술로 처리하기 어렵다.In addition, due to the completely different mineralogy and chemical composition of the ore and saprolite ores, these ores are often difficult to process with the same treatment techniques.

하나의 알려진 라테라이트의 산 침출 공정은(처리) 고압 산 침출(HPAL, high pressure acid leaching) 공정이라고 불리는 것이다. (예를 보려면, 1967년 롱맨스 캐나다 사(Longmans Canada Ltd.)가 출판한 조셉 알 볼트( Joseph R. Boldt) 저, “니켈의 승리 : 이의 지질학, 채광 그리고 적출 금속학(The Winning of Nikel : It's Geology, Mining, and Extractive Metallurgy)”의 437∼453면을 참조) 이 공정(처리)은 1950년대 후반에 쿠바의 모아 베이(Moa Bay)에서 처음 도입되었고, 추가적인 공장은 1990년대 후반에 호주 서부에 세워졌다.One known laterate acid leaching process is called high pressure acid leaching (HPAL). (For example, see Joseph R. Boldt, published by Longmans Canada Ltd. in 1967, “The Victory of Nickel: Its Geology, Mining and Extraction Metallography. It's Geology, Mining, and Extractive Metallurgy. ”This process was first introduced in Cuba's Moa Bay in the late 1950s, with an additional plant in Western Australia in the late 1990s. Was built in.

이 공정은 고온, 전형적으로는 250℃, 및 고압에서(관련된 증기압은 250℃에서 대략 570psi) 황산 침출을 이용한다. 이 온도에서 광석속의 니켈-철(nikelferous) 광물은 거의 완전히 녹는다. 녹아든 철은 적용된 높은 온도에서, 빠르게 적철석(hematite, Fe2O3)로 침전되는데, 이는 상기 화합물은 이 온도에서 아주 약간만이라도 산성인 용액에서 주로 불용성이기 때문이다. 니켈은 용액에 남아있고 냉각된 후에, 철을 포함하고 있는 침출 잔류물은 소위 역류식 상층액분리회로(CCD, counter-current decantation circuit) 라고 불리는 일련의 세척 점증제(wash thickner)로 농밀화 되어서, 니켈을 포함하고 있는 용액으로부터 분리된다. 이리하여 침출 공정에 있어서 주요한 목적인 니켈을 철로부터 분리하는 것이 달성된다. This process utilizes sulfuric acid leaching at high temperatures, typically 250 ° C., and at high pressures (related vapor pressure is approximately 570 psi at 250 ° C.). At this temperature, the nickel-iron minerals in the ore are almost completely dissolved. Molten iron quickly precipitates in hematite (Fe 2 O 3 ) at the high temperature applied, since the compound is mainly insoluble in solutions which are only slightly acidic at this temperature. After the nickel remains in solution and cooled, the leaching residue containing iron is concentrated by a series of wash thickners called the counter-current decantation circuit (CCD). It is separated from the solution containing nickel. Thus, separation of iron from nickel, which is the main purpose in the leaching process, is achieved.

고압 산 침출(HPAL) 공정의 가장 큰 단점은 이것이 복잡한 고온의 오토클레이브(autoclave)와 설치 및 유지하기 양자가 다 비싼 연결된 장치를 필요로 한다는 점이다. 게다가 고압 산 침출 공정은, 고온에서는 황산에 의해 제공되는 대부분의 황산염 이온이 중황산염 이온(bisulfate, HSO4 -)으로 묶여 있기 때문에, 광석의 철이 아닌 금속 함유물을 녹이는데 화학양론적으로 필요한 것 보다 많은 황산을 소비한다. 다시 말하면, 황산(H2SO4)은 고온에서 단지 한 개의 수소이온(H+)만을 떼어내어 내놓는다. 침출 액체의 냉각 및 중화 도중에 중황산염 이온은 황산염(SO4 2 -)과 또 다른 수소이온으로 분해된다. 따라서 후자 수소이온(산)은 침출에 완전히 이용 되지 않고, 예를 들면 석회암(석)으로 중화되어야 할 여분의 황산으로 된다. The main disadvantage of the high pressure acid leaching (HPAL) process is that it requires complex high temperature autoclaves and connected devices that are both expensive to install and maintain. In addition, the high-pressure acid leaching step, a high temperature, most of the sulphate ions are sulfate ions (bisulfate, HSO 4 -) of which is provided by sulfuric acid, because it is enclosed in, to melt the metal compound other than iron ore that required stoichiometrically Consumes more sulfuric acid. In other words, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) removes only one hydrogen ion (H + ) at high temperature. During the cooling and neutralization of the leach liquid, bisulfate ions decompose into sulfates (SO 4 2 ) and another hydrogen ion. The latter hydrogen ions (acids) are therefore not fully utilized for leaching, for example, as excess sulfuric acid to be neutralized with limestone (stone).

고압 산 침출 공정의 또 다른 단점은, 새프롤라이트의 존재가 마그네슘을 새프롤라이트로부터 침출하는데서 기인하는, 황산 소비의 크고 종종 비경제적인 증가를 야기하기 때문에, 주로 갈철석 타입의 주입물을 다루는 데에 한정된다는 것이다. 이는 상술한 고온에서 중항산염의 “변화” 문제를 더욱 악화시킨다. Another drawback of the high pressure acid leaching process is the handling of predominantly ironite type infusions, since the presence of saprolite leads to a large and often uneconomical increase in sulfuric acid consumption, which results from leaching magnesium from saprolite. It is limited. This further exacerbates the problem of “change” of the biacid salt at the high temperatures described above.

U.S. Pat. No. 4,097,575 에서는 황산에 대한 반응을 더 빠르게 하기 위해 약 820℃ 이하에서 광석을 세게 가열하고, 그리고 나서 갈철석 광석의 압력 침출(pressure leaching)이 일어나는 오토클레이브에서 방출된 과량의 산을 중화하기 위해서 로스터 하소(roaster calcine)를 사용하는 것으로 구성된 고압 산 침출 공정의 발전에 대해 기재하고 있다. 새프롤라이트 광석에 포함되어있는 니켈은 중화과정에서 대부분 녹는다. 이 공정의 보고된 장점은 이것이 갈철석의 압력 침출 도중에 첨가된 황산을 더 잘 이용하며, 오토클레이브가 방출한 액체를 처리하기 위한 석회석 또는 다른 비싼 중화제의 소비를 줄이고, 전형적인 니켈 라테라이트 광석본체(orebody)의 갈철석과 새프롤라이트 부분 둘 모두를 처리하는 능력을 달성하였다는 것이다. 이 공정의 단점은 갈철석을 침출하기위해서 값비싼 오토클레이브를 여전히 필요로 하며, 자본과 작동 비용 양자 모두가 비싼 새프롤라이트 광석을 세게 가열하는 공정을 필요로 한다는 것이다.U.S. Pat. No. At 4,097,575 roasters were calcined to harden the ore at about 820 ° C. or lower to speed up the reaction to sulfuric acid, and then to neutralize excess acid released from the autoclave where pressure leaching of the iron ore occurs. The development of a high pressure acid leaching process consisting of using roaster calcine) is described. Nickel in the saprolite ore is mostly dissolved during the neutralization process. The reported advantage of this process is that it makes better use of sulfuric acid added during the pressure leaching of the iron ore, reducing the consumption of limestone or other expensive neutralizing agents for treating liquids emitted by the autoclave, and the typical nickel laterite orebody. Has achieved the ability to process both the limestone and saprolite portions of. The disadvantage of this process is that it still requires an expensive autoclave to leach the iron, and both capital and operating costs require a hard heating of the expensive saprolite ore.

U.S. Pat. No. 4,097,575에서 기술되고 있는 공정에 대한 그 이상의 발전이 U.S. Pat. No. 6,379,636 B2에 기재되고 있으며, 여기에서는 새프롤라이트를 세게 가열하는 단계가 삭제되었고 오토클레이브의 배출 용액 속에 있는 여분의 산을 중 화하기위해서 새프롤라이트의 가공되지 않은 형태가 사용된다. 게다가 침출될 수 있는 새프롤라이트의 양을 증가시키는데 사용되기 위해서 더 많은 산이 첨가될 수 있다. 하지만 이 공정은 아직도 값비싼 오토클레이브의 사용을 필요로 한다. U.S. Pat. No. Further developments to the process described in 4,097,575 are described in U.S. Pat. Pat. No. 6,379,636 B2, in which the step of hard heating of the saprolite has been eliminated and the raw form of saprolite is used to neutralize the excess acid in the exit solution of the autoclave. In addition, more acid can be added to be used to increase the amount of saprolite that can be leached. However, this process still requires the use of expensive autoclaves.

상기 기재한 압력 침출의 단점을 제거한, 단지 대기압 하에서 산 침출(acid leaching)을 이용하는 몇 가지 공정 또한 기재되어있다. U.S. Patent No. 3,793,432는 끓는점에서 또는 그 이하에서 광석을 황산과 반응시키고, 녹아있는 철의 침전이 암모늄, 나트륨, 칼륨 또는 리튬 이온과 같은 응집제(precipitating reagent)의 첨가에 의해서 달성되는 라테라이트 광석용 대기 침출(atmospheric leaching) 공정이 기재되어 있다. 명백하게 기재되어 있지는 않지만 주입물 광석의 높은 철 함량과 낮은 마그네슘 함량에 의해 증명되듯이, 명세서에서 언급된 모든 실시예는, 갈철석 광석을 샘플로 사용하였다. 이 공정은 압력 침출의 단점을 극복하기는 했으나, 다른 단점을 가지고 있다. 먼저 철의 침전은 시간이 흐르면 황산을 방출하는 열역학적으로 불안정한 철의 화합물인 철백반석(jarosite) 화합물이 될 것이고, 따라서 환경 문제를 유발한다. (비록 철백반석이 명백히 언급되어 있지는 않지만, 당해 분야의 기술자에게 철백반석이 그 실시예의 조건 하에서 침전될 것이라는 것은 명백하다.) 철백반석은 3몰의 철마다 2몰의 황산염을 함유하고 있고, 그러므로 이 화합물은 필요한 황산염 이온을 제공하기위한 황산의 상당한 과량 소비를 나타낸다. Several processes have also been described which use acid leaching under atmospheric pressure, eliminating the disadvantages of pressure leaching described above. U.S. Patent No. 3,793,432 reacts ore with sulfuric acid at or below its boiling point, and atmospheric leaching for laterite ores, where precipitation of dissolved iron is achieved by the addition of precipitating reagents such as ammonium, sodium, potassium or lithium ions. ) Process is described. Although not explicitly described, as demonstrated by the high iron content and low magnesium content of the implant ore, all examples mentioned in the specification used amonite ore as a sample. Although this process overcomes the disadvantages of pressure leaching, it has other disadvantages. First, precipitation of iron will become a jarosite compound, a thermodynamically unstable compound of iron that releases sulfuric acid over time, thus causing environmental problems. (Although iron is not explicitly mentioned, it is obvious to the person skilled in the art that iron is to be precipitated under the conditions of the examples.) Iron is contained 2 moles of sulfate every 3 moles of iron, and therefore This compound exhibits a significant excess consumption of sulfuric acid to provide the required sulfate ions.

두 번째로, 광석으로부터 니켈의 추출은 명백하게 상대적으로 낮다. 추출이 명백하게 언급되어 있지는 않지만, 잔류물의 니켈 함량과, 철백반석은 원래 광석보 다 철의 퍼센트가 더 낮고 모든 철은 실질적으로 잔류물에 남아있기 때문에 잔류물이 원 광석보다 반드시 무게가 많이 나간다는 사실에 의하면, 니켈 추출은 일반적으로 60∼65% 범위에 있다. 세 번째로, 4∼5일 이라는 매우 긴 침출 시간을 필요로 한다. 네 번째로, 탄산염 칼륨, 탄산염 나트륨과 같은 상대적으로 비싼 철 응집제를 첨가할 필요가 있다. Secondly, the extraction of nickel from the ore is clearly relatively low. Although extraction is not explicitly mentioned, the nickel content of the residue, and that the iron is found to be heavier than the raw ore because the iron is lower in percent of iron than the original ore and all iron remains in the residue substantially. In fact, nickel extraction is generally in the range of 60-65%. Thirdly, very long leaching times of 4 to 5 days are required. Fourth, it is necessary to add relatively expensive iron flocculants such as potassium carbonate and sodium carbonate.

U.S. Patent Nos. 6,261,527 B1 과 6,680,035 B2는 먼저 갈철석 광석이 강산으로 “완전히” 침출되고, 즉 니켈과 철 양자 모두 침철석으로부터 충분히 녹아나오고, 그리고 나서 철백반석 응집제의 첨가에 의해서 철이 철백반석으로 동시적으로 침전되면서, 결과적인 갈철석 침출 슬러리에서 새프롤라이트 광석이 침출되는, 또 다른 대기압 하의 침출 공정을 기재하고 있다. 이 공정 또한 광석의 갈철석과 새프롤라이트 부분의 개별적인 채광과 준비를 필요로 하는 철백반석이 생산되고, 갈철석에 대한 새프롤라이트 비율의 좁은 범위에만 한정된다는 단점을 가지고 있다. 단점 중 후자는 효과적으로 침출될 수 있는 새프롤라이트의 양은 갈철석 침출 용액속의 철(II) 이온의 양에 의해 결정된다는 사실 때문이다.U.S. Patent Nos. 6,261,527 B1 and 6,680,035 B2 are the first result of the leaching of ore into the strong acid “completely” leaching into the acid, ie both nickel and iron are sufficiently melted from the goethite, and then the iron is simultaneously precipitated into the iron ore by the addition of the iron alum. Another atmospheric leaching process is described, in which saprolite ore is leached in a typical limonite leaching slurry. This process also has the disadvantage that iron ore is produced, which requires separate mining and preparation of the ore and the saprolite portion of the ore, and is limited only to a narrow range of the saprolite ratio to the ore. The latter is due to the fact that the amount of saprolite that can be effectively leached is determined by the amount of iron (II) ions in the limonite leaching solution.

WO 03/093517 A1은 나트륨, 칼륨 및 암모늄 같은 철백반석이 형성되게 하는 이온 첨가의 제거와 철을 철백반석이 아닌 침철석과 같은 화합물로 침전되도록 하는 것으로 구성된 상기 공정에 대한 발전을 기재하고 있다. 이 공정은 철백반석의 단점은 극복하였지만, 황산의 소비가 언급된 실시예에서 광석 1톤당 0.59 내지 0.87 톤이며, 언급된 실시예 11개 중 9개의 실시예에서 1톤의 광석에 대해 0.72톤 이상이다.WO 03/093517 A1 describes the development of this process consisting of the removal of ionic additions which lead to the formation of iron alum, such as sodium, potassium and ammonium and the precipitation of iron with compounds such as goethite rather than iron alum. This process overcomes the shortcomings of iron ore, but the consumption of sulfuric acid is 0.59 to 0.87 tonnes per tonne ore in the examples mentioned, and more than 0.72 tonnes for 1 tonne ore in nine of the 11 examples mentioned. to be.

U.S. Patent Nos. 6,261,527 B1과 6,680,035 B2 와 WO 03/093517 A1에 기재된 공정은, 사문석(serpentine)과 같은 전형적인 새프롤라이트 광물보다 침철석이 산침출에서 더 다루기 힘들다는 사실에 기초했다. 이는 다른 연구자들에 의해 입증되었다. (예를 들면 , 존 에이취 캔터포드(John H. Canterford)의 “몇몇 호주 니켈-철 라테라이트의 대기압하에서 황산에 의한 침출(Leaching of some Australian Nikeliferous laterites with Sulfuricacid at atmospheric pressure)”, Proc. Australasian Inst. Min. metall., 265면 (1978). 19-26; 엔 엠 라이스(N.M. Rice) 와 엘 더블유 스트롱(L.W. Strong)의 “염산 속에서 라테라이트 니켈 광석의 침출,” 계간 캐나다 금속공학(Canadian Metallurgical Quarterly) 13(3), 485-493; 및 U.S. Patent No. 5,571,308의 도 5를 볼 것.) 따라서 동시적으로 철의 침전이 일어나는 침출의 두 번째 단계에서는 단지 새프롤라이트만이 효과적으로 쓰일 수 있다. 이는 용액의 산도가 철백반석의 침전을 가능하게 하기 위해서 반드시 상대적으로 낮아야 하며, 그리고 침철석 또는 철 이온(II)의 다른 수화 생성물의 침전을 가능하게 하기위해서는 더 낮아야만 하기 때문이다. 갈철석에 함유된 침철석은 이런 조건 하에서 매우 느리게 침출될 것이다. 따라서 갈철석(주로 침철석)은 상대적으로 산의 농도가 높고, 철과 니켈 양자 모두가 용매로 나와 있는 시작 단계에서 침출된다.U.S. Patent Nos. The processes described in 6,261,527 B1 and 6,680,035 B2 and WO 03/093517 A1 were based on the fact that goethite is more difficult to handle in acid leaching than typical saprolite minerals such as serpentine. This was demonstrated by other researchers. (See, for example, John H. Canterford, “Leaching of some Australian Nikeliferous laterites with Sulfuricacid at atmospheric pressure”, Proc. Australasian Inst. Min. Metall., P. 265 (1978) .19-26; “Leaking of laterite nickel ores in hydrochloric acid,” by NM Rice and LW Strong, Canadian Metallurgical Quarterly. 13 (3), 485-493; and Figure 5 of US Patent No. 5,571,308.) Therefore, only saprolite can be effectively used in the second stage of leaching, in which iron precipitation occurs simultaneously. This is because the acidity of the solution must be relatively low in order to enable precipitation of iron ore, and lower in order to enable precipitation of goethite or other hydration products of iron ions (II). The goethite contained in the limestone will leach very slowly under these conditions. Thus, galmonite (primarily goethite) is leached at the beginning with relatively high concentrations of acid and both iron and nickel as solvents.

U.S. Pat. No. 3,244,513은 주로 갈철석 종류(철>25%로 정의 됨)의 라테라이트 광석을 한정된 물의 존재 하에서 진한 황산과 섞고, 그리고나서 니켈, 코발트, 마그네슘 및 망간이 철에 대해서 선택적으로 황산화(sulfation)되게 하기 위해서, 혼합물을 약 500∼725℃에서 세게 가열하는 공정을 기재하고 있다. 그 후의 수침출(water leaching)은 용액으로의 니켈과 코발트의 높은 추출과 철의 낮은 추출을 낳는다. 이 공정의 장점은 침출에 영향을 주는 비싼 오토클레이브를 필요로 하지 않는다는 점이다. 주요한 단점은 고비용의 세게 가열하는 단계를 필요로 한다는 점이다. U.S. Pat. No. 3,244,513 are mainly used to mix laterite ores of the Limonite species (defined as iron> 25%) with concentrated sulfuric acid in the presence of limited water, and then to allow nickel, cobalt, magnesium and manganese to be selectively sulfated for iron. The process of heating a mixture vigorously at about 500-725 degreeC is described. Subsequent water leaching results in high extraction of nickel and cobalt and low extraction of iron into the solution. The advantage of this process is that it does not require expensive autoclaves to affect leaching. The main disadvantage is the need for expensive, hard heating steps.

U.S. Pat. No. 4,125,588은 세게 가열하는 단계가 생략되고, 그리고 상당량 물의 부존재하에서 광석이 먼저 진한 황산과 섞이는, 조심스럽게 조절된 방식으로 광석과 진한 황산을 섞고, 그리고나서 광석의 황산화를 시작시키기 위해 조절된 양의 물을 첨가하고, 그리고나서 마지막으로 혼합물을 추가적인 양의 물로 침출시키는 것들을 제외하고, U.S. Pat. No. 3,244,513에서 기재되어 있는 것과 비슷한 공정이 기재되어 있다. 이 공정의 장점은 이것이 U.S. Nos. 3,244,513에서 필요로 하는 세게 가열하는 단계를 제거했다는 점이다. 하지만 이 공정 또한 중대한 단점을 가지고 있다. U.S. Pat. No. 4,125,588 eliminates the hard heating step, and mixes the ore and the concentrated sulfuric acid in a carefully controlled manner, in which the ore first mixes with the concentrated sulfuric acid in the absence of a significant amount of water, and then adjusts the amount in order to initiate the sulfidation of the ore. US except for adding water and then finally leaching the mixture with an additional amount of water Pat. No. A process similar to that described in 3,244,513 is described. The advantage of this process is that this is U.S. Nos. 3,244,513 eliminates the hard heating step required. However, this process also has significant disadvantages.

하나의 단점은 사용되는 광석은 1% 이하의 수분을 함유해야 하며, 이는 대부분의 경우 본래 라테라이트 광석의 수분 함유량은 20% 또는 그 이상 이므로, 광석이 건조되어야 한다는 것을 의미한다. 두 번째 단점은 이 공정이 상기 특허에서 언급된 모든 실시예에서(>90%의 철 추출) 예증된 것처럼, 철에 대한 니켈의 선택적인 용해를 제공하지 않는다는 점이다. 용액에서 니켈을 철로부터 분리하는 것은 일반적으로 추가적인 니켈의 손실을 낳는다. One disadvantage is that the ore used must contain up to 1% moisture, which means that in most cases the ore must be dried, since the moisture content of laterite ores is 20% or more. A second disadvantage is that this process does not provide for selective dissolution of nickel to iron, as exemplified in all the examples mentioned in the patent (> 90% iron extraction). Separation of nickel from iron in solution generally results in the loss of additional nickel.

게다가, 이 공정은 “많은 양의 마그네시아(magnesia)와 규토(silica)”를 함유한 광석, 즉 새프롤라이트 또는 규니켈 광석에만 적용이 가능하다. 모든 실시예에서 정확한 광석의 조성은 언급되지 않았지만, 철보다 3 내지 4배 많은 마그네슘이 함유되어 있다는 정보는 갈철석 광물(철/마그네슘 비율이 무게로 대략 10 내지 90)이 고려되지 않았다는 것을 명백히 나타낸다. 게다가 상기 공정에서 산의 소비는 광석 1톤당 황산 0.9내지 1.1톤으로 매우 높다. In addition, this process is only applicable to ores containing “high amounts of magnesia and silica”, ie saprolite or silica. The exact composition of the ore was not mentioned in all examples, but the information that contains 3-4 times more magnesium than iron clearly indicates that no iron ore minerals (iron / magnesium ratio by weight approximately 10 to 90) were taken into account. In addition, the acid consumption in this process is very high, ranging from 0.9 to 1.1 tonnes of sulfuric acid per tonne of ore.

U.S. Patent No. 3,093,559에는 상대적으로 진한 황산(대략 25 내지 50%의 황산으로부터)으로 라테라이트 광석을 처리하는 다른 공정이 기재되어 있다. 상기 공정에서는 철을 포함한 대부분 또는 모든 금속 내용물의 황산화를 일으키기 위해서, 충분한 양의 산이 첨가된다. 그다음 침출된 용액을 증발시켜 건조시킴으로써 철을 니켈로부터 분리하고, 그 결과물인 염(salt)을, 철을 적철석(hematite)으로 변환시키기 위해서 975 내지 1,050℉에서 세게 가열한다. 이어서 하소(calcine)를 침출하면 니켈은 용액으로 나오고 철은 잔류물에 남는다. 상술한 다양한 공정처럼 고온의 세게 가열하는 공정을 필요로 하는 것이 상기 공정의 중요한 단점이다. U.S. Patent No. 3,093,559 describes another process for treating laterite ores with relatively concentrated sulfuric acid (from approximately 25-50% sulfuric acid). In this process, a sufficient amount of acid is added to cause sulfation of most or all of the metal content, including iron. The leached solution is then evaporated to dryness to separate iron from nickel, and the resulting salt is heated vigorously at 975 to 1,050 ° F. to convert iron to hematite. Subsequent leaching of calcine causes nickel to come out of solution and iron to remain in the residue. An important disadvantage of the process is that it requires a high temperature hard heating process, such as the various processes described above.

U.S. Patent No. 2,899,300에는 수분 있는 라테라이트 광석을 진한 황산으로 처리하고, 그리고나서 광석 속의 금속을 용해시키기 위한 수침출 전에 그 혼합물을 100℃ 와 150℃ 사이에서, 바람직하게는 125℃에서, 구워서(baking) 건조시키는 공정이 기재되어 있다. 굽는 단계는 광석/산 혼합물에 포함된 물을 증발시키기 위해서 상당량의 열에너지를 필요로 하기 때문에 주요한 단점이다. 게다가 명세서에 주어진 실시예에서 예증된 것처럼, 각각 ~77% 과 53%로, 니켈 용출은 상대적으로 낮은 반면 철의 용출은 상대적으로 높다. 니켈 추출은 보고에 따르면 첫 단계에서 추 가적인 황산을 잔류물에 첨가하고, 황산화(surfation)와 수침출하는 두 번째 단계를 수행함으로써 증가될 수 있으나, 이는 공정에 복잡성이 추가되고 상기 공정에서 달성한 철/니켈 분리를 향상시키지 않을 것이다. U.S. Patent No. 2,899,300 processes moisture laterite ores with concentrated sulfuric acid and then bakes and drys the mixture between 100 ° C. and 150 ° C., preferably at 125 ° C., prior to water leaching to dissolve the metals in the ores. This is described. The baking step is a major drawback because it requires a significant amount of thermal energy to evaporate the water contained in the ore / acid mixture. Furthermore, as exemplified in the examples given in the specification, with ~ 77% and 53% respectively, nickel dissolution is relatively low while iron dissolution is relatively high. Nickel extraction can be reportedly increased by adding additional sulfuric acid to the residue in the first step, followed by a second step of sulfation and water leaching, but this adds complexity to the process and It will not improve the iron / nickel separation achieved.

U.S. Patent No. RE 37,251에는 할로겐 이온, 예를 들면 염소이온과 함께 중황산염과 황산염 이온의 산성 용액과 산소를 사용하여 ,니켈 라테라이트 광석을 포함한 구리(I)가 아닌 광석과 정광(concentrate)의 압력 침출 공정이 기재되어 있다. 명세서에 의하면 필요한 온도와 압력은 225℃, 450psig O2이다. 만일 225℃에서 증기압이 대략 370psi라면, 총 압력은 820psig 범위에 들어갈 것이다. 이러한 조건은 고압 산 침출 조건과 꽤 비슷하고, 따라서 상술한 값비싼 고압력 오토클레이브 시스템의 사용을 필요로 할 것이다.US Patent No. RE 37,251 describes a pressure leaching process for ores and concentrates, not copper (I), including nickel laterite ores, using an acidic solution of bisulfate and sulfate ions with halogen ions such as chlorine ions and oxygen. It is. According to the specification required temperature and pressure is 225 ℃, 450 psig O 2 . If the vapor pressure at 225 ° C. is approximately 370 psi, the total pressure will be in the range of 820 psig. These conditions are quite similar to the high pressure acid leaching conditions and would therefore require the use of the expensive high pressure autoclave system described above.

본 발명의 목적은 상기 알려진 공정의 단점을 제거하고 완화시키는 것이다. 니켈과 코발트의 높은 추출과 매우 낮은 궁극적 철의 추출을 달성하면서도, 여하의 광석 타입의 후속하는 분류 없이, 대기압 또는 낮은 압력 조건에서, 전형적인 라테라이트 광석본체의 벌크 채광(bulk mining)에 의해 생산되는, 갈철석과 새프롤라이트 광석 혼합물의 산 침출 공정을 제공하는 것 또한 목적이다. It is an object of the present invention to obviate and mitigate the disadvantages of the known process. Produced by bulk mining of typical laterite ore bodies at atmospheric or low pressure conditions, without subsequent classification of any ore types, while achieving high extraction of nickel and cobalt and very low ultimate iron extraction. It is also an object to provide an acid leaching process of a mixture of limonite and saprolite ore.

발명의 간단한 요약 Brief summary of the invention

본 발명은 광석을 진한 무기산(mineral acid)과 혼합하여 반응 시키는 것으로 구성된 첫 단계와, 물속에서 산/광석의 슬러리 혼합물을 제조하고 혼합물을 침출하여 니켈과 코발트를 분리하는 것으로 구성된 두 번째 단계의 두 단계 공정을 통해, 전형적인 니켈 라테라이트 퇴적물의 벌크 채광으로부터 생산 될 수 있는, 갈철석과 새프롤라이트 광석으로부터 니켈과 코발트의 능률적인 침출 공정을 제공한다. 철은 고체 침출 잔류물 속의 니켈과 코발트로부터 철백반석이 아닌, 주로 철 이온의 산화물이나 수산화물로서 효과적으로 분리된다. The present invention comprises the first step consisting of reacting ore with concentrated mineral acid and the second step consisting of preparing a slurry mixture of acid / ore in water and leaching the mixture to separate nickel and cobalt. The stepping process provides an efficient leaching process of nickel and cobalt from amonite and saprolite ores, which can be produced from the bulk mining of typical nickel laterite deposits. Iron is effectively separated from nickel and cobalt in solid leach residues, mainly as oxides or hydroxides of iron ions, but not iron-platite.

이 공정은 또한 수침출하기에 앞서서 혼합된 광석과 산의 양생(curing)을 포함할 수 있고, 광석은 산과 혼합 및 반응시키기에 전에 먼저 부수어진다. 바람직하게는 새프롤라이트는 따로 부수고 그리고 나서 갈철석과 혼합한다. 더욱 바람직하게는, 산은 먼저 갈철석과 혼합하고 그리고 후속적으로 새프롤라이트를 가한다.This process may also include curing of the mixed ore and acid prior to water leaching, and the ore is first broken before mixing and reacting with the acid. Preferably the saprolite is broken apart and then mixed with limonite. More preferably, the acid is first mixed with limonite and subsequently saprolite is added.

물로 침출하는 것은 다소 상승시킨 온도에서 유리하게 수행된다. 대기압하 침출을 위해서 온도는 바람직하게는 90 - 150℃의 범위 안에 든다. 택일적으로 더 빠른 침출 시간은 약 150℃까지의 온도의 오토클레이브 안에서의 침출로 얻어질 수 있다. 대응하는 압력은 약 70psia까지이고, 침출 온도에서의 포화된 증기압과 대략 동일하다.Leaching with water is advantageously carried out at somewhat elevated temperatures. For leaching under atmospheric pressure the temperature is preferably in the range of 90-150 ° C. Alternatively faster leaching times may be obtained by leaching in an autoclave at temperatures up to about 150 ° C. The corresponding pressure is up to about 70 psia and is approximately equal to the saturated vapor pressure at the leaching temperature.

사용되는 산은 바람직하게는 황산, 염산 또는 질산 중에서 선택되고, 더욱 바람직하게는 황산이다. 또한 여하의 이러한 산(들)의 혼합물도 사용될 수 있다.The acid used is preferably selected from sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid, more preferably sulfuric acid. Mixtures of any of these acid (s) can also be used.

유리하게는, 이산화 황(sulfur dioxide), 황화수소(hydrogen sulfide), 가용성 중아황산염(bisulfite) 및 아황산염(sulfite) 화합물, 또는 가용성 철(II) 이온 화합물 같은 환원제가 수침출하는 도중에 코발트의 용출을 증가시키기 위해서 첨가된다.Advantageously, cobalt elution is increased during water leaching by reducing agents such as sulfur dioxide, hydrogen sulfide, soluble bisulfite and sulfite compounds, or soluble iron (II) ionic compounds. To be added.

본 발명의 공정은 고가의 고압 오토클레이브를 회피하고 철백반석 화합물의 생산을 줄인다. 몇 가지 구체화에서, 이는 또한 따로 채광하고 갈철석과 새프롤라이트의 광석 타입을 따로 분리하여 처리할 필요가 없게 하고, 이는 넓은 범위의 갈철석에 대한 새프롤라이트 비율의 광석에 대한 처리를 할 수 있게 한다. The process of the present invention avoids costly high pressure autoclaves and reduces the production of albite compounds. In some embodiments, this also eliminates the need for mining separately and processing the ore types of amonite and saprolite separately, which makes it possible to treat the ore of the saprolite ratio for a wide range of amonite. .

본 발명이 15% 이하의 철 추출과 함께, 적어도 약 80%의 니켈 추출 및 95% 또는 그 이상의 코발트 추출을 달성할 수 있음이 밝혀졌다.It has been found that the present invention can achieve at least about 80% nickel extraction and 95% or more cobalt extraction with up to 15% iron extraction.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은 고체 침출 잔류물 속의 광석에 포함된 대부분의 철을 제외하고, 니켈-철 라테라이트 광석으로부터의 니켈 및 코발트 추출용 향상된 공정을 제공한다. 본 공정은 새프롤라이트 광석으로부터 갈철석 광석을 우선적으로 분리하는 것을 필요로 하지 않고, 두 타입 광석의 혼합물을 처리할 수 있다. 하지만, 갈철석과 새프롤라이트 광석을 따로 채광하기 편리한 경우, 먼저 산을 갈철석 광석과 직접 반응시킴으로써 높은 니켈 추출을 달성 할 수 있다.The present invention provides an improved process for extracting nickel and cobalt from nickel-iron laterite ores, except for most of the iron contained in the ores in the solid leach residues. The process does not require preferential separation of the iron ore ore from the saprolite ore and can treat a mixture of the two types of ores. However, if it is convenient to mine the iron and the saprolite ores separately, high nickel extraction can be achieved by first reacting the acid directly with the iron ore.

도 1을 참조하면, 갈철석과 새프롤라이트의 혼합물로 구성되는 채광중의 라테라이트 광석은 먼저 큰 사이즈가 약 5 내지 10mm되게 부수어진다. 부수어진 광석은 다음으로 흙이기는 기계(pug mill)와 같은 적절한 장치 안에서, 황산, 염산, 질산, 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 진한 무기산과 혼합된다. 전형적으로 채광중의 상태에서 상당량의 자유 수분을 포함하고 있는 광석을, 진한 산을 첨가하기에 앞서 건조시키는 것은 필요하지 않다. Referring to FIG. 1, laterite ore in mining consisting of a mixture of amonite and saprolite is first broken into large sizes of about 5 to 10 mm. The broken ore is then mixed with a concentrated inorganic acid selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or mixtures thereof in a suitable apparatus such as a pug mill. It is not necessary to dry the ore, which typically contains a significant amount of free water in the state of mining, before adding the concentrated acid.

첨가되는 산의 양은 광석속의 가용성의 철-아닌 금속, 즉 후속의 침출 단계 동안 광석 속의 대부분의 니켈, 코발트, 마그네슘, 알루미늄, 구리, 아연 그리고 적은 양의 크롬을(하지만 철은 아님) 적어도 화학양론적으로 녹이는데 필요한 양이다. 후속의 침출 단계에서의 어느 정도 자유로운 산도를 제공하여 적은 일부의 철을 침출하기 위해서, 그리고 니켈과 코발트의 최대한의 침출을 확실하게 하기 위해 산이 조금 과량 첨가된다. 산의 첨가는 광석 슬러리로부터의 최종적인 철 침출이 최소화되는 것을 확실하게 하는 데에 한정된다. 몇몇 경우에 마그네슘 및 알루미늄의 일부가 녹지 않을 수 있고, 이는 정확한 산의 첨가를 결정하는 데에 고려되어야 한다. The amount of acid added is at least a stoichiometric amount of soluble iron-non-metals in the ore, ie most nickel, cobalt, magnesium, aluminum, copper, zinc and small amounts of chromium (but not iron) in the ore during subsequent leaching steps. It is the amount needed to dissolve it theoretically. A slight excess of acid is added to provide some free acidity in the subsequent leaching step to leach a small fraction of iron and to ensure maximum leaching of nickel and cobalt. The addition of acid is limited to ensuring that the final iron leaching from the ore slurry is minimized. In some cases some of the magnesium and aluminum may not melt, which must be taken into account in determining the correct addition of acid.

산을 혼합하는 공정 동안에 물을 첨가하는 것은 광석 광물과 반응하기위한 최고 농도의 산을 제공하는 것이 가능한 정도까지 최소화 된다. 물의 첨가는 단지 만일 광석/산의 혼합물이 굳어져서 완전히 섞일 수 없거나 또는 쉽게 다루어 질 수 없는 경우에만 필요하다. 수분 있는 광석에 진한 산의 첨가는 혼합물의 온도를 물의 끓는점 까지, 또는 그 이상까지 올려주고 물의 상당한 증발을 불러일으키는 상당량의 열을 생성한다. 액체 페이스트와 같은 산/광석 혼합물의 농도를 조절하기 위해서, 필요하다면, 추가적인 물이 혼합시키는 공정 동안에 첨가될 수 있다. 만일 물이 전혀 첨가되지 않으면, 광석의 수분 함유량과 생성되는 열의 총량에 따라, 건조한 가루의 반응 생성물을 형성 시킬 수도 있다.(액체 페이스트와 건조하고 가루인 물질의 중간체인, 더 다루기 힘든, 뻣뻣하고 토피(toffee) 같은 혼합물이 생성될 수도 있다.) The addition of water during the acid mixing process is minimized to the extent that it is possible to provide the highest concentration of acid for reaction with the ore minerals. The addition of water is only necessary if the mixture of ore / acid hardens and cannot be mixed thoroughly or easily handled. The addition of concentrated acids to moist ores generates a significant amount of heat that raises the temperature of the mixture to or above the boiling point of the water and causes significant evaporation of the water. To adjust the concentration of the acid / ore mixture, such as the liquid paste, additional water may be added during the mixing process if necessary. If no water is added at all, depending on the moisture content of the ore and the total amount of heat generated, it may form a dry powdered reaction product (a more difficult, more difficult, stiff, intermediate between liquid paste and dry, powdery material). Mixtures such as toffees may be produced.)

이상적으로, 혼합물은 쉬운 취급을 허용하는 액체-페이스트의 농도 또는 건조한 가루의 상태를 가질 것이다. 결과적으로 생긴 산/광석 혼합물(blend) 또는 “이긴 흙(pug)"은 주변 기온에서 충분한 시간동안 "양생(cure)"될 수 있어서 무기산과 광석의 광물 성분과의 충분한 반응이 가능하게 될 수 있다. 이는 이긴 흙을 준비된 스며들지 않는 패드(pad) 위에 비축(stockpiling)하는 것 및 물질을 회수하여 공정의 다음 단계로 넘어가게 하기 전에 몇 일간 패드위에 놓아둠으로써 이루어진다.Ideally, the mixture will have a concentration of liquid-paste or dry powder that allows for easy handling. The resulting acid / ore mixture or “pug” can be “cure” for a sufficient time at ambient temperature, allowing sufficient reaction of the mineral acid with the mineral components of the ore. This is accomplished by stockpiling the beaten soil onto a prepared non-permeable pad and placing it on the pad for several days before the material is recovered and taken to the next stage of the process.

비축과 회수를 용이하게 하기 위해서, 이긴 흙의 작고 분리된 부분을 형성하는 것, 예를 들면 비축하기 전에 물질을 압출성형(extruding) 또는 작은 알 모양으로 하는 것(pelletizing)이 바람직할 수 있다. 하지만 최소한의 또는 양생 시간 없이 만족스런 결과가 달성될 것이라는 것이 밝혀졌다. 이 경우 산/광석 혼합물은 직접 물과 혼합될 것이다. 후속의 분쇄(grinding)는 만일 광석이 산을 첨가하기 전에 분쇄되었다면 필요하지 않을 것이다. 후속의 수침출 단계에서의 더 긴 양생은 약간 더 나은 니켈 추출과 더 낮은 철 추출이 될 것이다.In order to facilitate stockpiling and recovery, it may be desirable to form a small, separate portion of the beaten soil, for example extruding or pelletizing the material prior to stockpiling. However, it has been found that satisfactory results will be achieved with minimal or no curing time. In this case the acid / ore mixture will be mixed directly with water. Subsequent grinding would not be necessary if the ore was ground before adding the acid. Longer curing in subsequent water leaching steps will result in slightly better nickel extraction and lower iron extraction.

양생 후에, 이긴 흙은 교반기(agitated tank) 안에서의 침출에 충분한 입자 크기로 분쇄된다. 침출 슬러리를 형성시키는데 필요한 물은 분쇄에 앞서 첨가될 수 있어서, 이 단계는 젖은 상태에서 진행될 수 있다. 이긴 흙은 과량의 교반 전력 주입을 필요로 하지 않도록 슬러리 속의 대부분의 입자의 바닥까지 고체 서스펜션이 충분히 가능한 입자 크기로 분쇄되어야 한다. 물의 필요를 최소화하고 가장 농축된 니켈 및 코발트를 포함하여 충만한 침출 용액을 생성하기 위해서, 침출하는 동안에 일관되게 잘 섞이도록 슬러리를 가능한 밀집하게 만드는 것이 바람직하다.After curing, the beaten soil is ground to a particle size sufficient for leaching in an agitated tank. The water needed to form the leach slurry can be added prior to milling, so this step can proceed in the wet state. The beaten soil must be crushed to a particle size that allows solid suspension to the bottom of most of the particles in the slurry so as not to require excessive stirring power injection. In order to minimize the need for water and to produce a full leaching solution, including the most concentrated nickel and cobalt, it is desirable to make the slurry as dense as possible so that it is consistently well mixed during leaching.

만일 공정이 연속적으로 이루어지려면 결과물인 침출 슬러리는 일회분 침출 반응기(batch leach reactor) 또는 일련의 침출 반응기에서 필요로 하는 만큼 가열된다. 침출 슬러리의 온도는 바람직하게는 침출 용액의 정상 끓는점 또는 그 근처, 전형적으로 95-100℃를 유지한다. 즉석 증기 주입 또는 열에너지를 첨가하는 다른 수단이 이 목적을 위해서 사용될 수 있다. 일부 필요한 열은 과량의 산 및 산을 혼합하는 단계 도중에 형성된 금속 염(salt)의 용액의 열로부터 제공된다. 게다가, 더 필요한 열의 양은 침출에 사용할 물로 흙을 이기는 반응기를 식힘으로써 물을 미리 가열하는 것에 의하거나 또는 산과 광석의 반응 동안에 형성되는 증기를 회수하는 것에 의해, 흙을 이기는 공정 자체 동안에 얻어질 수 있다. If the process is to be continuous, the resulting leach slurry is heated as needed in a batch leach reactor or series of leach reactors. The temperature of the leach slurry is preferably maintained at or near the normal boiling point of the leach solution, typically 95-100 ° C. Instant steam injection or other means of adding thermal energy can be used for this purpose. Some necessary heat is provided from the heat of the solution of the metal salt formed during the mixing of excess acid and acid. In addition, the more necessary amount of heat can be obtained during the soil-winning process itself, either by preheating the water by cooling the reactor which beats the soil with water to be used for leaching, or by recovering steam formed during the reaction of acid and ore. .

침출 혼합물은 광석 속의 대부분의 니켈과 코발트가 용출되고 대부분의 철이 고체 침출 잔류물에 존재할 때까지 반응하도록 놓아둔다. 교반 침출 보유 시간은 12 내지 48 시간의 정도이다. 만족적인 결과가 약 15시간 또는 그 이하에서 전형적으로 얻어진다. 몇 가지 경우에, 광석 속의 산화된 망간 광물, 즉 애브솔레인(asbolane)과 회합된 코발트의 침출을 증대시키기 위해서 침출슬러리에 환원제를 조절된 양만큼 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면 당해 분야의 기술자에게 명백하듯이, 이산화 황(sulfur dioxide)의 조절된 첨가는 코발트(및 망간 침출)의 향상을 위해 첨가될 수 있다. 3가 및 4가의 망간 산화물을 2가로 환원시킬 수 있는 다른 환원제 또한 사용될 수 있다.The leach mixture is allowed to react until most of the nickel and cobalt in the ore is eluted and most of the iron is in the solid leach residue. The stirring leaching retention time is on the order of 12 to 48 hours. Satisfactory results are typically obtained at about 15 hours or less. In some cases, it may be desirable to add a controlled amount of reducing agent to the leaching slurry to increase the leaching of oxidized manganese minerals in the ore, ie cobalt associated with asbolane. As will be apparent to those skilled in the art, for example, a controlled addition of sulfur dioxide can be added to improve cobalt (and manganese leaching). Other reducing agents capable of reducing trivalent and tetravalent manganese oxides to divalent may also be used.

끓는점 이상의 온도를 기용하면 침출 공정은 대단히 촉진될 수 있다. 예를 들면, 오토클레이브 안에서 침출 슬러리를 약 150℃로 가열하면, 침출 시간은 약 1시간 정도로 단축될 수 있다. 온도를 더 이상 올리면 유익할 수 있으나, 본 발명의 목적은 고압 침출과 관련된 복잡성을 제거하는데 있다. 이긴 흙과 물 슬러리를 150℃에서 침출하는데 필요한 압력은 겨우 70psia(150℃에서의 증기압)라는 점에 주목하야 한다. 이 압력에서, 슬러리는 통상적인 원심성 펌프로 오토클레이브에 퍼 올려질 수 있고, 압력 강하 시스템은 매우 간단한 하나의 단계인 밸브나 초크일 수 있다. 본 발명에 사용될 적절한 오토클레이브 장치는, 당해 분야의 기술자에게 명백한 바와 같은, 250℃부근의 온도 및 450-500psi 부근 압력의 고압 침출을 요하는 것과는 전혀 다르다. Using a temperature above the boiling point can greatly facilitate the leaching process. For example, if the leaching slurry is heated to about 150 ° C. in the autoclave, the leaching time can be shortened to about 1 hour. Increasing the temperature further may be beneficial, but the object of the present invention is to eliminate the complexity associated with high pressure leaching. It should be noted that the pressure required to leach the winning soil and water slurry at 150 ° C. is only 70 psia (vapor pressure at 150 ° C.). At this pressure, the slurry can be pumped into the autoclave with a conventional centrifugal pump and the pressure drop system can be a valve or choke, one very simple step. Suitable autoclave devices to be used in the present invention are completely different from those requiring high pressure leaching at temperatures around 250 ° C. and pressures around 450-500 psi, as will be apparent to those skilled in the art.

끓는점 이상의 온도의 사용은 또한 침출 용액의 후반부 공정과 관련하여 유리한, 용액에서 더 높은 니켈/철 비율을 제공할 것이다. 이는 대부분의 경우 니켈과 코발트의 회수에 영향을 주기 전에, 실질적으로 모든 철은 반드시 용액에서 제거되어야 하기 때문이다. 일반적으로 용액 속에 잔류하는 철은 침출 슬러리에 염기, 예를 들면 탄산염 칼슘을 첨가하고, 철 옥시하이드록사이드(iron oxyhydroxide) 화합물을 침전시킴으로써 제거된다. 일부 니켈이 철과 함께 침전되어 지출 금속의 망실을 초래할 수 있고, 게다가 중화제는 공정의 추가적인 작동비용을 의미한다. 높은 온도를 사용하는 것의 그 이상의 장점은 더 높은 침출 온도로 더 높은 침전 비율(settling rate)이 달성되어, 최종 침출 슬러리의 고체/액체 분리 특성에 있어서의 향상에 있다.The use of a temperature above the boiling point will also give a higher nickel / iron ratio in the solution, which is advantageous with regard to the latter process of the leach solution. This is because virtually all iron must be removed from the solution in most cases before it affects the recovery of nickel and cobalt. Generally, iron remaining in the solution is removed by adding a base, such as calcium carbonate, to the leaching slurry and precipitating the iron oxyhydroxide compound. Some nickel may precipitate with iron, resulting in loss of spent metal, and in addition, neutralizing agent means additional operating costs of the process. A further advantage of using high temperatures is that higher settling rates are achieved at higher leaching temperatures, thereby improving the solid / liquid separation properties of the final leaching slurry.

몇몇 경우, 일련의 대기압하의 침출 단계와 후속의 보통 압력의 침출 단계 양자를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 산화된 망간 광물과 포함된 코발트 및 니켈의 침출을 위한 이산화황(sulfur dioxide), 또는 다른 환원제는 대기압하의 침출단계에서 가장 편리하게 첨가된다. 후속의 압력 침출단계는 전술한 문단에서 언급한 장점을 달성하기위해 여전히 사용될 수 있다.In some cases, it may be advantageous to use both a series of leach stages under atmospheric pressure and subsequent leach stages of normal pressure. Sulfur dioxide, or other reducing agent, for the leaching of oxidized manganese minerals and cobalt and nickel contained is most conveniently added in the leaching step under atmospheric pressure. Subsequent pressure leaching steps can still be used to achieve the advantages mentioned in the preceding paragraph.

최소 80%, 그리고 최대 90-95%의 니켈 추출이 대응하는 최소 5-10%의 철의 추출과 함께, 본 발명으로 달성될 수 있다. 게다가 침출 잔류물은 전형적으로 최소한 약 1-2%의 황을 포함하고 있다는 것은 잔류물 속의 철 화합물이 본래 철백반석 타입의 것이 아님을 나타낸다. Nickel extraction of at least 80% and at most 90-95% can be achieved with the present invention, with the extraction of the corresponding at least 5-10% of iron. Moreover, the leaching residue typically contains at least about 1-2% sulfur, indicating that the iron compounds in the residue are not originally of the iron-plated stone type.

황산이 침출제(lixiviant)로 쓰인 경우에, 본 발명의 상기 침출 단계는 선행 기술, 예를 들면 U.S. Pat, No. 3,244,513와 상이한데, 후자에서는 산을 혼합하는 동안 형성되는 여하의 황산철(iron sulfate)을 철산화물로 변환하기 위해서, 산을 혼합한 뒤에 세게 가열하는 단계를 기용한다는 점에서 상이하다. 삼산화 황 기체(SO3, sulfur trioxide gas)가 이 변환 과정에서 방출되어, 이것이 철-아닌 금속의 산화물, 즉 NiO 및 MgO과 반응하여 철 아닌 황산염을 형성한다. 따라서 선행기술의 공정에서는 철-아닌 금속이 우선적으로 황산화 된다. When sulfuric acid is used as a lixiviant, the leaching step of the present invention is carried out in the prior art, for example US Pat. It differs from 3,244,513, the latter being different in that it employs a hard heating step after mixing the acid to convert any iron sulfate formed during acid mixing into iron oxide. Sulfur trioxide gas (SO 3 ) is released during this conversion, which reacts with oxides of iron-non-metals, namely NiO and MgO, to form non-ferrous sulfate. In the prior art processes, therefore, the iron-non-metal is preferentially sulfated.

하지만 놀랍게도, 자본 비용이 막대하고, 희망하는 가열 온도 즉,500-700℃를 달성하기 위해 상당량의 값비싼 연료 에너지를 필요로 하는 세게 가열하는 단계는 철 아닌 금속의 선택적인 황산화(sulfation)의 달성 및, 그리하여 광석/산 혼합물을 물로 침출한 후, 대부분의 가용성 철-아닌 금속, 특히 니켈과 코발트, 그리고 상대적으로 적은 양의 철을 함유하는 충만한 침출 용액을 달성하기 위해 필요한 것이 아니라고 밝혀졌다. 희망하는 반응에 영향을 주기위해 수침출하는 동안 충분한 시간과 온도를 공급하는 것이 필요한 모든 것이다. 따라서 세게 가열하는 단계를 제거하는 것은 선행 기술에 대한 주된 장점이다. Surprisingly, however, the cost of capital is enormous, and the hard heating step, which requires a significant amount of expensive fuel energy to achieve the desired heating temperature, i. It has been found that after achieving and thus leaching the ore / acid mixture with water, it is not necessary to achieve a full leaching solution containing most of the soluble iron-non-metals, in particular nickel and cobalt, and a relatively small amount of iron. It is all that is necessary to provide sufficient time and temperature during the water leaching to influence the desired reaction. Thus eliminating the hard heating step is a major advantage of the prior art.

수침출 한 후에, 광석 속의 니켈과 코발트의 대부분을 함유하고 있는 충만한 침출 용액과 광석 속의 대부분의 철을 함유하고 있는 고체 잔류물을 생성하기 위해서, 침출 슬러리는 여과 또는 점증(thickening)에 의해서 고체/액체가 분리된다. 유리하게도, 점증은 대부분의 비말 동반된 금속을 침출 잔류물로부터 씻어내기 위해서 역류식 상층액분리(counter-current decantation, CCD)라 불리는 방법으로, 역류식 세척수의 흐름 및 침출 슬러리와 함께 일련의 점증제(thickener)에 의해서 수행되어진다. 금속값은 충만한 침출 용액인, 첫 번째 점증제의 범람으로 압도적으로 보도된다.After water leaching, the leaching slurry is solid / filtered by filtration or thickening to produce a full leach solution containing most of the nickel and cobalt in the ore and a solid residue containing most of the iron in the ore. The liquid is separated. Advantageously, the increment is a method called counter-current decantation (CCD) to flush out most of the droplet-associated metals from the leach residues, with a series of increments along with the flow of effluent and the leach slurry. Performed by a thicker. The metal value is overwhelmingly reported by the overflow of the first thickener, which is a full leaching solution.

충만한 침출 용액은, 용액 추출, 이온 교환, 황화제(sulfiding reagent)를 사용한, 예를 들면 마그네시아를 침전제로 사용하여 황화물 침전, 즉 황화수소(hydrogen sulfide) 또는 수산화물 침전과 같은, 당해 분야의 기술자에게 알려진 방법에 의해, 니켈과 코발트의 회수로 진행된다.Filled leaching solutions are known to those skilled in the art, such as sulfide precipitation, hydrogen sulfide or hydroxide precipitation using solution extraction, ion exchange, sulfiding reagents, for example using magnesia as precipitant. By the method, nickel and cobalt are recovered.

니켈 및 코발트는 또한 미리 고체/액체 분리를 하지 않고, 레진-인-펄프(resin-in-pulp) 공정을 사용해서 침출 슬러리로부터 회수될 수 있다. 이 공정에서 니켈과, 가능하다면 코발트를 추출하는 이온 교환 수지(resin)가 직접 침출 슬러리에 첨가 된다. 추출이 완성된 뒤, 수지는 니켈이 고갈된 침출 슬러리로부터 스크리닝(screening)에 의해서 분리된다. 고체를 제거하기 위해서 수지를 세척한 뒤에, 니켈을 수지로부터 새로운 산 용액으로 녹여서 분리할 수 있다.Nickel and cobalt can also be recovered from the leach slurry using a resin-in-pulp process without prior solid / liquid separation. In this process, nickel and, if possible, ion exchange resins which extract cobalt are added directly to the leach slurry. After extraction is complete, the resin is separated by screening from the leaching slurry depleted of nickel. After washing the resin to remove solids, nickel can be separated from the resin by dissolving it in a fresh acid solution.

상기 언급된 방법 중 하나에 의해 니켈 및 코발트의 회수에 앞서, 또는 회수하는 동안, 침출 용액은 침출 과정에서 남은 여분의 산을 중화하기 위해 탄산 칼슘, 산화 무그네슘, 탄산 나트륨 또는 이와 유사한 것과 같은 중화제로 중화될 것이고, 니켈과 코발트가 같이 침전되는 것을 최소화 하면서 적은 양의 철 이온(II), 알루미늄, 크롬이 침전된다. 이 공정은 하나의 또는 각각 여러 단계로, 중간체인 고체/액체의 분리에 의해 수행될 것이다.Prior to or during the recovery of nickel and cobalt by one of the above-mentioned methods, the leach solution may be prepared such as calcium carbonate, magnesium oxide, sodium carbonate or the like to neutralize the excess acid remaining in the leaching process. It will be neutralized with a neutralizer and small amounts of iron ions (II), aluminum and chromium will be precipitated with minimal precipitation of nickel and cobalt. This process will be performed in one or several steps, by separation of the intermediate solid / liquid.

본 발명의 하나의 양태로서, 중화의 첫 단계는 침출 용액으로부터 침출 잔류물을 분리하기에 앞서서 수행될 것이다. 합해진 침출 및 중화 잔류물은 그 다음에 부분적으로 중화된 침출 용액으로부터, 상술된 것처럼 여과 또는 점증에 의해 분리될 것이다. 중화의 두 번째 단계는 충만한 침출 용액으로부터 니켈 및 코발트의 회수를 위해 선택된 방법에 따라 여전히 바람직할 것이다. 상기 중화의 두 번째 단계 이후에, 결과물인 중화 잔류물은 여과 또는 점증에 의해서 중화된 침출 용액으로부터 분리될 것이다. 이상적으로 상기 두 번째 단계의 중화 잔류물은 여하의 동시 침전된 니켈과 코발트를 재용해 시키기 위해 중화의 첫 단계로 되돌아간다. In one aspect of the invention, the first step of neutralization will be performed prior to separating the leach residue from the leach solution. The combined leach and neutral residue will then be separated from the partially neutralized leach solution by filtration or increment as described above. The second step of neutralization would still be desirable according to the method chosen for the recovery of nickel and cobalt from the full leaching solution. After the second step of neutralization, the resulting neutralization residue will be separated from the neutralized leach solution by filtration or increment. Ideally, the second stage of neutralization residue is returned to the first stage of neutralization to redissolve any co-precipitated nickel and cobalt.

놀랍게도, 침출 공정에서 개별적으로 그리고 별개로 취급하기 위해 라테라이트 광석 속의 갈철석을 새프롤라이트로부터 분리할 필요가 없다는 것이 발견되었다. 더욱이 상기 공정은 적어도 최소 새프롤라이트/갈철석 비율이 맞는 한, 여하의 새프롤라이트/갈철석 비율에 한정되지 않는다. 광석에 첨가되는 산의 양은 새프롤라이트/갈철석 광석 혼합물 속의 철이 아닌 금속의 함유량에 기초하여 새프롤라이트/갈철석의 비율 범위에 맞게 조정될 것이다. Surprisingly, it has been found that there is no need to separate the limestone in laterite ore from saprolite for handling individually and separately in the leaching process. Moreover, the process is not limited to any saprolite / saltstone ratio as long as the minimum saprolite / saltstone ratio is met. The amount of acid added to the ore will be adjusted to the ratio range of saprolite / monite based on the content of the non-iron metal in the saprolite / monite ore mixture.

놀랍게도, 특허번호 U.S. 3,793,432에서와 같이, 침출 슬러리에 여하의 철 침전제를 첨가할 필요가 없다는 것이 밝혀졌다. 나트륨, 칼륨, 및 암모늄 이온과 같은 철 침전제의 첨가는, 철을 함유하는 철백반석 화합물의 형성을 촉진한다는 점에서 불리한 바, 상기 화합물은 열역학적으로 불안정하여 시간이 흐름에 따라 서서히 분해되어 황산을 방출하며, 이는 침출 잔류물에 존재하는 금속 불순물의 재용해를 일으킬 수 있어서 잠재적으로 환경오염에 이르게 할수 있기 때문이다. 게다가 침출하는 동안 철백반석을 형성하는데 드는 황산염 이온의 필요를 충족시키기 위해서 추가적인 황산이 필요하다. Surprisingly, patent number U.S. As in 3,793,432, it has been found that no iron precipitant needs to be added to the leach slurry. The addition of iron precipitants, such as sodium, potassium, and ammonium ions, is disadvantageous in that it promotes the formation of iron-containing alumite compounds, which are thermodynamically unstable and slowly decompose over time to release sulfuric acid. This can lead to re-dissolution of metal impurities present in the leach residues, potentially leading to environmental pollution. In addition, additional sulfuric acid is needed to meet the needs of sulfate ions needed to form iron ore during leaching.

본 발명의 공정에서, 예를 들면 황산은 광석 속의 다른 철 외의 금속 뿐 아니라, 광석, 니켈, 코발트 및 철에 첨가되어 비선택적으로 황산화, 즉 산/광석을 혼합하는 단계 동안에 황산염이 된다. 황산염은 후속의 침출 단계 동안에 물에 잘 용해된다. 하지만 처음에 첨가되는 산의 양이 철을 포함한 모든 금속을 황산염으로 변환하는데 충분하지 않기 때문에, 니켈 및 코발트의 추출은 처음에는 불완전하다. 따라서 상당량의 이온은 니켈, 코발트, 마그네슘, 알루미늄, 크롬, 구리 및 아연과 함께 용액으로 들어간다. 하지만 처음의 황산염의 용해 단계 이후에 침출 과정을 계속함으로써, 용액의 철 함량은 감소하고 추가의 니켈과 코발트가 고체상으로부터 추출된다. 정확한 철의 추출 및 재결정 반응은 알려지지 않았지만 최종 잔류물의 황 함량은 주로 2% 이하로 낮아, 철백반석이 상당 량으로 형성되지는 않았음을 나타낸다. In the process of the present invention, for example, sulfuric acid is added to the ore, nickel, cobalt and iron as well as other non-ferrous metals in the ore to become sulfates during the non-selective, i.e., mixing acid / ore. Sulfates dissolve well in water during subsequent leaching steps. However, the extraction of nickel and cobalt is incomplete at first because the amount of acid initially added is not sufficient to convert all metals, including iron, to sulfates. Thus, a significant amount of ions enter the solution together with nickel, cobalt, magnesium, aluminum, chromium, copper and zinc. However, by continuing the leaching process after the initial sulphate dissolution step, the iron content of the solution is reduced and additional nickel and cobalt are extracted from the solid phase. The exact iron extraction and recrystallization reactions are unknown, but the sulfur content of the final residues is predominantly below 2%, indicating that no significant amounts of iron ore have been formed.

본 발명의 하나의 바람직한 양태는, 녹아 있는 철 이온의 침전 및 남아있는 니켈과 코발트의 고체상으로부터 추출을 가속화하기 위해, 수침출을 시작할 때 철을 함유하고 있는 “시드(seed)" 물질이 침출 슬러리에 첨가된다. 시드 입자의 표면은 가수분해 및 철이, 예를 들면 수산화 철(ferric hydroxide), 침철석 또는 적철석으로의 침전을 위한 낮은 활성화 에너지 자리를 제공한다. 이상적으로, 이 시드 물질은 이상적으로 침전된 철 화합물을 함유하고 있는 최종 침출 잔류물 그 자체의 일부분이다. 시드 재활용과 함께 공정을 수행하는 하나의 방법이 도2에 나타나 있다.One preferred embodiment of the present invention is a leaching slurry of iron-containing “seed” material at the start of water leaching to accelerate precipitation of dissolved iron ions and extraction from the remaining solid phases of nickel and cobalt. The surface of the seed particles provides low activation energy sites for hydrolysis and precipitation of iron, for example ferric hydroxide, goethite or hematite, ideally the seed material is ideally precipitated Part of the final leach residue itself, which contains the ferrous iron compound, one method of carrying out the process with seed recycling is shown in FIG.

본 발명의 또 하나의 양태로서, 광석의 리모나이트 부분은 앞에서 논의된 바와 같은 방법으로 산의 양을 계산하여 먼저 진한 황산과 혼합되고 이어서 광석의 새프롤라이트 부분은 갈철석/산 혼합물에 첨가된다. 새프롤라이트 광석은 부수어진 새프롤라이트 또는 분쇄된 새프롤라이트로서 갈철석/산의 혼합물에 첨가될 것이다. 전자의 경우 광석/산 혼합물은 수침출 전에 분쇄될 것이다. 분쇄는 물의 첨가 없이 수행될 것이다. 물은 광석/산 혼합물에 첨가되고, 대기압 하의 물 침출에 앞서 젖은 분쇄가 유리하게 기용된다. 후자의 경우 새프롤라이트 광석은 건조한 상태에서 분쇄되어 산/갈철석 혼합물에 물과 함께 첨가될 수 있거나, 또는 젖은 상태에서 분쇄되어 갈철석/산 혼합물에 슬러리 또는 필터케이크(filtercake)로서 첨가될 수 있다. 결과 혼합된 광석 및 산은, 그 다음에 앞에서 상술한바와 같이 수침출된다. 상기 방법은 라테라이트 광석의 침철석 성분을 황산화하는 최대의 기회를 제공한다. 본 발명의 상기 구체화를 수행하기 위한 흐름도가 도 3에 나타나 있다. As another aspect of the invention, the limonite portion of the ore is first mixed with concentrated sulfuric acid by calculating the amount of acid in the manner as discussed above and then the saprolite portion of the ore is added to the limonite / acid mixture. The saprolite ore will be added to the mixture of limonite / acid as broken saprolite or crushed saprolite. In the former case the ore / acid mixture will be ground before water leaching. Grinding will be performed without the addition of water. Water is added to the ore / acid mixture and wet grinding is advantageously employed prior to water leaching under atmospheric pressure. In the latter case the saprolite ore can be crushed in the dry state and added with water to the acid / monite mixture, or it can be crushed in the wet state and added as a slurry or filtercake to the limonite / acid mixture. The resulting mixed ore and acid are then water leached as previously described above. The method offers the greatest opportunity to sulfate the goethite component of laterite ores. A flowchart for carrying out this embodiment of the invention is shown in FIG. 3.

도 1은 본 발명 공정의 하나의 양태를 단순화된 형태로 나타내는 흐름 도(flow sheet)이다.1 is a flow sheet showing one embodiment of the process of the present invention in a simplified form.

도 2는 얼마간의 침출 잔류물이 철의 침전을 위한 시드(seed)를 제공하기 위해서 재활용되는 본 발명의 공정의 또 다른 양태를 나타낸다.Figure 2 shows another embodiment of the process of the present invention in which some leach residues are recycled to provide a seed for the precipitation of iron.

도 3은 모든 필요로 하는 산이 먼저 갈철석 광석과 혼합되고, 그리고나서 그로인한 갈철석/산 혼합물에 새프롤라이트 광석이 혼합되는 본 발명의 공정의 세 번째 양태를 나타낸다.Figure 3 shows a third embodiment of the process of the present invention in which all the required acids are first mixed with amonite ore, and then the saprolite ore is mixed in with the resulting limestone / acid mixture.

도 4는 모든 필요한 산은 먼저 갈철석 광석과 혼합되고 그리고나서 그로 인한 갈철석/산 혼합물에 부수어진 새프롤라이트 광석과 물이 혼합되고, 그리고나서 그로 인한 혼합물이 분쇄된 뒤 대기압 하 침출을 시키는 본 발명의 공정의 네 번째 양태를 나타낸다.4 shows that all the required acid is first mixed with amonite ore and then the resulting saprolite ore and water broken into the resulting ironite / acid mixture, and then the resulting mixture is ground and then leached under atmospheric pressure. The fourth aspect of the process is shown.

이하의 실시예는 본 발명의 방법을 설명한다. 이들 실시예에서 사용된 광석은 중앙아메리카 라테라이트 퇴적(층)으로부터 왔다. 실시예 1-3에서 사용된 광석의 갈철석 및 새프롤라이트 부분은 표 1에 나타는 조성을 갖는다. 새프롤라이트 광 석은 실험에 사용되기 전에 약 -6.4mm 로 분쇄된다. The following examples illustrate the method of the present invention. The ores used in these examples come from Central America laterite deposits (layers). The limonite and saprolite portions of the ores used in Examples 1-3 have the compositions shown in Table 1. Saprolite ore is ground to about -6.4 mm before being used in the experiment.

표 1Table 1

%Ni% Ni %Fe% Fe %Mg% Mg %수분%moisture 갈철석 광석Limonite Ore 1.411.41 47.747.7 0.670.67 34.534.5 새프롤라이트 광석Saprolite Ore 3.173.17 8.78.7 17.817.8 21.321.3

실시예Example 1 One

대략 1kg의 새프롤라이트 광석을 볼밀(ball mill)에서 대략 100%가 100mesh를 통과하도록, 젖은 채로 분쇄하였다. 41% 수분 함유된 분쇄된 새프롤라이트를 형성하도록분쇄된 슬러리를 여과하였다. 갈철석/새프롤라이트 비율이 건조 상태에서 1:1인 500g의 침출 공급 물질이 생산되도록 425.2g의 수분 있는 분쇄된 새프롤라이트를 381.7g의 수분 있는 리모나이트 광석과 혼합하였다. Approximately 1 kg of saprolite ore was ground wet in a ball mill, with approximately 100% passing through 100 mesh. The milled slurry was filtered to form a milled saprolite containing 41% moisture. 425.2 g of watery ground crushed saprolite was mixed with 381.7 g of watery limonite ore to produce 500 g of leach feed material with a limonite / saprolite ratio of 1: 1 in the dry state.

광석 혼합물을 4.5리터 들이 좁은 목 유리병에 넣었다. 병을 수평선상에 대해 약간 기운 각도로 약 47 내지 48rpm으로 병 굴리는 롤러(bottle rolling device)에서 굴렸다. 312.5g의 96% 황산을 병속의 광석 혼합물에 30분의 기간에 걸쳐서 첨가하였다. 모든 산이 첨가된 후에, 광석과 산을 대략 30분간 섞었다. 광석과 산의 혼합이 완료되면 반-액체 덩어리가 형성되었고 온도는 약 70과 100℃ 사이까지 올라갔다.The ore mixture was placed in a 4.5 liter narrow neck vial. The bottles were rolled on a bottle rolling device at about 47-48 rpm at slightly tilted angles on the horizon. 312.5 g of 96% sulfuric acid was added to the bottled ore mixture over a period of 30 minutes. After all the acid was added, the ore and acid were mixed for approximately 30 minutes. Upon completion of the ore and acid mixing, a semi-liquid mass was formed and the temperature rose to between about 70 and 100 ° C.

병을 롤러에서 제거하고, 산과 광석의 혼합물이 주변의 온도에서 대략 72 시간동안 양생되도록 하였다. 그리고 나서 622ml의 물을 양생된 덩어리에 첨가하였고 혼합물을 균일한 침출 슬러리가 형성되도록 저어주었다. 기계적인 젓개(stirrer), 4개의 플라스틱 방해장치(baffle) 및 대기 중으로 열려있는 물 콘덴서가 달려있는 딱 맞는 뚜껑이 장착된 2리터 들이 실린더형 반응 주전자에 침출슬러리를 옮겼다. 반응 주전자를 외부에서 전기 가열 덮개(electrical heating mantle)로 가열하였다.The bottle was removed from the rollers and the mixture of acid and ore was allowed to cure for approximately 72 hours at ambient temperature. 622 ml of water was then added to the cured mass and the mixture was stirred to form a uniform leaching slurry. The leach slurry was transferred to a 2-liter cylindrical reaction kettle equipped with a mechanical lid, four plastic baffles and a tight lid with an open water condenser open to the atmosphere. The reaction kettle was heated externally with an electrical heating mantle.

격렬히 저어주면서, 침출슬러리는 48시간의 기간 동안 대략 96-99℃의 온도로 가열되고 유지되었다. 5시간의 침출 후, 129g의 곱게 분쇄된 좋은 등급의 적철석이 반응기 속에 첨가되어서 철의 침전용 “시드”로 작용하였다. 침출 용액 샘플을 주기적으로 취하여 화학적 분석을 하였다. 48시간의 침출 기간이 끝나고 전체 슬러리를 걸러주었다. 필터케이크(filtercake)는 비말 동반된 금속을 씻어내기 위해서, 새로운 물로 두 번 리펄프(repulp)하였다. 그리고나서 케이크를 건조시켜 무게를 재었다. 건조된 고체, 여과액(filterate) 및 화합된 세척수를 각각 검사하였다.While stirring vigorously, the leaching slurry was heated and maintained at a temperature of approximately 96-99 ° C. for a period of 48 hours. After 5 hours of leaching, 129 g of finely ground good grade hematite was added into the reactor to serve as a “seed” for iron precipitation. Leach solution samples were taken periodically for chemical analysis. At the end of the 48 hour leaching period the entire slurry was filtered. The filter cake (filtercake) was double repulping (repulp) fresh water to wash away the metal entrained. The cake was then dried and weighed. The dried solids, the filterate and the combined wash water were examined respectively.

이 실험의 결과를 이하 표 2 및 표 3에 나타내었다.The results of this experiment are shown in Tables 2 and 3 below.

표 2TABLE 2

시간(h)Hours (h) [Ni]g/L[Ni] g / L [Fe]g/L[Fe] g / L [Mg]g/L[Mg] g / L [H2SO4]g/L[H 2 SO 4 ] g / L 1One 8.88.8 7070 2727 <0.5<0.5 22 8.08.0 4949 2727 <0.5<0.5 55 9.59.5 2424 3535 <0.5<0.5 2424 8.78.7 1414 3535 88 3232 8.38.3 1212 3232 99 4848 8.88.8 1010 2828 1616

표 3TABLE 3

Ni(% 또는 g/L)Ni (% or g / L) Fe(% 또는 g/L)Fe (% or g / L) Mg(% 또는 g/L)Mg (% or g / L) S (%)S (%) 최종 용액Final solution 9.39.3 12.812.8 3939 --- 최종 잔류물Final residue 0.340.34 42.942.9 0.520.52 0.980.98 계산된 추출량*Calculated Extraction * 85.285.2 11.711.7 94.994.9 ---

*니켈, 철 그리고 마그네슘 추출은 최종 잔류물 및 용액의 무게, 부피 및 검사에 기초하였다.Nickel, iron and magnesium extraction were based on the weight, volume and inspection of the final residue and solution.

상기 결과는 광석에 존재하는 철은 매우 조금 추출하면서, 니켈의 높은 추출이 달성되었음을 보여준다. 게다가 잔류물의 황 함유량은 매우 낮았고 Fe/S 비율은 대략 44:1이었다. 황산에 포함된 황산염의 적어도 5%가 잔류물로 운반되었다. 만일 광석 속의 모든 철이 철백반석을 형성하였다면, 최종 잔류물의 Fe/S 비율은 대략 4.3이 되었을 것이다. 게다가 잔류물의 X-레이 회절 분석은 단지 적철석, 침철석, 그리고 광석에 원래 존재하던 첨정석 상(spinel phase)의 존재를 나타냈다.The results show that high extraction of nickel was achieved while extracting very little iron present in the ore. In addition, the sulfur content of the residue was very low and the Fe / S ratio was approximately 44: 1. At least 5% of the sulfate contained in sulfuric acid was carried to the residue. If all the iron in the ore formed iron ore, the Fe / S ratio of the final residue would be approximately 4.3. In addition, X-ray diffraction analysis of the residue revealed the presence of spinel phases originally present in hematite, goethite and ore.

동역학 자료는 용액에서의 최종 철의 농도에 접근하기 위해서 24-32 시간보다 조금 오래 침출하는 것이 필요하다는 것을 나타낸다. 잔류하는 철은 염기, 예를 들면 석회암으로 중화하여, 고체상으로의 니켈을 상당량 잃지 않고 용액으로부터 제거될 수 있다. Kinetic data indicate that it is necessary to leach a little longer than 24-32 hours to approach the final iron concentration in solution. Residual iron can be neutralized with a base, for example limestone, and removed from the solution without losing a significant amount of nickel in the solid phase.

실시예Example 2 2

381.7g의 리모나이트 광석 샘플을 2리터 들이 바닥이 납작한 유리 비이커에서 317.7g의 눌러 부순 새프롤라이트 광석과 95g의 물에 섞었다. 본래 조건에 비 해 샘플은 어느 정도 건조되었으므로, 채광중의(run-of-mine) 광석에 기대되는 수분 함유량을 가장하기 위해서 물을 첨가하였다. 312.5g의 96% 황산을 비이커에 대략 30분에 걸쳐서 첨가하였다. 약 60rpm으로 돌아가는 젓개를 사용하여 산을 광석과 혼합하였다. 산의 첨가는 1톤의 광석(건조 상태에서)당 약 600kg H2SO4의 광석에 대한 산의 비율을 주기에 충분하였다.A sample of 381.7 g of limestone ore was mixed with 95 g of water and 317.7 g of pressed crushed saprolite ore in a 2 liter flat bottom glass beaker. Since the samples were somewhat dry compared to the original conditions, water was added to simulate the water content expected of the run-of-mine ore. 312.5 g of 96% sulfuric acid was added to the beaker over approximately 30 minutes. The acid was mixed with the ore using a stirrer that returned to about 60 rpm. The addition of acid was sufficient to give the ratio of acid to ore of about 600 kg H 2 SO 4 per tonne of ore (dry).

광석과 산은 반-액체 덩어리를 형성하였고 이를 주변 온도에서 약 72 시간동안 양생하기 위해서 좁은 팬에 부었다. 혼합물의 일부는 이 작업에서 회수되지 않았다. 무게 회수를 기초로 하여, 혼합물의 약 13%가 회수되지 않는다고 평가되었다.Ore and acid formed semi-liquid masses which were poured into a narrow pan to cure for about 72 hours at ambient temperature. Some of the mixture was not recovered in this operation. Based on the weight recovery, it was estimated that about 13% of the mixture was not recovered.

상기 기간의 양생 후에, 상당히 굳어진 산/광석 혼합물을 조각으로 부수고 작은 분쇄기(grinding mill)로 옮겼다. 300g의 물을 분쇄기에 첨가하고, 대략 1시간 동안 최대 입자의 크기를 약 100mesh로 줄이기 위해서 혼합물을 암석 매개물과 함께 분쇄하였다. 슬러리를 2리터 들이 침출 반응기로 세척하기 위해 분쇄기에 추가적인 물을 첨가하였다. 1,858g의 침출 슬러리가 이 방법으로 준비되었다. 반응기를 저어주면서 95 내지 105℃의 온도로 가열하였고, 침출이 44시간 계속되도록 하였다. 5시간의 침출 후 129g의 곱게 분쇄된 좋은 등급의 적철석을 철의 침전을 위한 “시드”처럼 행동하기 위해서 반응기에 첨가하였다. 침출 액체의 샘플을 주기적으로 채취해서 화학적 분석을 하였다. 48 시간의 침출 기간의 끝에서, 전체 슬러리를 여과하였다. 필터케이크는 비말 동반된 금속을 씻어내기 위해 새로운 물에서 두 번 리펄프 되었다. 그리고나서 케이크를 건조시키고 무게를 재었다. 건조된 고체, 여과액(filterate) 및 화합된 세척수를 각각 검사하였다.After curing of this period, the significantly hardened acid / ore mixture was broken into pieces and transferred to a small grinding mill. 300 g of water were added to the grinder and the mixture was ground with the rock medium to reduce the maximum particle size to about 100 mesh for approximately 1 hour. Additional water was added to the grinder to wash the slurry into a 2 liter leaching reactor. 1858 g of leach slurry were prepared in this way. The reactor was stirred with a temperature of 95-105 ° C. and the leaching was allowed to continue for 44 hours. After 5 hours of leaching, 129 g of finely ground good grade hematite was added to the reactor to act as a “seed” for iron precipitation. Samples of leach liquids were taken periodically for chemical analysis. At the end of the 48 hour leaching period, the entire slurry was filtered. The filtercake was repulsed twice in fresh water to flush out the entrained metal. Then the cake was dried and weighed. The dried solids, the filterate and the combined wash water were examined respectively.

상기 실험의 결과가 아래의 표 4 및 표 5에 주어져 있다.The results of this experiment are given in Tables 4 and 5 below.

표 4Table 4

시간(h)Hours (h) [Ni]g/L[Ni] g / L [Fe]g/L[Fe] g / L [H2SO4]g/L[H 2 SO 4 ] g / L 1One 4.64.6 25.625.6 <0.5<0.5 22 5.365.36 29.729.7 <0.5<0.5 55 6.156.15 15.515.5 55 2424 4.734.73 4.744.74 1212 4444 5.495.49 7.557.55 1616

표 5Table 5

Ni(% 또는 g/L)Ni (% or g / L) Fe(% 또는 g/L)Fe (% or g / L) Mg(% 또는 g/L)Mg (% or g / L) S(%)S (%) 최종 용액Final solution 5.515.51 8.78.7 22.022.0 --- 최종 잔류물Final residue 0.410.41 42.842.8 0.470.47 0.830.83 계산된 추출 *Calculated Extract * 81.181.1 11.311.3 94.794.7 ---

* 니켈, 철 및 마그네슘의 추출은 최종 침전물 및 용액 무게, 부피 및 검사에 기초하였다.Extraction of nickel, iron and magnesium was based on final precipitate and solution weight, volume and inspection.

상기 실험은 갈철석과 혼합되고 산이 첨가되기 전에 새프롤라이트 광석이 분쇄되지 않는 본 발명의 바람직한 구체화중 하나를 모의실험 한 것이다. 대신에, 산/광석의 혼합물은 양생 후에 분쇄되었다. The experiment simulates one of the preferred embodiments of the present invention in which the saprolite ore is not pulverized before being mixed with galmonite and acid is added. Instead, the mixture of acid / ore was crushed after curing.

상기 실험의 결과는 니켈의 추출이 약간 낮기는 하지만 실시예 1의 결과와 유사했다.The results of this experiment were similar to those of Example 1, although the extraction of nickel was slightly lower.

실시예Example 3 3

본 실험은 이하의 예외를 제외하고, 실시예 2의 방식과 유사한 방식으로 수행되었다. 산과의 혼합 및 후속하는 공정 동안에 사용되는 리모나이트 광석, 부수어진된 새프롤라이트 광석, 물, 산 및 적철석 씨앗의 양은 각각 336.9g, 280.3g, 84g, 275.8g 및 113g이었다. 광석, 물 및 산의 비율은 실시예 2의 비율과 같다. This experiment was carried out in a manner similar to that of Example 2, with the following exceptions. The amounts of limonite ore, crushed saprolite ore, water, acid and hematite seeds used during mixing with the acid and subsequent processes were 336.9g, 280.3g, 84g, 275.8g and 113g, respectively. The ratio of ore, water and acid is the same as that of Example 2.

광석을 산과 혼합한 뒤에, 젖은 상태의 분쇄용 분쇄기로의 이전 및 후속하는 수침출을 하기 전에 혼합물을 좁은 팬에 옮겨서 단지 1시간 동안 양생되도록 하였다. 한 시간의 혼합물 양생 뒤에 혼합물은 여전히 액체였고 분쇄기에 쏟아 부을 수 있었다. 정확하게 실시예 2에서와 같이 1,776g의 침출 슬러리가 준비되었고 그리고 침출되었다. 산/광석 혼합물의 회수는 대략 96%였다.After the ore was mixed with the acid, the mixture was transferred to a narrow pan and allowed to cure for only 1 hour before the transfer and subsequent water leaching to the wet grinding mill. After an hour of curing of the mixture, the mixture was still liquid and could be poured into the grinder. Exactly 1776 grams of leach slurry was prepared and leached as in Example 2. The recovery of the acid / ore mixture was approximately 96%.

상기 실험의 결과가 아래 표 6 및 표 7에 주어져 있다.The results of this experiment are given in Tables 6 and 7 below.

표 6Table 6

시간(h)Hours (h) [Ni]g/L[Ni] g / L [Fe]g/L[Fe] g / L [H2SO4]g/L[H 2 SO 4 ] g / L 1One 5.535.53 22.722.7 <0.5<0.5 22 6.376.37 24.224.2 <0.5<0.5 55 7.597.59 16.716.7 44 2424 7.47.4 9.149.14 1313 4444 7.127.12 10.810.8 1616

표 7TABLE 7

[Ni](% 또는g/L)[Ni] (% or g / L) [Fe](%또는g/L)[Fe] (% or g / L) [H2SO4](%또는g/L)[H 2 SO 4 ] (% or g / L) S(%)S (%) 최종 용액Final solution 6.976.97 10.210.2 34.034.0 --- 최종 잔류물Final residue 0.370.37 43.043.0 0.450.45 0.810.81 계산된 추출*Calculated Extract 84.284.2 10.810.8 95.295.2 ---

*니켈, 철 및 마그네슘 추출은 최종 잔류물과 용액 무게, 부피 및 검사를 기초로 하였다.Nickel, iron and magnesium extractions were based on final residue and solution weight, volume, and inspection.

이전 실시예와 비슷한 상기 실험의 결과는 침출 하기에 앞서 긴 기간의 시간 동안 광석/산 혼합물을 양생할 필요가 없음을 증명한다. The results of this experiment, similar to the previous example, demonstrate that there is no need to cure the ore / acid mixture for a long period of time prior to leaching.

실시예4Example 4

이하 실험에 사용된 광석의 조성이 표 8에 주어져 있다.The compositions of the ores used in the experiments below are given in Table 8.

표8Table 8

Ni% Ni% Co%Co% Fe%Fe% Mg%Mg% Si%Si% 수분%moisture% 갈철석 광석Limonite Ore 1.311.31 0.20.2 47.247.2 0.630.63 2.672.67 41.941.9 새프롤라이트 광석Saprolite Ore 3.133.13 0.010.01 6.06.0 20.020.0 18.818.8 14.414.4

409.6g(젖은 상태에서)의 갈철석 광석을 0.6-1.9cm의 자기 볼(porcelain ball)로 충전된 작은 자기 볼밀(ball mill)에 놓았다. 광석을 첨가하기 전에, 분쇄기와 분쇄 매질을 대략 100℃로 미리 가열하였다. 이는 만일 공정이 연속적 근거로 수행되는 경우에 존재할 열 조건을 모의실험하기위해 행해졌다. 분쇄기에는 중앙에 구멍이 있어 이를 통해 황산을 첨가할 수 있는 플라스틱 뚜껑을 달았다. 분쇄기를 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 롤러(roller) 위에서 회전시켰다. 338.5g의 96% 황산을 대략 1.5분의 기간에 걸쳐 분쇄기에 첨가하고, 갈철석 광석과 산이 15분의 기간 동안 반응하도록 하였다. 분쇄기 안의 온도를 손에 들고 찍는 레이저 온도계로 반응 기간 동안 모니터한다. 측정된 온도는, 산 첨가가 완료되고 약 1분 후에 기록된 최고 온도와 함께, 97부터 121℃까지 변했다. 반응 기간이 완료된 때, 분쇄기를 롤러에서 치우고, 뚜껑을 치우고 306.1g(젖은 상태에서)의 부수어진 새프롤라이트 광석을 갈철석/산 혼합물에 510g의 30g/L Mg 수성 용액(MgSO4같은)과 함께 첨가하였다. MgSO4 용액은 정화 및 니켈/코발트 회수 후에 남아있는 공정을 구성하는 물처럼 빈약한 용액을 사용하는 효과를 모의실험하기 위해서 사용되었다. 꼭 맞는 자기 뚜껑은 분쇄기를 닫기 위해 사용되었고, 전체 광석/산 혼합물을 존재하는 대부분의 고체 입자가 100mesh 이하의 크기로 될 때 까지, 대략 60분간 분쇄하였다.409.6 g (when wet) of the iron ore was placed in a small magnetic ball mill filled with a porcelain ball of 0.6-1.9 cm. Before adding the ore, the mill and grinding media were preheated to approximately 100 ° C. This was done to simulate the thermal conditions that would be present if the process was performed on a continuous basis. The grinder has a hole in the center, which is fitted with a plastic lid to add sulfuric acid. The grinder was rotated on the same roller as used in Example 1. 338.5 g of 96% sulfuric acid was added to the grinder over a period of approximately 1.5 minutes and allowed to react with the iron ore and acid for a period of 15 minutes. The temperature in the grinder is monitored during the reaction with a laser thermometer, which is taken by hand. The measured temperature varied from 97 to 121 ° C. with the highest temperature recorded about 1 minute after the acid addition was complete. At the end of the reaction period, the grinder is removed from the roller, the lid is removed and 306.1 g (when wet) of the broken saprolite ore with 510 g of 30 g / L Mg aqueous solution (such as MgSO 4 ) in a limonite / acid mixture. Added. MgSO 4 The solution was used to simulate the effect of using a poor solution, such as water, that constitutes the process remaining after purification and nickel / cobalt recovery. A tight magnetic lid was used to close the grinder and the entire ore / acid mixture was ground for approximately 60 minutes, until most of the solid particles present had a size of 100 mesh or less.

광석 샘플의 무게 및 수분 함량에 기초한 전체 새프롤라이트/갈철석 비율은 건조 상태에서 1.1 이었고 (건조 광석과 100% H2SO4 에 기초한) 전체 산/광석 비율은 0.65였다.The total saprolite / monite ratio based on the weight and moisture content of the ore sample was 1.1 at dry condition (dry ore and 100% H 2 SO 4 Based on total acid / ore ratio was 0.65.

그리고나서 분쇄기의 내용물은 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 반응 주전자에 방출되었다. 눈이 거친 스크린을 분쇄 매체를 잡기위해 사용하였고, 764g의 30g/L의 Mg 용액을 볼밀과 분쇄 매체를 헹구기 위해 사용하였다. 헹굼 용액을 반응 주전자에 첨가하였다.The contents of the mill were then discharged into the same reaction kettle as used in Example 1. A coarse screen was used to hold the grinding media and 764 g of 30 g / L Mg solution was used to rinse the ball mill and grinding media. Rinse solution was added to the reaction kettle.

반응주전자를 저어 주면서 95-100℃로 가열하였다. 24 시간동안 침출을 수행하였다. 처음 5시간의 침출 동안, 슬러리의 (포화된 Ag/AgCl 표준 전극에 대한) 산 화 환원 전위를 540과 600mV 사이로 조절하기 위해서, 이산화황 기체를 침출 슬러리 속으로 거품으로 주입했다. 슬러리의 샘플을 전체 침출 기간 동안 내내 채취, 고체를 세척하였고, 그리고 용액 및 고체를 검사하였다. The reaction kettle was stirred and heated to 95-100 ° C. Leaching was performed for 24 hours. During the first 5 hours of leaching, sulfur dioxide gas was bubbled into the leaching slurry to control the oxidation reduction potential (relative to saturated Ag / AgCl standard electrode) between 540 and 600 mV. Samples of the slurry were taken throughout the entire leaching period, the solids were washed, and the solution and solids were examined.

침출 기간이 완료된 때, 침출 슬러리를 95℃에서 pH 3.0까지 중화하기 위해서 20%의 석회암 슬러리를 대략 2시간에 걸쳐서 침출 슬러리에 첨가하였다. 중화된 침출 슬러리를 채취하고 나서 전체 슬러리를 여과하였다.At the end of the leaching period, 20% limestone slurry was added to the leaching slurry over approximately 2 hours to neutralize the leaching slurry at 95 ° C. to pH 3.0. The neutralized leaching slurry was taken and the whole slurry filtered.

침출 기간의 결과가 표 9에 주어졌다.The results of the leaching period are given in Table 9.

표 9Table 9

시간(h)Hours (h) [Ni]g/L[Ni] g / L [Co]g/L[Co] g / L [Fe]g/L[Fe] g / L [H2SO4]g/L[H 2 SO 4 ] g / L 1One 4.924.92 0.2290.229 60.860.8 <0.5<0.5 22 5.335.33 0.2480.248 50.050.0 <0.5<0.5 44 6.226.22 0.2900.290 33.933.9 <0.5<0.5 55 6.526.52 0.3030.303 26.526.5 <0.5<0.5 2424 7.367.36 0.340.34 14.414.4 5.05.0

침출 단계의 완료시의 고체는 분석 결과 0.21%의 Ni, 0.006%의 Co, 31.3%의 Fe, 0.65%의 Mg, 14.9%의 Si 및 1.39%의 황을 함유함을 나타내었다. “실리콘 타이(silicon tie)”를 사용하여 계산된(영점 실리콘의 추출을 가정하여, 광석과 잔류물의 실리콘 검출을 이용하여 침출 잔류물 무게를 계산하고, 그리고 추출을 계산하기 위해서 광석과 잔류물의 무게 및 검출을 사용하여), Ni 및 Co 추출은 각각 대략 93.1%와 95.9% 였다. 철 추출은 대략 9% 이었다.The solid upon completion of the leaching step showed 0.21% Ni, 0.006% Co, 31.3% Fe, 0.65% Mg, 14.9% Si and 1.39% sulfur. Calculate the leach residue weight using the silicon detection of the ore and residue, calculated using a “silicon tie” (assuming zero silicon extraction, and the weight of the ore and residue to calculate the extraction And detection), Ni and Co extraction were approximately 93.1% and 95.9%, respectively. Iron extraction was approximately 9%.

pH 3으로 중화한 뒤, 용액은 검사결과 Ni 6.23g/L, Co 0.29g/L 및 Fe 3.24 g/L를 함유함을 나타냈다. 고체는 검사결과 Ni 0.22%, Co 0.009%, Fe 26.5% 및 Si 11.7%를 함유함을 나타냈다. 대략 74%의 침출 용액속의 철이 중화하는 동안 침전되었다; 따라서 중화 후 순 철의 추출은 단지 약 2% 이었다. 대략 2%의 니켈 및 4%의 코발트가 중화하는 동안 철과 같이 침전되었다. After neutralization to pH 3, the solution showed test results containing 6.23 g / L Ni, 0.29 g / L Co and 3.24 g / L Fe. The solids showed 0.22% Ni, 0.009% Co, 26.5% Fe and 11.7% Si. Approximately 74% of the iron in the leaching solution precipitated during neutralization; Therefore, the net iron extraction after neutralization was only about 2%. Approximately 2% nickel and 4% cobalt precipitated with iron during neutralization.

상기 실시예는 본 발명의 바람직한 구체화들 중 하나의 몇 가지 중요한 특징을 설명한다. : 높은 니켈의 추출은 먼저 황산을 갈철석 광석과 직접 반응시키고, 그리고나서 새프롤라이트 광석을 첨가함으로써 달성될 수 있다; 침출 슬러리에 환원제, 이 경우에는 이산화황 기체의 첨가는 코발트의 추출을 향상시킨다. 높은 추출을 달성하기 위해서 산/광석 반응 혼합물을 양생할 필요가 없다; 황산과 광석의 반응은 매우 빠르며 매우 발열반응이어서, 산/광석 반응 동안 매우 높은 온도가 달성될 수 있고, 따라서 반응 속도가 높아지고 황산화 단계를 수행하기 위해 필요한 장치가 매우 크기가 작아질 수 있게 한다; 그리고 침출에 따른 침출 슬러리의 부분적 중화는, 극소량의 니켈과 코발트의 손실과 함께 침출되는, 소량 철의 대부분을 제거하기 위해서 사용될 수 있다. The above examples illustrate some important features of one of the preferred embodiments of the invention. Extraction of high nickel can be achieved by first reacting sulfuric acid directly with amonite ore, and then adding saprolite ore; The addition of a reducing agent, in this case sulfur dioxide gas, to the leach slurry improves the extraction of cobalt. It is not necessary to cure the acid / ore reaction mixture to achieve high extraction; The reaction of sulfuric acid with ore is very fast and very exothermic, so that very high temperatures can be achieved during the acid / ore reaction, thus increasing the reaction rate and making the apparatus necessary for carrying out the sulfate step very small. ; And partial neutralization of the leaching slurry following leaching can be used to remove most of the small amount of iron, which is leached with very low amounts of nickel and cobalt.

본 발명의 넓은 범위 안에서, 공정의 많은 변화가 가능할 것이라는 것 또한 당해 기술분야의 기술자에게 인정될 것이다. 당해 기술분야의 기술자는 본 명세서에 근거한 발명이 다른 양태로 이용될 것을 인정할 것이다.It will also be appreciated by those skilled in the art that many variations of the process will be possible within the broad scope of the invention. Those skilled in the art will recognize that the invention based on this specification may be used in other aspects.

본 발명의 공정은 갈철석과 새프롤라이트 양자를 포함하고 있는, 니켈 라테라이트 광석 본체에 광범위하게 적용되며, 이는 대부분의 그러한 광석 본체를 포함한다. 상기 공정에서의 새프롤라이트/갈철석 비율은, 공정에 사용되는 최소한의 일 정 새프롤라이트/갈철석 비율이 사용되는 한, 광범위하게 변한다. 예를 들면, 황산을 사용할 때 최소 비율은, 갈철석 및 새프롤라이트 광석의 황산화 가능한 철 내용물을 철(II) 이온의 산화물 또는 수화물로 가수분해 및 침전시킴으로써 생성될 수 있는 황산에 의해 황산화 될 수 있는, 새프롤라이트 광석의 철이 아닌 성분의 양을 계산함으로써 대략 결정된다. 만일 산의 첨가가 상술한바와 같이 계산된다면, 즉 갈철석 및 새프롤라이트 광석의 황산화 가능한 철 아닌 성분과 반응할 충분한 산 더하기 적은 양의 가용성 철에 대응하고 또한 반응을 완결시키기 위한 약간 과량의 산으로 계산된다면, 상기 비율은 이 최소값과 같거나 또는 그보다 큰 여하의 값이 될 것이다. The process of the present invention is broadly applied to nickel laterite ore bodies, which include both limonite and saprolite, including most such ore bodies. The saprolite / monite ratio in the process varies widely as long as the minimum constant saprolite / monite ratio used in the process is used. For example, the minimum ratio when using sulfuric acid is to be sulfated by sulfuric acid, which can be produced by hydrolysis and precipitation of the sulfated iron content of maneite and saprolite ore with an oxide or hydrate of iron (II) ions. Can be roughly determined by calculating the amount of non-iron components of the saprolite ore. If the addition of acid is calculated as described above, i.e. sufficient acid to react with the non-sulphurable iron components of the iron ore and the saprolite ore plus a little excess of acid to complete the reaction and also to complete the reaction If calculated, the ratio will be any value equal to or greater than this minimum value.

상기 개시는 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위는 이하 청구항에 의해 정해진다.The above disclosure is for the purpose of description and the scope of the invention is defined by the following claims.

Claims (16)

아래 단계들을 포함하는 갈철석과 새프롤라이트를 함유하는 라테라이트 광석의 침출 방법: Leaching method of laterite ore containing amonite and saprolite comprising the following steps: (a) 광석의 가용성 철이 아닌 성분과 함께 염을 형성하기 위해 갈철석과 새프롤라이트를 충분한 진한 무기산과 혼합하는 단계;(a) mixing amonite and saprolite with sufficient concentrated inorganic acid to form a salt with a non-soluble iron component of the ore; (b) 일정 온도에서, 용해된 철(II)이온의 가수분해를 일으키기 충분한 시간동안, 최소한 니켈 또는 코발트 중 하나를 침출 용액 속으로 상당량 용해시키면서, 철을 함유한 침전이 형성되도록 단계(a)의 혼합물을 수침출하는 단계 및;(b) at a constant temperature, for a time sufficient to cause hydrolysis of the dissolved iron (II) ions, at least a significant amount of either nickel or cobalt is dissolved into the leaching solution, so that iron-containing precipitates are formed (a) Water leaching the mixture of and; (c) 최소한 니켈 또는 코발트 화합물 중 어느 하나를 침출 용액으로부터 회수하는 단계.(c) recovering at least either nickel or cobalt compounds from the leach solution. 청구항 1에 있어서, 단계(a)는 먼저 산을 갈철석과 혼합하고, 그리고 뒤이어서 새프롤라이트를 첨가함으로써 수행되는 것인 방법.The process of claim 1, wherein step (a) is carried out by first mixing the acid with limonite and subsequently adding saprolite. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 단계(a)는 최소한 광석의 일부분이 부수어져서 산과 광석의 밀접한 혼합을 촉진시키는 것인 방법.The method of claim 1 or 2, wherein step (a) at least a portion of the ore is broken to promote intimate mixing of the acid and the ore. 청구항 2에 있어서, 상기 새프롤라이트는 개별적으로 분쇄된 후 갈철석과 산의 혼합물에 첨가되는 것인 방법.The method of claim 2, wherein the saprolite is separately milled and then added to the mixture of limonite and acid. 청구항 1에 있어서, 상기 합해진 갈철석과 새프롤라이트를 산과 혼합하기에 앞서, 눌러 부수고 분쇄하는 방법.The method of claim 1, wherein the combined limonite and saprolite are pressed and crushed prior to mixing with the acid. 청구항 1, 2, 4 또는 5에 있어서, 단계(b)의 수침출은 약 150℃까지의 온도에서 오토클레이브 안에서 수행되는 것인 공정.The process of claim 1, 2, 4 or 5, wherein the water leaching of step (b) is carried out in an autoclave at temperatures up to about 150 ° C. 청구항 6에 있어서, 단계(b)의 수침출은 약 95-105℃ 범위의 온도에서 수행되는 것인 방법.The method of claim 6, wherein the water leaching of step (b) is carried out at a temperature in the range of about 95-105 ° C. 8. 청구항 1, 2, 4 또는 5에 있어서, 단계(b)의 수침출은 대략 95-105℃ 범위의 온도 및 대략 15-70 psia 범위의 압력에서 수행되는 것인 방법.The process of claim 1, 2, 4 or 5, wherein the water leaching of step (b) is carried out at a temperature in the range of about 95-105 ° C. and a pressure in the range of about 15-70 psia. 청구항 4 또는 5에 있어서, 단계(b)의 수침출은, 대기압 및 침출 용액의 끓는점 온도에서 수행되는 제1 단계 및 오토클레이브 안에서 약 150℃에서 수행되는 제2단계의 두 단계로 수행되는 것인 방법.The process according to claim 4 or 5, wherein the water leaching of step (b) is carried out in two stages: the first stage carried out at atmospheric pressure and the boiling point temperature of the leaching solution and the second stage carried out at about 150 ° C. in the autoclave. Way. 청구항 4 또는 5에 있어서, 상기 산은 황산, 염산, 및 질산 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것인 방법.The method of claim 4 or 5, wherein the acid is selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid or mixtures thereof. 청구항 8에 있어서, 상기 산은 황산 및 단계 (a)에서 형성된 황산염을 포함하는 염인 방법.The method of claim 8, wherein the acid is a salt comprising sulfuric acid and the sulfate formed in step (a). 청구항 1, 2, 4 또는 5에 있어서, 단계 (c)의 침출용액으로부터 니켈 또는 코발트 화합물 중 최소한 어느 하나를 회수하는 단계는, 미리 고체/액체를 분리하지 않고 이온 교환 수지를 침출 용액에 첨가하는 것을 포함하는 것인 방법.The method according to claim 1, 2, 4 or 5, wherein recovering at least one of nickel or cobalt compounds from the leaching solution of step (c) comprises adding an ion exchange resin to the leaching solution without separating the solid / liquid in advance. And comprising one. 청구항 1, 2, 4 또는 5에 있어서, 단계(c)의 침출용액으로부터 니켈 또는 코발트 화합물 중 최소한 어느 하나를 회수하기에 앞서, 침출 용액이 먼저 침전으로부터 분리되는 것인 방법.The process according to claim 1, 2, 4 or 5, wherein the leaching solution is first separated from the precipitate prior to recovering at least one of the nickel or cobalt compounds from the leaching solution of step (c). 청구항 1, 2, 4 또는 5에 있어서, 광석으로부터 코발트의 용해를 촉진하기 위해서 단계(b)의 물 침출 단계 동안 환원제가 첨가되는 것인 방법.The process according to claim 1, 2, 4 or 5, wherein a reducing agent is added during the water leaching step of step (b) to promote the dissolution of cobalt from the ore. 청구항 14에 있어서, 상기 환원제는 이산화황(sulfur dioxide), 황화수소(hydrogen sulfide), 가용성 중아황산염(bisulfite) 및 아황산염(sulfite)화합물로 구성되는 군으로부터 선택되거나 또는 가용성 철(II) 이온 화합물인 방법. The method of claim 14, wherein the reducing agent is selected from the group consisting of sulfur dioxide, hydrogen sulfide, soluble bisulfite and sulfite compounds or is a soluble iron (II) ionic compound. 청구항 1 또는 2에 있어서, 단계(b)의 수침출 단계에 앞서 단계(a) 의 혼합물을 양생하는 단계를 더 포함하는 공정.The process according to claim 1 or 2, further comprising curing the mixture of step (a) prior to the water leaching step of step (b).
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