KR20140073477A - 라테라이트 광석로부터의 선택적 비금속 침출 - Google Patents

Abstract

전체 산 소비량 및 철 추출을 감소시키기 위하여 황산제이철 평형을 이용하는 공정이 설명되고, 상기 공정은 (i) 황산화; (ii) 선택적 열분해 및 (iii) 선택적 분해 단계를 포함한다.

Description

라테라이트 광석로부터의 선택적 비금속 침출 {SELECTIVE BASE METALS LEACHING FROM LATERITE ORES}

발명의 배경

리모나이트에 대한 종래의 침출 공정은 대부분의 니켈 및 코발트가 산화-수산화물(oxy-hydroxide) 제이철 광물과 연계되므로 높은 산 소비량을 가진다. 이러한 광물은 퇴적 침출 또는 대기 침출을 실행 불가능한 대안으로 만드는 가장 흔한 형태의 니켈 라테라이트이다. 산화-수산화물 격자 내의 니켈을 침출시키기 위하여, 고도의 철 분해가 요구되고 따라서 높은 산 소비량을 야기한다. 이러한 분해는 또한 광물을 파괴하여, 가능한 퇴적물의 안정성을 감소시킨다. 지금까지, 실행 가능한 유일한 방안은 라테라이트의 HPAL 처리였지만, 이러한 공정은 저품위 또는 품위향상 불가능 광석에 매우 허용적이지 않다.

바람직한 실시양태의 설명

도 1에 설명된 본 발명은 리모나이트를 위한 신규한 대안 공정을 제공한다. 상기 공정은 특정 조건에서 황산제이철의 분해에 의한 철 추출 및 전체 산 소비량을 감소시키기 위하여 황산제이철 평형을 이용한다. 광석 격자는, 제이철이 용해됨에 따라 여전히 붕괴되지만, 용이하게 형성된 황산제이철이 산화물로 분해되어, 다른 원소 공격에 사용된 산을 재생시킨다. 상기 공정은 세 단계로 나뉜다: (i) 황산화; (ii) 선택적 열분해 및 (iii) 선택적 분해.

황산화 단계 동안, 모든 황산이, 어떠한 건조 스테이지(stage)도 없이 광석에 첨가된다. 천연 광석 수분은 황산화 공정을 돕도록 사용된다. 건조 스테이지가 추가될 수 있지만 필수적이지는 않다. 상기 단계는 두 스테이지로 나뉜다: (i) 황산 공급인 제1스테이지 및 (ii) 평형 이동인 제2스테이지. 제1스테이지는, 그 명칭이 언급하듯이, 단순하게 산을 광석에 공급한다. 제1스테이지에서, 제이철로써 하기 반응이 일어난다.

Fe₂O₃ + 6H₂SO₄ → 2Fe(HSO₄)₃ + 3H₂O (1)

평형 이동의 제2스테이지는 황산화 반응을 황산제이철 생성물을 향해 이동시키기 위하여 필요하다. 온도가 공정을 돕는 것으로 공지이다. 이러한 이유로, 물질이 50 내지 400℃, 바람직하게는 150 내지 250℃ 열처리를 거친다. 하기 반응은 공정을 기술한다.

2Fe(HSO₄)₃ + Fe₂O₃ → 2Fe₂(SO₄)₃ + 3 H₂O (2)

제2스테이지에서 공급된 황산은 광물 격자를 파괴하고 니켈 및 코발트와 같은 표적 원소를 노출시키기에 충분해야 한다. 산 공급은 광석 톤당 10 내지 600kg, 바람직하게는 50 내지 300 kg/t으로 추정된다.

제2단계는 선택적 열분해이다. 황산제이철을 삼산화황 및 헤마타이트로 분해하기 위하여 온도가 다시 한 번 이용된다. 새로 형성된 SO₃는 니켈과 같은 다른 원소를 쉽게 공격한다. 이 단계에서 요망되는 온도는 400 내지 1000℃, 바람직하게는 500 내지 700℃로 추정된다.

Fe₂(SO₄)₃ → Fe₂O₃ + 3SO₃ (3)

NiO + SO₃ → NiSO₄ (4)

전체 반응은 하기와 같다.

Fe₂(SO₄)₃ + 3NiO → Fe₂O₃ + 3NiSO₄ (5)

황산제이철이 헤마타이트로 분해된 후 표적 금속이 광석 격자으로부터 추출되고, 니켈, 코발트 및 다른 원소가 용액에 투입되고, 철을 산화물로서 유지하는 것을 확보하는 선택적 분해인 제3단계가 존재한다. 분해 단계는 15 내지 100℃, 바람직하게는 25 내지 90℃에서 1 내지 5, 바람직하게는 1.5 내지 4 범위의 pH에서 수행된다. 펄프는 쉽게 여과되고, 대부분의 고체는 산화물이며 수산화물이 아니다.

광석은 본 발명의 공정에 투입되기 전에 2" 아래, 바람직하게는 0.5 mm 아래의 크기 분급물로 제조될 필요가 있다. 이를 위한 유일한 이유는 분해 단계 동안 교반 문제를 피하기 위한 것이다. 요구되는 모든 장비가 낮은 자본 집약도 및 낮은 운영 비용을 가짐에 따라, 본 발명의 공정은 저품위 광석을 수용하기에 충분하게 유연하다. 제조된 PLS는 용액 중에 철을 거의 가지지 않고, 임의의 하향 선택을 극도로 단순하게 만든다.

도 1은 본 발명에 의하여 제공되는 공정의 흐름도이다.

실시예 1

니켈 라테라이트 광석 조성:

이는 0.5 mm 메쉬에서 100% 통과하는 입자로 파쇄되었다. 샘플이 110℃의 온도에서 2 시간 동안 건조된 다음 400 g의 상기 광석이 계량되었다.

상기 샘플이 금속 반응기에 로딩(loading)되고 120 g의 98% 황산이 응집물 발생을 피하기 위한 기계적 혼합의 수행하에 천천히 첨가되었다. 황산화 물질이 지르코늄 도가니에 옮겨지고 700℃에 도달할 때까지 시간당 100℃의 가열 곡선을 따르는 온실에 놓였다.

2 시간의 열 전처리 후, 물질이 냉각되고 2.5 내지 4.0의 pH, Eh< 600mV로 유지되는 용액에, 85℃ 내지 95℃의 온도에서 3 시간 동안 공급된다. 그 후, 용액이 여과되고, 잔류물이 세척 및 건조되고, 관심 원소가 분석된다. 추출 결과는 라테라이트 광석에 포함된 원래 양을 기준으로 71.8%의 코발트, 84%의 니켈 및 12.5%의 철이다.

실시예 2

니켈 라테라이트 광석 조성:

실시예 1의 상기 절차를 반복하여, 추출 결과는 라테라이트 광석에 포함된 원래 양을 기준으로 79.6%의 코발트, 81.7%의 니켈 및 6.4%의 철이다.

실시예 3

니켈 라테라이트 광석 조성:

이는 0.5 mm 메쉬에서 100% 통과하는 입자로 파쇄되었다. 샘플이 110℃의 온도에서 2 시간 동안 건조된 다음 400 g의 상기 광석이 계량되었다.

상기 샘플이 금속 반응기에 로딩되고 160 g의 98% 황산이 응집물 발생을 피하기 위한 기계적 혼합의 수행하에 천천히 첨가되었다. 황산화 물질이 지르코늄 도가니에 옮겨지고 700℃에 도달할 때까지 시간당 100℃의 가열 곡선을 따르는 온실에 놓였다.

4 시간의 열 전처리 후, 물질이 냉각되고 1.8 내지 3.0의 pH, Eh< 450mV로 유지되는 용액에, 85℃ 내지 95℃의 온도에서 3 시간 동안 공급된다. 그 후, 용액이 여과되고, 잔류물이 세척 및 건조되고, 관심 원소가 분석된다. 추출 결과는 라테라이트 광석에 포함된 원래 양을 기준으로 92.8%의 코발트, 87.8%의 니켈 및 4.5%의 철이다.

고유한 특징:

· 니켈 및 코발트와 같은 유가 금속(value metal)의 추출 증가;

· 더 우수한 광상 개척;

· 산 소비량 감소;

· 중화제 소비량 감소;

· 더 우수한 펄프의 침강 특성;

· 응집제 소모량 감소;

· 사프롤라이트/리모나이트 분해 필요 없음.

Claims (14)

1. 다음 단계를 포함하는, 라테라이트 광석으로부터 비금속(base metal)을 침출하기 위한 방법:
   (i) 황산제이철(ferric sulphate)을 수득하기 위한 라테라이트 광석 황산화 단계;
   (ii) 황산제이철을 삼산화황, 헤마타이트 및 표적 금속으로 분해하기 위한 황산제이철의 선택적 열분해 단계;
   (iii) 산화제이철(ferric oxide) 및 표적 금속 함유 용액을 수득하기 위한 선택적 분해 단계.
2. 제1항에 있어서, 황산화 단계는 황산 공급의 제1스테이지 및 평형 이동의 제2스테이지를 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 평형의 제2스테이지는 50 내지 400℃ 범위의 온도에서 수행되는 방법.
4. 제2항에 있어서, 황산 공급의 제1스테이지는 광석의 톤당 10 내지 600 kg의 황산을 공급하는 것을 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 선택적 열분해 단계는 400 내지 1000℃ 범위의 온도에서 수행되는 방법.
6. 제1항에 있어서, 표적 금속은 니켈, 코발트 및 다른 원소인 방법.
7. 제1항에 있어서, 선택적 분해 단계는 15 내지 100℃ 범위의 온도에서 수행되는 방법.
8. 제1항에 있어서, 선택적 분해 단계는 1 내지 5 범위의 pH에서 수행되는 방법.
9. 제1항에 있어서, 선택적 분해 단계는 표적 금속 함유 용액으로부터 제이철 산(ferric acid)을 여과하는 것을 포함하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 표적 금속 함유 용액은 황산니켈 함유 용액인 방법.
11. 제1항에 있어서, 라테라이트 광석은 리모나이트를 포함하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 황산화 단계에 앞서, 광석은 0.5 mm 아래의 크기 분급물로 제조되는 방법.
13. 제1항에 있어서, 황산화 단계에 앞서, 광석은 0.5 mm 아래의 크기 분급물로 제조되는 방법.
14. 제1항에 있어서, 침출은 철이 실질적으로 없는 침출귀액(pregnant leaching solution, PLS)을 발생시키는 방법.

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