RU2423534C2 - Procedure for leaching valuable metals out of ore at presence of hydrochloric acid - Google Patents

Procedure for leaching valuable metals out of ore at presence of hydrochloric acid Download PDF

Info

Publication number
RU2423534C2
RU2423534C2 RU2007118725/02A RU2007118725A RU2423534C2 RU 2423534 C2 RU2423534 C2 RU 2423534C2 RU 2007118725/02 A RU2007118725/02 A RU 2007118725/02A RU 2007118725 A RU2007118725 A RU 2007118725A RU 2423534 C2 RU2423534 C2 RU 2423534C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
ore
solution
sulfate
leaching
Prior art date
Application number
RU2007118725/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007118725A (en
Inventor
Ян-Тьерд СМИТ (ZA)
Ян-Тьерд СМИТ
Йоханн-дю-Тойт СТЕЙЛ (ZA)
Йоханн-дю-Тойт СТЕЙЛ
Original Assignee
Англо Оперейшнс Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Англо Оперейшнс Лимитед filed Critical Англо Оперейшнс Лимитед
Publication of RU2007118725A publication Critical patent/RU2007118725A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423534C2 publication Critical patent/RU2423534C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: procedure consists in following stages: ore leaching at presence of hydrochloric acid with production of soluble metal chloride in solution for leaching, addition of sulphuric acid into solution for leaching, extraction of metal sulphate from solution for leaching and regeneration of hydrochloric acid. As ore there is used oxide ore of non-ferrous metal, such as oxide zinc ore, laterite nickel ore such as saprolite or limonite, sulphide ore or titanium ore. Valuable metal is chosen from group including Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Co, Mn, Fe, Pb, Na, K, Ca, metals of platinum group and gold. Valuable metal or less valuable metal, such as magnesium, can be metal in composition of metal sulphite. Regenerated hydrochloric acid is directed into re-circulation system into process of leaching. ^ EFFECT: raised efficiency of procedure. ^ 40 cl, 36 dwg, 5 tbl

Description

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способу обработки солевым раствором хлорида, при котором происходит накопление или регенерация соляной кислоты, и к способу выщелачивания металлов из руды хлоридным раствором. Способ является экономическим и приемлемым с экологической точки зрения гидрометаллургическим процессом для извлечения ценных металлов из руд или концентратов.The present invention relates to a method for treating a salt solution of chloride in which the accumulation or regeneration of hydrochloric acid occurs, and to a method for leaching metals from an ore with a chloride solution. The method is an economical and environmentally acceptable hydrometallurgical process for the extraction of valuable metals from ores or concentrates.

Известно использование относительно концентрированных солевых хлоридных растворов в качестве среды для выщелачивания неблагородных металлов, один из последних вариантов включает способ гидравлического извлечения меди Оутокумпу, описанный в ряде патентов, таких как WO 2003/35916, WP 2003/89675 и др. Известно, что хлоридные солевые растворы высокой ионной силы в основном обеспечивают более скоростное и более полное выщелачивание по сравнению с обычной относительно разбавленной сульфатной средой. Однако извлечение растворенных ценных материалов из таких солевых растворов представляет собой трудоемкий процесс и исключает стандартную электролитическую обработку.It is known to use relatively concentrated saline chloride solutions as a medium for leaching base metals, one of the latest options includes the Outokumpu method for the hydraulic extraction of copper, described in a number of patents, such as WO 2003/35916, WP 2003/89675 and others. It is known that chloride salt high ionic strength solutions generally provide faster and more complete leaching compared to conventional relatively dilute sulfate media. However, recovering dissolved valuable materials from such saline solutions is a laborious process and excludes standard electrolytic treatment.

В течение многих лет исследования во многих учреждениях были направлены на применение соляной кислоты (хлоридной среды) для выщелачивания никеля из латеритных руд, прежде всего, следует упомянуть работы в этой области, проведенные в университете им. Н.М.Райса в г.Лидс (N.M.Rice of Leeds University (см. Rice, 1989). При обработке обоих типов руды, типичного силиката (серпентина) и оксидной руды (лимонит или озерная руда), наблюдались оптимальные кинетические параметры, что свидетельствовало о возможности применения указанной системы для выщелачивания ценных металлов, таких как никель, из ряда материалов типа латеритов. Особый интерес представляет быстрая кинетика (1 ч) выщелачивания при высокой температуре, обычно более 80°С, в 4 М растворе соляной кислоты. Была разработана концептуальная схема (Rice и Strong, 1974) с использованием выщелачивания соляной кислотой для солюбилизации ценных кобальта и никеля, которые затем удаляли экстракцией растворителем с последующим гидролизом и получали в виде гидроксида никеля (с использованием магнезии в качестве нейтрализующего агента) соответственно. Основными компонентами, которые вносят вклад в потребление дорогостоящей соляной кислоты, являются примеси, такие как железо и магний. Хлорид железа удаляют из раствора экстракцией растворителем и обработкой на стадии обжига с распылением, при этом образуется устойчивый гематит и регенерируется соляная кислота, которая направляется в рециркуляционную систему на стадию выщелачивания. Аналогичным образом хлорид магния обрабатывают на стадии обжига с распылением, при этом образуется магнезия (которую используют в качестве коммерческого побочного продукта и/или используют в качестве нейтрализующего агента) и регенерируется соляная кислота (возвращается в рециркуляционную систему на стадию выщелачивания).For many years, studies in many institutions have focused on the use of hydrochloric acid (chloride medium) for leaching nickel from lateritic ores. First of all, mention should be made of work in this area carried out at the University. NMRice of Leeds University (see Rice, 1989). When processing both types of ore, typical silicate (serpentine) and oxide ore (limonite or lake ore), optimal kinetic parameters were observed, which testified to the possibility of using this system for leaching valuable metals, such as nickel, from a number of laterite materials .. Of particular interest is the fast kinetics (1 h) of leaching at high temperature, usually more than 80 ° C, in a 4 M hydrochloric acid solution. conceptual design (Rice and Strong, 1974) using hydrochloric acid leaching to solubilize the valuable cobalt and nickel, which were then removed by solvent extraction followed by hydrolysis and obtained as nickel hydroxide (using magnesia as a neutralizing agent), respectively. impurities such as iron and magnesium. Iron chloride is removed from the solution by extraction with a solvent and treatment in a spray firing step, whereby stable hematite and regenerated hydrochloric acid which is directed to a recirculation system in the leaching step. Similarly, magnesium chloride is treated at the spray firing stage, whereby magnesia is formed (which is used as a commercial by-product and / or used as a neutralizing agent) and hydrochloric acid is regenerated (it is returned to the recirculation system to the leaching stage).

Установлено, что приблизительно 70% всемирных природных запасов никеля содержится в латеритной руде. В настоящее время только приблизительно 40% никеля, выпускающегося в промышленности, экстрагируют из латеритных руд, и предполагается, что к 2012 г. эта величина возрастет приблизительно до 50% (расчеты Dalvi и др., 2004). Таким образом, в настоящее время существует необходимость в разработке нового процесса для извлечения никеля и кобальта из латеритных месторождений, которые характеризуются значительно более низкими эксплутационными характеристиками и, прежде всего, более низкими капитальными затратами по сравнению с современными технологиями. Более того, с учетом запасов в будущем и роста потребности в никеле приблизительно на 4% (в зависимости от различных факторов) потребность в производстве никеля будет составлять 40000-45000 тонн в год выпускаемого в промышленности никеля, чтобы удовлетворить потребности (расчеты Dalvi и др., 2004). Даже если использовать дополнительную разработку новых источников (запасов) небольших сульфидных месторождений, основные проекты, предусматривающие новые способы разработки латеритов (такие как проекты по кислотному выщелачиванию при высоком давлении Goro и Ravensthrope, новые литейные печи, такие как печи Koniambo, и новые способы гидрометаллургической сульфидной обработки, такие как способ "Voisey's Bay"), все эти способы не смогут удовлетворить потребности.It has been estimated that approximately 70% of the world's natural reserves of nickel are found in laterite ore. Currently, only approximately 40% of nickel produced in industry is extracted from laterite ores, and it is estimated that by 2012 this value will increase to approximately 50% (calculated by Dalvi et al., 2004). Thus, there is currently a need to develop a new process for the extraction of nickel and cobalt from laterite deposits, which are characterized by significantly lower operational characteristics and, above all, lower capital costs compared to modern technologies. Moreover, taking into account future reserves and an increase in demand for nickel by approximately 4% (depending on various factors), the need for nickel production will be 40,000-45,000 tons per year of nickel produced in the industry in order to satisfy needs (estimates by Dalvi et al. , 2004). Even if you use the additional development of new sources (stocks) of small sulfide deposits, major projects involving new ways of developing laterites (such as Goro and Ravensthrope high pressure acid leaching projects, new foundry furnaces such as Koniambo furnaces, and new hydrometallurgical sulfide methods processing, such as the Voisey's Bay method), all of these methods will not be able to satisfy needs.

Геология и минералогияGeology and Mineralogy

Экономичность обработки латерита в значительной степени зависит от качества и состава обрабатываемой руды. Латеритные месторождения никеля включают два основных пласта (горизонта), то есть лимонитовый (гидратированные оксиды железа) поверхностный материал (низкое содержание никеля и магния, высокое содержание железа) и более глубокий пласт сапролитовый (гидросиликаты магния) материал (высокое содержание никеля и магния, низкое содержание железа). Указанные пласты образуются при эрозии исходной скальной породы, которая в свою очередь образуется из закристаллизованного расплава породы в форме минералов Fe-Mg-Si-O. Исходная скальная порода содержит Ni (~0<2%) и Со, так как эти металлы могут заменять Fe и Mg (одинаковая валентность и радиус ионов) в кристаллической решетке указанных силикатов. Первичные серпентиновые минералы, Mg3(Si2O5)(OH)4, образуются из исходной породы в процессе серпентинизации при повышенных температуре и давлении (в присутствии воды под поверхностью земли). Этот процесс приводит к природному обогащению никеля (<0,5% Ni). В качестве совместного продукта в указанном процессе серпентинизации образуется также магнетит, который является, кроме некоторых исходных скальных пород (таких как оливин), основным источником Fe в процессе эрозии. Латеритизация происходит, если первичный серпентин (содержание которого зависит от степени серпентизации) и ассоциированные остатки исходной породы (прежде всего, минералы, такие как оливин) подвергаются продолжительной эрозии, прежде всего, во влажных тропических регионах (так называемый процесс латеритизации) на поверхности земли или в близлежащих слоях. В процессе латеритизации Ni и Со концентрируются в 3-30 раз по сравнению с исходной породой. Процесс латеритизации является динамичным, а глубинный разрез в основном представляет собой моментальный снимок, причем в самом нижнем слое находится сравнительно недавно измененная порода, то есть поверхностная вода (закисляется при растворении СО2 и органических кислот) растворяет и выщелачивает Ni, Mg, Si, Fe (в виде Fe2+) и Al (чтобы снизить подвижность) по мере того, как вода просачивается через глубинный разрез. В поверхностных слоях железо быстро окисляется и осаждается в виде аморфного гидроксида железа (III), при этом в эту структуру совместно адсорбируется Ni (обычно 1,5% Ni) и практически весь Со:The cost-effectiveness of laterite processing largely depends on the quality and composition of the ore being processed. Lateritic nickel deposits include two main layers (horizons), i.e. limonite (hydrated iron oxides) surface material (low nickel and magnesium, high iron) and a deeper saprolite (magnesium hydrosilicate) material (high nickel and magnesium, low iron content). These strata are formed during erosion of the original rock, which in turn is formed from crystallized molten rock in the form of Fe-Mg-Si-O minerals. The initial rock contains Ni (~ 0 <2%) and Co, since these metals can replace Fe and Mg (the same valency and radius of ions) in the crystal lattice of these silicates. Primary serpentine minerals, Mg 3 (Si 2 O 5 ) (OH) 4 , are formed from the parent rock during serpentinization at elevated temperature and pressure (in the presence of water under the surface of the earth). This process leads to the natural enrichment of nickel (<0.5% Ni). Magnetite is also formed as a joint product in the indicated process of serpentinization, which, in addition to some initial rocks (such as olivine), is the main source of Fe during erosion. Lateritization occurs if primary serpentine (the content of which depends on the degree of serpentization) and associated residues of the original rock (primarily minerals such as olivine) undergo prolonged erosion, especially in humid tropical regions (the so-called lateritization process) on the surface of the earth or in nearby layers. In the process of lateritization, Ni and Co are concentrated 3–30 times in comparison with the initial rock. The lateritization process is dynamic, and the deep section is basically a snapshot, with the relatively recently changed rock located in the lowest layer, that is, surface water (acidified by dissolving CO 2 and organic acids) dissolves and leaches Ni, Mg, Si, Fe (in the form of Fe 2+ ) and Al (to reduce mobility) as water seeps through a deep section. In the surface layers, iron is rapidly oxidized and precipitated in the form of amorphous iron (III) hydroxide, while Ni (usually 1.5% Ni) and almost all of Co are adsorbed into this structure:

Figure 00000001
Figure 00000001

* - Указанный процесс является неравновесной реакцией, что свидетельствует о сложности процесса осаждения в природе. Fe2+ выщелачивается и растворяется в окислительных условиях из обоих типов оксидов железа, таких как магнетит, маггемит и т.п., и силикаты Mg(Fe), такие как оливин и ортопироксен. Вновь образовавшееся твердое вещество (указанное справа) по всей вероятности включает осажденный гидроксид железа (Fe(OH)3) в виде промежуточной фазы.* - This process is a nonequilibrium reaction, which indicates the complexity of the deposition process in nature. Fe 2+ is leached and dissolved under oxidizing conditions from both types of iron oxides, such as magnetite, maghemite, etc., and Mg (Fe) silicates, such as olivine and orthopyroxene. The newly formed solid (indicated on the right) most likely includes precipitated iron hydroxide (Fe (OH) 3 ) in the form of an intermediate phase.

Со временем кристалличность материала улучшается и образуется первая форма гетита (основной компонент оксидных отложений) и постепенно превращается (с верхних слоев до нижних) в наиболее стабильную природную форму, то есть в гематит. В кристаллической решетке гематита во влажной окислительной Ni-латеритной окружающей среде не могут накапливаться Ni и Со, при этом снижается его качество и образуется верхняя кора, так называемый феррикрет (слой, который первым удаляется при разработке латеритных отложений). Важно отметить, что Ni и, прежде всего, Со также в значительной степени адсорбируются минералами оксидов/гидроксидов Mn (в основном образуются в форме жил или поверхностных отложений на других минералах). Месторождение Goro в Новой Каледонии и месторождение Moa Bay на Кубе являются примерами отложений, которые в основном включают указанный тип лимонитовой зоны в глубинном разрезе.Over time, the crystallinity of the material improves and the first form of goethite forms (the main component of oxide deposits) and gradually turns (from the upper layers to the lower) into the most stable natural form, that is, into hematite. Ni and Co cannot accumulate in the hematite crystal lattice in a humid oxidizing Ni-lateritic environment, and its quality decreases and the upper crust forms, the so-called ferricret (the layer that is first removed during the development of lateritic deposits). It is important to note that Ni and, above all, Co are also largely adsorbed by the minerals of Mn oxides / hydroxides (mainly formed in the form of veins or surface deposits on other minerals). The Goro field in New Caledonia and the Moa Bay field in Cuba are examples of sediments that mainly include this type of limonite zone in depth.

Множество лимонитовых месторождений образуется, когда избыточный свободный кремний (в составе исходной породы) повторно осаждается после его выщелачивания из Mg-силикатной структуры (серпентин, оливин и т.п.) в виде микрокристаллического халцедонового кварца. Обычно указанные процессы происходят за счет изменений Eh и/или рН в глубинном разрезе. Микрокристаллический халцедоновый кварц в большинстве случаях повторно кристаллизуется в более кристаллическую фазу кварца, при этом образуются свободные индивидуальные частицы кварца от малого до крупного размера (примерами руды такого типа являются силикатные месторождения Ravensthorpe и Jacare, то есть руды такого типа подвергаются обогащению с использованием физического удаления крупных частиц кварца).Many limonite deposits are formed when excess free silicon (in the composition of the initial rock) is re-deposited after it is leached from the Mg-silicate structure (serpentine, olivine, etc.) in the form of microcrystalline chalcedony quartz. Typically, these processes occur due to changes in Eh and / or pH in a deep section. Microcrystalline chalcedony quartz in most cases is recrystallized into a more crystalline phase of quartz, with the formation of free individual particles of quartz from small to large (examples of ores of this type are Ravensthorpe and Jacare silicate deposits, i.e. ores of this type are enriched using physical removal of large particles of quartz).

В более мягких условиях эрозии, например в условиях более сухого или холодного климата, или в условиях ограниченного движения грунтовых вод (плохой дренаж) степень выщелачивания снижается, и из криталлической структуры серпентина и оливина в основном выщелачивается магний. В результате наблюдается одновременное обогащение других менее подвижных компонентов минералов, например Fe и Si, что приводит к превращению первичных серпентина и оливина в смектические глины. Fe2+ также является менее подвижным, чем Mg2+ и таким образом замещает Mg в кристаллической структуре вновь образующейся смектической глины. Таким образом, указанные глины Mg, Fe различаются по составу от обогащенных магнием сепиолитов до обогащенных железом нонтронитов. Залежи глины (если они присутствуют) обычно находятся между лимонитовой и сапролитовой зонами. Минералы смектической глины также фиксируют Ni (более 1,5% Ni) в кристаллической решетке, где никель замещает ионы Fe2+ и Mg2+ в междуслойных положениях. Для образования смектической глины требуется доступ к кремнию, который присутствует в виде включений микрокристаллического халцедонового кварца в глине. Примером такого месторождения является залежи Murrin, которые содержат в глубинном разрезе перемежающиеся смектические зоны.Under milder conditions of erosion, for example, in a drier or colder climate, or in conditions of limited groundwater movement (poor drainage), the degree of leaching decreases, and magnesium is mainly leached from the crystalline structure of serpentine and olivine. As a result, there is a simultaneous enrichment of other less mobile components of minerals, for example Fe and Si, which leads to the conversion of primary serpentine and olivine into smectic clays. Fe 2+ is also less mobile than Mg 2+ and thus replaces Mg in the crystal structure of the newly formed smectic clay. Thus, these Mg, Fe clays vary in composition from magnesium-enriched sepiolites to iron-enriched nontronites. Clay deposits (if present) are usually located between the limonite and saprolite zones. Minerals of smectic clay also fix Ni (more than 1.5% Ni) in the crystal lattice, where nickel replaces Fe 2+ and Mg 2+ ions in the interlayer positions. The formation of smectic clay requires access to silicon, which is present as inclusions of microcrystalline chalcedony quartz in clay. An example of such a field is Murrin deposits, which contain intermittent smectic zones in a deep section.

Независимо от присутствия или отсутствия слоя смектической глины остаточные Ni, Mg, Fe и Si переходят в раствор. По мере снижения уровня грунтовых вод их рН возрастает за счет реакций с невыветренным скальным грунтом. Вблизи латеритной материковой скальной породы с измененной поверхностью раздела образуются обогащенные никелем (более 20% Ni) гидратированные Mg-силикатные минералы (известные как гарниериты). Никель повторно осаждается при более щелочных рН по сравнению с магнием, что приводит в обогащению никелем Mg-силикатов, в результате образуются так называемые гарниериты (обогащенные никелем гидратированные Mg-силикаты). Гарниериты наиболее распространены в тектонически активных пластах, таких как Новая Каледония, и реже встречаются в кратонных регионах, таких как Бразилия или Западная Австралия. Содержание никеля в исходной скальной породе (грунте) в значительной степени определяет содержание никеля в образующихся латеритных рудах. Между материковым грунтом или слоем гарниерита (если он присутствует) и слоем лимонита или глины (если он присутствует) располагается переходная зона, содержащая значительно измененный магний-силикатный материал, называемый сапролитовой зоной, то есть содержащий минералы филлосиликатной группы, которые образуются из первичного серпентина и исходной скальной породы. При эрозии несерпентинизированной исходной породы может также образоваться микрокристаллический халцедоновый кварц, залегающий в наиболее проницаемых геологических структурах, таких как зоны поперечного сдвига, разломов, жил и трещин. Со временем Fe и, прежде всего, Ni (обычно 2-3% Ni) замещают Mg с образованием вторичных "измененных" серпентинов. Например,Regardless of the presence or absence of a smectic clay layer, residual Ni, Mg, Fe, and Si pass into solution. As the groundwater level decreases, their pH increases due to reactions with un-weathering rocky soil. Near the laterite mainland rock with a modified interface, hydrated Mg-silicate minerals (known as garnierites) are enriched with nickel (more than 20% Ni). Nickel is re-precipitated at a more alkaline pH compared to magnesium, which results in nickel enrichment of Mg silicates, resulting in the formation of so-called garnierites (nickel enriched hydrated Mg silicates). Garnierites are most common in tectonically active formations, such as New Caledonia, and are less common in cratonic regions, such as Brazil or Western Australia. The nickel content in the original rock (soil) largely determines the nickel content in the formed laterite ores. Between the mainland soil or the layer of garnierite (if present) and the layer of limonite or clay (if present) there is a transition zone containing a significantly altered magnesium-silicate material called the saprolite zone, i.e. containing phyllosilicate group minerals that are formed from primary serpentine and source rock. During erosion of a non-serpentinized source rock, microcrystalline chalcedony quartz can also form, which lies in the most permeable geological structures, such as zones of transverse shear, faults, veins and cracks. Over time, Fe and, above all, Ni (usually 2-3% Ni) replace Mg with the formation of secondary “altered” serpentines. For example,

Figure 00000002
Figure 00000002

Чтобы сдвинуть равновесие реакции вправо, необходимо, чтобы концентрация никеля в проникающих грунтовых водах была не намного выше, чем в твердой фазе.To shift the reaction equilibrium to the right, it is necessary that the nickel concentration in the penetrating groundwater is not much higher than in the solid phase.

Никель начинает заменять магний предпочтительно в участках более слабых связей в структуре серпентина, то есть в положении ОН-связей тетраэдрической структуры (так называемый слой бруцита).Nickel begins to replace magnesium, preferably in areas of weaker bonds in the structure of the serpentine, that is, in the position of OH bonds of the tetrahedral structure (the so-called layer of brucite).

И наконец, в результате неравномерной эрозии (в разрезе) латеритного горизонта, а также за счет неравномерной разработки отдельные образцы руды, например сапролит, могут содержать различные количества других руд, например лимонит и/или глину. Таким образом, руда в качестве сырья характеризуется чрезвычайно изменчивым минералогическим составом и связанными с ним характеристиками переработки.And finally, as a result of uneven erosion (in the context) of the laterite horizon, as well as due to uneven development, individual ore samples, for example saprolite, may contain different amounts of other ores, for example limonite and / or clay. Thus, ore as a raw material is characterized by an extremely variable mineralogical composition and the processing characteristics associated with it.

Основные источники латеритного никеля во всем мире содержат руды лимонитового типа и в меньшей степени руды сапролитового типа (Monhemius, 1987 и Elias, 2002).The main sources of lateritic nickel worldwide contain limonite type ores and, to a lesser extent, saprolite type ores (Monhemius, 1987 and Elias, 2002).

Существующие процессыExisting processes

Следует снова отметить, что при переработке никелевой руды высокого качества наиболее целесообразной является экономичность любого используемого процесса. Важной стадией переработки по возможности является обогащение. К сожалению, оба типа руд, лимонит и сапролит, с трудом поддаются обогащению, так как Ni гомогенно смешан с минералами гетитом и магний-силикатом соответственно. Существует определенная возможность обогащения, но только если присутствует крупный безрудный материал. Отсеивание такого крупного материала возможно, только если он характеризуется низким содержанием Ni, такого как крупный кварц, магнезит (MgCO3) и силикат магния и т.п.It should again be noted that in the processing of high-quality nickel ore, the most appropriate is the cost-effectiveness of any process used. If possible, enrichment is an important stage of processing. Unfortunately, both types of ores, limonite and saprolite, are difficult to enrich, since Ni is homogeneously mixed with goethite and magnesium silicate minerals, respectively. There is a certain possibility of enrichment, but only if large barren material is present. Screening of such a large material is possible only if it is characterized by a low content of Ni, such as coarse quartz, magnesite (MgCO 3 ) and magnesium silicate, etc.

Процесс плавления (фиг.1)The melting process (figure 1)

На фиг.1 показана схема переработки сапролита методом плавления. Руда содержит 20-50% свободной воды и на первой стадии ее удаляют высушиванием. Затем руду прокаливают для удаления структурированной воды с последующим восстановлением Ni и Fe до металлов в печи в смеси с коксом или углем. Mg, Si и т.п. образуют шлак, что позволяет удалить жидкий расплавленный сплав Ni-Fe. Затем требуется рафинирование (переплав) для удаления остаточных S, С и Si: при добавлении извести образует шлак CaS, а при окислении воздухом происходит превращение С в газообразный СО и Si в оксидный шлак. Если получают ферро-никель, то незначительное количество Fe окисляют в шлак, так как ферро-никель используют для производства нержавеющей стали. При использовании способа производства штейна требуется добавление S в печь для обжига в восстанавливающих условиях. При этом происходит взаимодействие с металлическим Ni и (нежелательное) взаимодействие с Fe с образованием сульфидов. Указанный материал затем плавят, при этом оксиды образуют шлак, а сульфиды образуют штейн. Наконец, через конвертор продувают воздух для окисления основного количества Fe до шлака.Figure 1 shows a diagram of the processing of saprolite by melting. The ore contains 20-50% free water and in the first stage it is removed by drying. The ore is then calcined to remove structured water, followed by reduction of Ni and Fe to metals in a furnace mixed with coke or coal. Mg, Si, etc. form slag, which allows you to remove molten liquid alloy Ni-Fe. Then refining (remelting) is required to remove residual S, C and Si: when lime is added, it forms CaS slag, and when oxidized with air, C is converted into gaseous CO and Si to oxide slag. If ferro-nickel is obtained, a small amount of Fe is oxidized to slag, since ferro-nickel is used for the production of stainless steel. When using the matte production method, the addition of S to the kiln under reducing conditions is required. In this case, interaction with metallic Ni occurs and (undesirable) interaction with Fe with the formation of sulfides. The specified material is then melted, while the oxides form the slag, and the sulfides form the matte. Finally, air is blown through the converter to oxidize the bulk Fe to slag.

Особенности способа:Features of the method:

- температура плавления шлака зависит от SiO2/MgO и FeO;- the melting point of the slag depends on SiO 2 / MgO and FeO;

- и изменчивость руды по составу необходимо усреднять, чтобы обеспечивать указанное качество целевого сырья (разработка и усреднение руды увеличивают затраты);- and ore variability in composition must be averaged to ensure the indicated quality of the target raw material (development and averaging of ore increase costs);

- экономические предельные показатели качества рудного сырья для проектов "коричневого поля" (браунфилд - реконструкция старых предприятий) с низкой стоимостью составляют приблизительно 1,7% Ni, а для проектов "коричневого поля" с высокой стоимостью - приблизительно 2,1% Ni (Dalvi и др., 2004), то есть процесс ограничивает показатели материалов, которые можно использовать в качестве целевой руды;- economic marginal quality indicators of ore raw materials for brown field projects (brownfield - reconstruction of old enterprises) with low cost are approximately 1.7% Ni, and for brown field projects with high cost - approximately 2.1% Ni (Dalvi et al., 2004), that is, the process limits the performance of materials that can be used as target ore;

- к недостаткам процесса плавления относятся высокие капиталовложения и энергетические затраты, следовательно, экономичность процесса в значительной степени зависит от региональных цен на энергоресурсы;- the disadvantages of the melting process include high capital investment and energy costs, therefore, the efficiency of the process largely depends on regional energy prices;

- хотя извлечение Ni является достаточно высоким (~90%), выход Со в качестве побочного продукта или слишком мал или полностью отсутствует, во-первых, благодаря низкому содержанию Со в сапролитовых рудах и, во-вторых, за счет низкого извлечения (~50%) (Dalvi и др., 2004).- although Ni recovery is sufficiently high (~ 90%), the yield of Co as a by-product is either too small or completely absent, firstly, due to the low content of Co in saprolite ores and, secondly, due to low extraction (~ 50 %) (Dalvi et al., 2004).

Процесс Карона (фиг.2)Karon process (figure 2)

Сначала руду высушивают в роторной печи и обжигают в восстановительных условиях (обычно в качестве восстановителя используют нефтяное топливо). Ni и Со селективно восстанавливаются при приблизительно 700°С до металлов (приблизительно 10% Fe частично восстанавливается). Если содержание силикатов в сырье является повышенным (за счет переработки большего количества сапролитовой руды), то происходит повторная кристаллизация форстерита (аморфного Mg-силиката) (который с трудом восстанавливается при 700°С) и при этом происходит захват Ni, то есть никель не поддается выщелачиванию. Аналогичным образом более высокие температуры восстановления и избыточное восстановление приводят к повышенной возможности образования тугоплавкой фазы (при выщелачивании в системе аммиак-карбонат аммония), то есть процесс сводится к кинетике в зависимости от извлечения Ni и Со. После охлаждения сплав выщелачивают в атмосфере воздуха в окислительных условиях (воздух) в растворе аммиак-карбонат аммония (рН ~10). Выщелоченные Ni (Со) и Fe образуют чрезвычайно прочные аминокомплексы в растворе. Ион железа (II) окисляется до железа (III) и гидролизуется в виде желатинизированного гидроксида железа (Со совместно осаждается с гидроксидом железа, и значительная часть не подвергается восстановлению). После разделения системы жидкость - твердое вещество некоторое количество Ni и весь Со осаждаются в виде сульфидов в присутствии газообразного H2S (Со является менее растворимым по сравнению с Ni, но за счет высокого соотношения Ni:Co происходит частичное осаждение Ni). Раствор Ni (не содержащий Со) затем упаривают с паром, при этом образуется основный карбонат Ni (твердая фаза) и СО2 и аммиак в газообразной фазе. СО2 и аммиак регенерируют для повторного использования при абсорбции водой с образованием раствора аммиака-карбоната аммония. Кек карбоната никеля либо используют в качестве коммерческого продукта, либо подвергают дальнейшей переработке с использованием множества методов конечной обработки для извлечения Ni из карбонатов или из раствора. Ni и Со регенерируют экстракцией растворителем, или основный карбонат обжигают в роторной печи с образованием NiO (продукт с низкой степенью очистки). В другом варианте кек снова растворяют в растворе сульфата аммония с образованием сульфата никель-аммония, который затем восстанавливают до металлического никеля в присутствии газообразного водорода (см. Monhemius, 1987).First, the ore is dried in a rotary kiln and calcined under reducing conditions (usually, fuel oil is used as a reducing agent). Ni and Co are selectively reduced at about 700 ° C. to metals (approximately 10% Fe is partially reduced). If the content of silicates in the feed is increased (due to the processing of more saprolite ore), then forsterite (amorphous Mg-silicate) recrystallizes (which is difficult to recover at 700 ° C) and Ni is captured, i.e., nickel does not leaching. Similarly, higher reduction temperatures and excessive reduction lead to an increased possibility of the formation of a refractory phase (during leaching in the ammonia-ammonium carbonate system), i.e., the process reduces to kinetics depending on the extraction of Ni and Co. After cooling, the alloy is leached in an atmosphere of air under oxidizing conditions (air) in a solution of ammonia-ammonium carbonate (pH ~ 10). Leached Ni (Co) and Fe form extremely strong amino complexes in solution. The iron (II) ion is oxidized to iron (III) and is hydrolyzed in the form of gelatinized iron hydroxide (Co is precipitated together with iron hydroxide, and a significant part is not reduced). After separation of the liquid-solid system, a certain amount of Ni and all Co are precipitated as sulfides in the presence of gaseous H 2 S (Co is less soluble compared to Ni, but due to the high Ni: Co ratio, partial precipitation of Ni occurs). The Ni solution (not containing Co) is then evaporated with steam, whereby basic Ni carbonate (solid phase) and CO 2 and ammonia are formed in the gaseous phase. CO 2 and ammonia are regenerated for reuse upon absorption with water to form an ammonia-ammonium carbonate solution. The nickel carbonate cake is either used as a commercial product or is further processed using a variety of finishing methods to extract Ni from carbonates or from solution. Ni and Co are regenerated by solvent extraction, or the basic carbonate is calcined in a rotary kiln to form NiO (low purity product). In another embodiment, the cake is redissolved in a solution of ammonium sulfate to form nickel-ammonium sulfate, which is then reduced to metallic nickel in the presence of hydrogen gas (see Monhemius, 1987).

Особенности процесса:Process Features:

- хотя этот способ можно использовать для переработки большего числа некоторых типов сапролитов (по сравнению с методом кислотного выщелачивания при высоком давлении), повышенное содержание Mg и силикатной формы повышает количество форстерита, что приводит к увеличению потерь никеля;- although this method can be used to process a larger number of certain types of saprolites (compared with the acid leaching method at high pressure), an increased content of Mg and a silicate form increases the amount of forsterite, which leads to an increase in nickel losses

- хотя основное количество реагентов (аммиак и СО2) поступает в рециркуляционную систему процесса, наблюдаются значительные потери (прежде всего, за счет выщелачивания магния, то есть образования карбоната Mg-аммония), кроме того, требуются вспомогательные реагенты для получения продукта с относительно высокой степенью очистки;- although the main amount of reagents (ammonia and CO 2 ) enters the recirculation system of the process, significant losses are observed (primarily due to leaching of magnesium, that is, the formation of Mg-ammonium carbonate), in addition, auxiliary reagents are required to obtain a product with a relatively high degree of purification;

- более 60% суммарной потребляемой энергии используется на предварительных стадиях процесса (высушивание влажной руды и восстановительный обжиг), в то время как на стадиях конечной обработки снова используются методы гидрометаллургической обработки, то есть процесс с энергетической точки зрения является крайне неэффективным;- more than 60% of the total energy consumed is used in the preliminary stages of the process (drying of wet ore and reduction firing), while hydrometallurgical methods are again used at the final processing stages, that is, the process is extremely inefficient from an energy point of view;

- фильтрация является неэффективной в связи с желеобразной природой осажденного гидроксида железа;- filtration is ineffective due to the jelly-like nature of precipitated iron hydroxide;

- низкий выход извлечения для обоих процессов: пирометаллургического (образование форстерита) и гидрометаллургического (соосаждение Со и блокирование выщелаченных частиц за счет осаждения Fe) процессов, общий выход Ni составляет приблизительно 75% и Со 50%.- low extraction yield for both processes: pyrometallurgical (formation of forsterite) and hydrometallurgical (co-precipitation of Co and blocking of leached particles due to Fe deposition) processes, the total yield of Ni is approximately 75% and Co 50%.

Не следует ожидать, что указанную технологию можно использовать для разработки новых проектов в связи с низким извлечением ценных металлов и применением сырья низкого качества (предпочтительно лимонитовые руды), кроме того, указанные процессы требуют высоких затрат на энергию и реагенты (см. Dalvi и др., 2004).It should not be expected that this technology can be used to develop new projects due to the low extraction of valuable metals and the use of low quality raw materials (preferably limonite ores), in addition, these processes require high energy and reagent costs (see Dalvi and others. , 2004).

Процесс кислотного выщелачивания при высоком давлении (HPAL) (фиг.3)The process of acid leaching at high pressure (HPAL) (figure 3)

В металлургии процесс HPAL считается относительно простым, на первой стадии используют разложение при высокой температуре более 245°С. Полученную взвесь нейтрализуют известью и декантируют в противотоке, затем удаляют примеси и осаждают Ni и Со в виде сульфидов (H2S) или гидроксидов (известь) или напрямую извлекают Ni и Со экстракцией растворителем (схема Goro). Необязательные дальнейшая очистка и разделение включают повторное растворение (если при высаживании получают твердое вещество) и очистку с использованием экстракции растворителем или селективное высаживание. И наконец, металл регенерируют электролизом или восстановлением водородом, или оксид никеля получают с использованием пирогидролиза (хлориды используют в виде SX или IX, в отличие от хлоридов для процесса выщелачивания).In metallurgy, the HPAL process is considered relatively simple, in the first stage decomposition is used at a high temperature of more than 245 ° C. The resulting suspension is neutralized with lime and decanted in countercurrent, then impurities are removed and Ni and Co are precipitated as sulfides (H 2 S) or hydroxides (lime), or Ni and Co are directly extracted with solvent extraction (Goro scheme). Optional further purification and separation include re-dissolving (if solid is obtained by precipitation) and purification using solvent extraction or selective precipitation. Finally, the metal is regenerated by electrolysis or reduction with hydrogen, or nickel oxide is obtained using pyrohydrolysis (chlorides are used as SX or IX, unlike chlorides for the leaching process).

Особенности процесса:Features of the process:

- этот способ можно использовать для большего числа типов руды по сравнению со способом плавления благодаря включению лимонитового метода (запасы лимонитовой руды вдвое превышают запасы сапролитовой руды), но процесс в значительной степени зависит от содержания общих поглотителей кислоты, то есть Al (из глины) и, прежде всего, Mg (<4%);- this method can be used for a larger number of ore types compared to the melting method due to the inclusion of the limonite method (the reserves of limonite ore are twice the reserves of saprolite ore), but the process largely depends on the content of total acid absorbers, that is, Al (from clay) and primarily Mg (<4%);

- высокая коррозия, прежде всего, если присутствуют хлориды (соли в воде), коррозионная стойкость можно повысить при использовании сплавов Ti высокого качества, что приводит к увеличению стоимости процесса;- high corrosion, especially if chlorides (salts in water) are present, corrosion resistance can be improved by using high quality Ti alloys, which leads to an increase in the cost of the process;

- высокие капиталовложения за счет применения оборудования под давлением и соответствующих конструкционных материалов;- high investment due to the use of pressure equipment and related structural materials;

- затраты на реагенты являются чрезвычайно высокими в связи с поглотителями кислоты (Mg, Al) и необходимостью поддерживать уровень кислоты (за счет образования бисульфатов), а также в связи с необходимостью нейтрализации известью (обычно требуется добавление 250-400 кг/т кислоты, где нижний предел указан для переработки лимонитовой руды с низким содержанием Mg);- the cost of reagents is extremely high due to acid scavengers (Mg, Al) and the need to maintain the acid level (due to the formation of bisulfates), as well as the need to neutralize with lime (usually the addition of 250-400 kg / t of acid, where the lower limit is for the processing of limonite ore with a low Mg content);

- проблемы при использовании автоклавов в связи с образованием накипи, что приводит к простоям оборудования, прежде всего, при переработке сырья с повышенным содержанием Mg и Al.- problems when using autoclaves in connection with the formation of scale, which leads to equipment downtime, especially when processing raw materials with a high content of Mg and Al.

Расчеты (Dalvi и др., 2004) показали, что экономичность способа HPAL в значительной степени зависит от качества сырья, то есть расчетный нижний предел качества сырья для новых проектов составляет 1,3% Ni, без учета компенсации за счет среднего потребления кислоты (см. проект Ambatory в Мадагаскаре) или при использовании ближайших источников дешевой кислоты (например, стадия плавления сульфидов).Calculations (Dalvi et al., 2004) showed that the cost-effectiveness of the HPAL method is largely dependent on the quality of the raw materials, i.e., the estimated lower quality limit of raw materials for new projects is 1.3% Ni, excluding compensation due to average acid consumption (see .Ambatory project in Madagascar) or when using the nearest sources of cheap acid (for example, the sulfide melting stage).

На фиг.4 иллюстрируется неэффективность процесса HPAL с учетом используемых реагентов. Установлено, что основной причиной потребления кислоты является Mg, причем устранить этот недостаток можно только за счет переработки рудного сырья с низким содержанием Mg (руда лимонитового типа). Кроме того, приблизительно половина стоимости связана с необходимостью восполнять уровень реагентов (для компенсации образования бисульфатов при данной температуре), которые в действительности не используются для выщелачивания. "Дополнительную" кислоту требуется также добавлять для нейтрализации после выщелачивания под давлением. Чем выше плотность пульпы (суспензии), тем в меньшей степени затраты на реагенты влияют на абсолютную стоимость (стоимость/фунты Ni). Однако существует предел максимальной плотности пульпы в связи с ограничениями по вязкости.Figure 4 illustrates the inefficiency of the HPAL process, taking into account the reagents used. It has been established that the main reason for the consumption of acid is Mg, and this disadvantage can be eliminated only by processing ore materials with a low Mg content (limonite type ore). In addition, approximately half the cost is associated with the need to replenish the level of reagents (to compensate for the formation of bisulfates at a given temperature), which are not actually used for leaching. An “additional” acid is also required to be added to neutralize after pressure leaching. The higher the density of the pulp (suspension), the less the cost of reagents affects the absolute cost (cost / pounds of Ni). However, there is a limit to the maximum pulp density due to viscosity restrictions.

Альтернативные процессы с использованием сульфатовSulphate Alternative Processes

В настоящее время в промышленности существует тенденция разработки и проектирования эффективных способов атмосферного выщелачивания (ALP), прежде всего, в связи со сниженными капиталовложениями, а также для переработки как лиманитов, так и сапролитов. Обычно лимонитовую руду выщелачивают при высокой остаточной концентрации кислоты, в то время как сапролитовую руду (с более высокой способностью к нейтрализации) затем используют для нейтрализации остаточной кислоты и кислоты, образующейся при гидролизе Fe. Комбинацию процессов HPAL и ALP использовали для разработки так называемого способа кислотного выщелачивания при повышенном давлении (EPAL), который в настоящее время используют в проекте Ravensthorpe в Западной Австралии. Схемы процессов ALP и EPAL показаны на фиг.5.Currently, there is a tendency in industry to develop and design effective methods for atmospheric leaching (ALP), primarily in connection with reduced capital investments, as well as for the processing of both limanites and saprolites. Typically, limonite ore is leached at a high residual acid concentration, while saprolite ore (with a higher ability to neutralize) is then used to neutralize the residual acid and acid formed during the hydrolysis of Fe. The combination of HPAL and ALP processes was used to develop the so-called High Pressure Acid Leach (EPAL) process, which is currently used in the Ravensthorpe project in Western Australia. Process diagrams of ALP and EPAL are shown in FIG. 5.

Сущность процессов, представленных на фиг.5, запатентована фирмой АМАХ в 1970 г.г. В способе АМАХ предлагается также обжиг для частичного восстановления сапролитовой руды, то есть для повышения ее способности к нейтрализации, при этом происходит частичнное извлечение Ni. В процессе, описанном на фиг.5, можно использовать рециркуляцию любого невыщелоченного никеля из остатка (из которого уже удалено основное количество Mg) в процесс HPAL (Monhemius, 1987).The essence of the processes presented in figure 5, was patented by the company AMAX in 1970. In the AMAX method, firing is also proposed for partial reduction of saprolite ore, that is, to increase its ability to neutralize, and partial recovery of Ni occurs. In the process described in FIG. 5, it is possible to use recirculation of any unleached nickel from the residue (from which the bulk of Mg has already been removed) to the HPAL process (Monhemius, 1987).

Особенности процесса:Features of the process:

- атмосферное выщелачивание характеризуется низкой кинетикой, которую, однако, можно в значительной степени компенсировать низкими капиталовложениями, то есть за счет относительно дешевой продолжительности обработки (по сравнению с процессом HPAL);- atmospheric leaching is characterized by low kinetics, which, however, can be largely offset by low investment, that is, due to the relatively cheap processing time (compared to the HPAL process);

- даже если система атмосферного выщелачивания является эффективной при удалении Fe (в процессе нейтрализации/гидролиза сапролита), все еще наблюдаются значительные потери кислоты за счет избыточного выщелачивания Mg (однако эти затраты можно частично компенсировать за счет дополнительной энергии, полученной при дополнительном сжигании серы, а также за счет дополнительного дохода при продаже никеля);- even if the atmospheric leaching system is effective in removing Fe (in the process of neutralization / hydrolysis of saprolite), significant acid losses due to excessive leaching of Mg are still observed (however, these costs can be partially offset by the additional energy obtained from additional sulfur burning, and also due to additional income from the sale of nickel);

- процесс EPAL характеризуется большими энергозатратами и большими капиталовложениями по сравнению с процессом HPAL;- The EPAL process is characterized by greater energy consumption and greater investment compared to the HPAL process;

- при использовании атмосферного сульфатного процесса с незамкнутой системой возникают значительные проблемы по утилизации MgSO4, прежде всего, в связи с постоянно возрастающими ограничениями охраны окружающей среды (прежде всего, при переработке рудного сырья с высоким содержанием Mg).- when using an atmospheric sulfate process with an open system, significant problems arise in the utilization of MgSO 4 , primarily in connection with the ever-increasing restrictions on environmental protection (primarily when processing ore materials with a high Mg content).

В целом процесс EPAL характеризуется минимальным риском, так как на стадии HPAL обеспечивается высокий выход экстракции Ni и Со, и в то же время образуются устойчивые остатки Fe. Стадия кислотного выщелачивания характеризуется минимальными требованиями для нейтрализации и в то же время обеспечивается дополнительное извлечение никеля. Однако основные недостатки этого способа - это высокие капиталовложения и проблема с Mg. При использовании процесса кислотного выщелачивания в полном объеме в сульфатной среде требуются чрезвычайно агрессивные (сильная кислота) условия выщелачивания, чтобы обеспечить высокий выход экстракции Ni и Со. Такие условия в свою очередь вызывают значительные ограничения для нейтрализации при переработке сапролитового материала, что приводит к значительным потерям сульфатов за счет магния в растворе и, возможно, в виде ярозита в остатке. Высокое потребление реагентов (если отсутствуют доступные источники дешевых реагентов) и ограничения по охране окружающей среды сводят к минимуму экономичность процесса. По этой причине были разработаны альтернативные способы для решения проблем с Mg. В одном из таких способов, предложенных фирмой American Climax Inc. (предшествующее название фирмы АМАХ), используют кристаллизацию без упаривания в автоклаве при 190-250°С для высаживания сульфатов в виде моногидратов. Так как этот процесс требует использования дополнительного и дорогостоящего автоклава, был предложен процесс SURAL (Sulzer, Швейцария, регенерация Шульца с кислотным выщелачиванием), в котором используют кристаллизацию с упариванием, при этом получают эпсомит (MgSO4·7H2O). Указанный сульфат затем подвергают термическому разложению с образованием SO2 (который превращают в серную кислоту на заводе по производству кислоты и направляют в рециркуляционную систему процесса HPAL) и нейтрализующий агент, магнезию (MgO), который направляют в рециркуляционную систему процесса (см. Monhemius, 1987). Недавно запатентованный фирмой Skye Resources процесс атмосферного кислотного выщелачивания практически идентичен процессу SURAL за исключением того, что стадия первичного выщелачивания также является атмосферной. Кроме того, процесс фирмы Skye характеризуется менее гидратированной формой сульфата магния, то есть после стадии кристаллизации с упариванием образуется сульфат магния с двумя-тремя молекулами гидратной воды (см. Hatch Feasibility Study, 2005). Процессы SURAL/Skye показаны на фиг.6.In general, the EPAL process is characterized by minimal risk, since at the HPAL stage a high yield of Ni and Co extraction is provided, and at the same time, stable Fe residues are formed. The acid leach stage is characterized by minimal requirements for neutralization and at the same time, additional nickel recovery is provided. However, the main disadvantages of this method are the high investment and the problem with Mg. When using the acid leaching process in full in a sulfate medium, extremely aggressive (strong acid) leaching conditions are required to ensure a high yield of Ni and Co extraction. Such conditions, in turn, cause significant limitations for neutralization during the processing of saprolite material, which leads to significant losses of sulfates due to magnesium in solution and, possibly, in the form of jarosite in the residue. High consumption of reagents (if there are no available sources of cheap reagents) and environmental restrictions minimize the efficiency of the process. For this reason, alternative methods have been developed to solve problems with Mg. In one of these methods proposed by American Climax Inc. (previous name of the company AMAX), crystallization is used without evaporation in an autoclave at 190-250 ° С for precipitation of sulfates in the form of monohydrates. Since this process requires the use of an additional and expensive autoclave, the SURAL process was proposed (Sulzer, Switzerland, Schulz regeneration with acid leaching), which uses evaporation crystallization to obtain epsomite (MgSO 4 · 7H 2 O). Said sulfate is then thermally decomposed to form SO 2 (which is converted to sulfuric acid in the acid plant and sent to the HPAL process recirculation system) and a neutralizing agent, magnesia (MgO), which is sent to the process recirculation system (see Monhemius, 1987 ) The recently patented Skye Resources atmospheric acid leach process is nearly identical to the SURAL process except that the primary leach stage is also atmospheric. In addition, the Skye process is characterized by a less hydrated form of magnesium sulfate, i.e., magnesium sulfate with two to three molecules of hydrated water is formed after the evaporation crystallization step (see Hatch Feasibility Study, 2005). SURAL / Skye processes are shown in FIG. 6.

Особенности процесса:Process Features:

- замена затрат на реагенты на затраты на энергию/топливо является эффективной или неэффективной в зависимости от региона;- the replacement of reagent costs with energy / fuel costs is effective or ineffective depending on the region;

- кристаллизация сульфата магния из чистого раствора сульфата при упаривании требует значительных энергозатрат (высокие энергозатраты при упаривании), которые превышают количество энергии для поддерживания нормального водного баланса (что имеет особенное значение при увеличении требований к качеству первичного рудного сырья).- crystallization of magnesium sulfate from a pure sulfate solution during evaporation requires significant energy consumption (high energy consumption during evaporation), which exceed the amount of energy to maintain a normal water balance (which is of particular importance when increasing the quality requirements of primary ore raw materials).

Новые предложения процессов с использованием хлоридной средыNew Chloride Process Proposals

Атмосферный процесс хлоридно-кислотного выщелачивания показан на фиг.6 (так называемый процесс Jaguar, разработанный канадской фирмой по разведке и разработке месторождений никеля Jaguar Nickel Inc.). Этот процесс включает стадию атмосферного выщелачивания в растворе хлористоводородной кислоты, содержащем высокий исходный уровень MgCl2. Предполагается, что активность протона значительно повышается при увеличении концентрации хлорида магния в исходном растворе (исследования системы HCl-MgCl2-H2O описаны в статье Bates и др., (1970), а также в статье Jansz (1983)). Выщелачивание можно проводить в две стадии, на первой стадии выщелачивают Ni и Со в раствор, а на второй стадии контролируют удаление Fe. Предполагают, что дополнительное преимущество гидролиза Fe из солевого раствора заключается в низкой активности воды в солевых растворах, что приводит к ускорению реакции дегидратирования. В принципе гематит может образовываться при атмосферной температуре, в ином случае (чистая сульфатная система) требуется применение автоклава, эксплуатируемого при значительно более высокой температуре. После извлечения ценных металлов раствор упаривают для обеспечения водного баланса и полученный солевой раствор хлорида магния поступает в рециркуляционную систему на стадию выщелачивания. Отводной (из испарителя) жидкий поток подвергают пирогидролизу (см. реакцию на фиг.7) и получают магнезию (которую частично направляют в рециркуляционную систему в качестве внутреннего нейтрализующего агента) и газообразный HCl. HCl затем конденсируют и направляют в рециркуляционную систему в реактор для атмосферного выщелачивания.The atmospheric chloride-acid leach process is shown in FIG. 6 (the so-called Jaguar process, developed by Canadian nickel exploration and development company Jaguar Nickel Inc.). This process involves the step of atmospheric leaching in a hydrochloric acid solution containing a high initial level of MgCl 2 . It is assumed that proton activity increases significantly with increasing concentration of magnesium chloride in the initial solution (studies of the HCl-MgCl 2 -H 2 O system are described in the article by Bates et al., (1970), as well as in the article by Jansz (1983)). Leaching can be carried out in two stages, in the first stage, Ni and Co are leached into the solution, and in the second stage, the removal of Fe is controlled. It is believed that an additional advantage of Fe hydrolysis from saline is the low activity of water in saline solutions, which leads to an acceleration of the dehydration reaction. In principle, hematite can form at atmospheric temperature; otherwise (a pure sulfate system), the use of an autoclave operated at a significantly higher temperature is required. After extraction of the valuable metals, the solution is evaporated to ensure water balance, and the resulting saline solution of magnesium chloride enters the recirculation system at the leaching stage. The discharge (from the evaporator) liquid stream is subjected to pyrohydrolysis (see the reaction in Fig. 7) and magnesium is obtained (which is partially sent to the recirculation system as an internal neutralizing agent) and gaseous HCl. HCl is then condensed and sent to a recirculation system in an atmospheric leach reactor.

Концепция системы для солевого выщелачивания латеритной руды и регенерации основного количества кислоты с использованием пирогидролиза хлорида магния впервые была предложена Райсом и Стронгом (Rice and Strong, 1974), которые предложили использовать экстракцию растворителем для удаления FeCl3 из системы, затем стадию отжига с распылением для образования устойчивого гематита и для регенерации эквивалентного количества соляной кислоты. Как утверждается, способ Jaguar включает экономичный подход для обработки примесей железа. Способ проводят при высокой исходной концентрации соли (раствор MgCl2), что позволяет осуществлять гидролиз железа при контролируемой кислотности при 80-105°С. Однако экономические проблемы процесса Jaguar становятся очевидными из-за значительного количества энергии, затрачиваемой при упаривании избытка воды из концентрированного раствора хлорида магния перед пирогидролизом и после него, которая не сопоставима с экономией при регенерации реагентов. Чем выше качество магниевого материала для выщелачивания, тем больше воды затрачивается на стадии пирогидролиза в абсолютных единицах, то есть на 1 кг обрабатываемой руды (см. фиг.8). Процесс Jaguar быстро становится неэффективным с точки зрения водного баланса, так как при необходимости добавлять дополнительное количество воды в систему для поглощения большего количества магния указанное количество снова упаривается в процессе пирогидролиза. Аналогично процессу Jaguar "отрицательное влияние" на водный баланс, связанное с высоким исходным содержанием магния в руде, наблюдается и в процессе Skye, но в меньшей степени (в этом случае для предотвращения преждевременной кристаллизации сульфата в других элементах системы), но за исключением того, что добавленная "дополнительная" вода будет распределена с относительной эффективностью в многокорпусном испарителе/кристаллизаторе и только гидратная вода из сульфата магния будет оказывать влияние на высокотемпературную (дорогостоящую) стадию термического разложения. Чем ниже степень гидратирования образующегося сульфата магния, тем в меньшей степени содержание магния в сырье влияет на степень упаривания на высокотемпературной стадии регенерации реагента (см. фиг.8). Чем круче кривая зависимости (на фиг.8), тем в меньшей степени дополнительно извлеченный никель (при переработке сапролитовой руды высокого качества) будет повышать стоимость упаривания воды в процессе высокотемпературной регенерации реагента.The concept of a system for salt leaching of laterite ore and regeneration of the main amount of acid using pyrohydrolysis of magnesium chloride was first proposed by Rice and Strong (Rice and Strong, 1974), who proposed using solvent extraction to remove FeCl 3 from the system, then a spray annealing step to form stable hematite and for the regeneration of an equivalent amount of hydrochloric acid. The Jaguar process is claimed to include an economical approach for treating iron impurities. The method is carried out at a high initial salt concentration (MgCl 2 solution), which allows the hydrolysis of iron with controlled acidity at 80-105 ° C. However, the economic problems of the Jaguar process become apparent due to the significant amount of energy expended when evaporating excess water from a concentrated solution of magnesium chloride before and after pyrohydrolysis, which is not comparable to the savings in the regeneration of reagents. The higher the quality of the magnesium material for leaching, the more water is spent at the pyrohydrolysis stage in absolute units, that is, 1 kg of processed ore (see Fig. 8). The Jaguar process quickly becomes ineffective in terms of water balance, since if necessary, add additional water to the system to absorb more magnesium, the specified amount is again evaporated during the pyrohydrolysis. Similar to the Jaguar process, a "negative effect" on the water balance associated with a high initial magnesium content in the ore is also observed in the Skye process, but to a lesser extent (in this case, to prevent premature crystallization of sulfate in other elements of the system), but except that added “additional” water will be distributed with relative efficiency in a multi-case evaporator / crystallizer and only hydrated water from magnesium sulfate will affect the high-temperature (expensive) water thermal decomposition. The lower the degree of hydration of the resulting magnesium sulfate, the less the magnesium content in the feed affects the degree of evaporation at the high-temperature stage of regeneration of the reagent (see Fig. 8). The steeper the dependence curve (in Fig. 8), the less the additionally extracted nickel (during the processing of high-quality saprolite ore) will increase the cost of water evaporation during high-temperature regeneration of the reagent.

Регенерация тепла также является низкоэффективным процессом и усложняется в реакторах для пирогидролиза (Steinbach and Baerhold, 2002 и Adham and Lee, 2002). В этом процессе требуются редкие материалы, так как хлористоводородная кислота конденсируется в испарителе с нагревом отходящим теплом при теплообмене. В другом варианте, если хлористоводородную кислоту удаляют на первой стадии, то наблюдаются потери тепла для регенерации. Другой важный фактор заключается в том, что некоторые примеси, такие как хлориды кальция и натрия, не подвергаются пирогидролизу, и соответствующее эквивалентное количество хлоридов требуется заменять на дорогостоящие дополнительные хлористоводородную кислоту или хлорид магния. Следует также учитывать, что общая эффективность реакции пирогидролиза значительно ниже 100%.Heat recovery is also a low-efficiency process and is complicated in pyrohydrolysis reactors (Steinbach and Baerhold, 2002 and Adham and Lee, 2002). Rare materials are required in this process, since hydrochloric acid condenses in the evaporator and is heated by waste heat during heat transfer. In another embodiment, if hydrochloric acid is removed in a first step, heat loss for regeneration is observed. Another important factor is that some impurities, such as calcium and sodium chlorides, do not undergo pyrohydrolysis, and the corresponding equivalent amount of chlorides needs to be replaced with expensive additional hydrochloric acid or magnesium chloride. It should also be borne in mind that the overall efficiency of the pyrohydrolysis reaction is significantly lower than 100%.

Особенности процесса с замкнутой системой и с использованием пирогидролиза (процесс Jaguar):Features of the closed-loop process using pyrohydrolysis (Jaguar process):

- пирогидролиз является целесообразным при относительно низких температурах (~500°С), но регенерация тепла затруднена (высокие капиталовложения), что относительно неэффективно;- pyrohydrolysis is advisable at relatively low temperatures (~ 500 ° C), but heat recovery is difficult (high investment), which is relatively inefficient;

- процесс Jaguar становится неэкономичным при переработке латеритных руд с высоким содержанием магния, то есть указанный процесс предназначен только для переработки лимонитовых руд;- the Jaguar process becomes uneconomical when processing laterite ores with a high magnesium content, that is, this process is intended only for processing limonite ores;

- примеси, такие как кальций и натрий, не подвергаются пирогидролизу, и возникает необходимость в замене эквивалентного количества хлоридов на дорогостоящие дополнительные хлористоводородную кислоту или хлорид магния.- impurities, such as calcium and sodium, are not subjected to pyrohydrolysis, and there is a need to replace an equivalent amount of chlorides with expensive additional hydrochloric acid or magnesium chloride.

Процесс Jaguar не обеспечивает поглощения значительных количеств магния и поэтому является неконкурентноспособным в отношении широко распространенных атмосферных процессов с использованием сульфатов, таких как процесс Skye. Сравнительно недавно был предложен хлоридный процесс (Myes и др., 2005), предназначенный для исключения пирогидролиза, то есть для регенерации хлористоводородной кислоты за счет осаждения сульфатов серной кислотой (химическая реакция представлена на фиг.9). Принцип указанного процесса заключается в использовании химической осадительной кристаллизации дешевой серной кислотой с целью регенерации дорогостоящей хлористоводородной кислоты в отличие от пирогидролиза. В процессе Intec используют превращение CaCl2/SO4. Принцип этого процесса аналогичен процессу Jaguar, но за исключением того, что только из жидкого отводного потока удаляют железо и извлечение Ni/Co проводят в присутствии извести. Затем из полученного раствора осаждают магний в присутствии извести с образованием магнезии (MgO). В ходе всех трех операций в основном происходит замена хлоридного катиона на эквивалентное количество хлорида кальция. Общее количество хлористоводородной кислоты, потребляемой в системе, регенерируют при добавлении серной кислоты, что приводит к осаждению сульфата кальция (с низкой растворимостью). Регенерированная хлористоводородная кислота возвращается через рециркуляционную систему в процесс атмосферного выщелачивания. Серная кислота и известь в свою очередь можно регенерировать на стадии термического разложения сульфата кальция. Однако простая термодинамическая модель реакции термического разложения (с использованием процесса HSC) выявляет некоторые трудности (см. фиг.10).The Jaguar process does not absorb significant amounts of magnesium and therefore is not competitive with widespread sulfate-based atmospheric processes such as the Skye process. More recently, a chloride process has been proposed (Myes et al., 2005), designed to exclude pyrohydrolysis, that is, to regenerate hydrochloric acid by precipitation of sulfates with sulfuric acid (the chemical reaction is shown in Fig. 9). The principle of this process is to use chemical precipitation crystallization with cheap sulfuric acid to regenerate expensive hydrochloric acid, as opposed to pyrohydrolysis. The Intec process uses the CaCl 2 / SO 4 conversion. The principle of this process is similar to the Jaguar process, but with the exception that only iron is removed from the liquid by-pass and Ni / Co is extracted in the presence of lime. Then, magnesium is precipitated from the resulting solution in the presence of lime to form magnesia (MgO). During all three operations, the chloride cation is mainly replaced by an equivalent amount of calcium chloride. The total amount of hydrochloric acid consumed in the system is regenerated by the addition of sulfuric acid, which leads to the precipitation of calcium sulfate (with low solubility). The regenerated hydrochloric acid is returned through a recirculation system to atmospheric leaching. Sulfuric acid and lime, in turn, can be regenerated at the stage of thermal decomposition of calcium sulfate. However, a simple thermodynamic model of the thermal decomposition reaction (using the HSC process) reveals some difficulties (see FIG. 10).

Хотя концепция регенерации серной кислоты и извести представляет интерес, для термического разложения сульфатов требуется высокая температура, то есть требуется потребление значительного количества энергии. При этом возможно образование чрезвычайно огнеупорного нереакционноспособного типа извести. Кроме того, в процессе термического разложения образуется промежуточная твердая фаза, которая представляет дополнительные проблемы.Although the concept of sulfuric acid and lime recovery is of interest, the thermal decomposition of sulfates requires a high temperature, i.e. a significant amount of energy is required. In this case, the formation of extremely refractory non-reactive type of lime is possible. In addition, an intermediate solid phase forms during thermal decomposition, which presents additional problems.

Особенности процесса с замкнутой системой и с использованием осаждения сульфата кальция (при добавлении серной кислоты для регенерации хлористоводородной кислоты) (процесс Intec):Features of the closed-loop process and using the precipitation of calcium sulfate (with the addition of sulfuric acid to regenerate hydrochloric acid) (Intec process):

- в указанном процессе получают реализуемые (товарные) побочные продукты бассанит (CaSO4·1/2H2O) и магнезия (MgO), однако возникают трудности при очистке побочных продуктов такого типа;- in the specified process get realizable (commercial) by-products of bassanite (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O) and magnesia (MgO), however, there are difficulties in cleaning by-products of this type;

- маловероятной является возможность экономичной регенерации серной кислоты и извести методом термического разложения сульфата кальция, реакции термического разложения происходят через образование сложных промежуточных продуктов, продукт из извести является огнеупорным, а процесс требует большого количества энергии;- the possibility of economical regeneration of sulfuric acid and lime by the method of thermal decomposition of calcium sulfate is unlikely, thermal decomposition reactions occur through the formation of complex intermediate products, the lime product is refractory, and the process requires a large amount of energy;

- чем выше содержание магния в рудном сырье, тем больше требуется серной кислоты и извести, что приводит к снижению экономичности при переработке сапролитовой руды.- the higher the magnesium content in the ore raw materials, the more sulfuric acid and lime are required, which leads to a decrease in efficiency in the processing of saprolite ore.

Таким образом, существует необходимость в более эффективном экономичном процессе выщелачивания для извлечения ценных металлов. Прежде всего, существует необходимость в способе накопления или регенерации хлористоводородной кислоты в хлоридном солевом растворе для выщелачивания, при этом требуется исключить необходимость упаривания больших количеств воды, которое требуется при использовании пирогидролиза. Все используемые дополнительные реагенты должны быть недорогостоящими, и должна существовать возможность регенерации основных реагентов, использованных в процессе.Thus, there is a need for a more efficient, economical leaching process to recover valuable metals. First of all, there is a need for a method for the accumulation or regeneration of hydrochloric acid in a chloride salt solution for leaching, and it is necessary to eliminate the need for evaporation of large quantities of water, which is required when using pyrohydrolysis. All additional reagents used must be inexpensive, and there must be the possibility of regeneration of the main reagents used in the process.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

В первом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ выщелачивания ценного металла из руды, содержащей указанный ценный металл, включающий следующие стадии:In a first embodiment of the present invention, there is provided a method for leaching a valuable metal from ore containing said valuable metal, the process comprising the steps of:

выщелачивание руды в присутствии хлористоводородной кислоты с образованием хлорида металла в растворе для выщелачивания,ore leaching in the presence of hydrochloric acid to form metal chloride in the leach solution,

добавление серной кислоты в раствор для выщелачивания,adding sulfuric acid to the leach solution,

извлечение сульфата металла из раствора для выщелачивания иrecovery of metal sulfate from the leach solution and

одновременная регенерация хлористоводородной кислоты.simultaneous regeneration of hydrochloric acid.

Сульфат металла характеризуется формулой MeSO4·yH2O, гдеThe metal sulfate is characterized by the formula MeSO 4 · yH 2 O, where

Me означает металл, аMe means metal, and

y равно 0 или более, например от 0 до 3, более предпочтительно 0 или 1.y is 0 or more, for example from 0 to 3, more preferably 0 or 1.

Источником металла в сульфате металла предпочтительно является руда.The metal source in the metal sulfate is preferably ore.

Рудой предпочтительно является оксидная или силикатная металлсодержащая руда, такая как оксидная цинковая руда.The ore is preferably an oxide or silicate metal ore, such as zinc oxide ore.

Рудой может также быть латеритная никелевая руда, такая как сапролитовая или лимонитовая руда.Ore may also be lateritic nickel ore, such as saprolite or limonite ore.

В другом варианте рудой является сульфидная, титановая или алюминиевая руда.In another embodiment, the ore is sulfide, titanium, or aluminum ore.

Сульфат металла высаживают из раствора для выщелачивания или извлекают из раствора для выщелачивания кристаллизацией при упаривании.Metal sulfate is precipitated from the leach solution or recovered from the leach solution by crystallization by evaporation.

Ценный металл выбирают из группы, включающей Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Co, Mn, Fe, Pb, Na, К, Са, металлы платиновой группы и золото.The valuable metal is selected from the group consisting of Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Co, Mn, Fe, Pb, Na, K, Ca, platinum group metals and gold.

Металлом в составе сульфата металла может быть ценный металл, и способ, кроме того, включает стадию разложения сульфата металла для извлечения ценного металла.The metal in the metal sulfate may be a valuable metal, and the method further comprises the step of decomposing the metal sulfate to recover the valuable metal.

В другом варианте металлом в составе сульфата металла является менее ценный металл в отличие от ценного металла, такой как магний.In another embodiment, the metal in the metal sulfate is a less valuable metal, in contrast to a valuable metal such as magnesium.

Сульфат металла можно обрабатывать в условиях, при которых образуется диоксид серы, триоксид серы или их смесь.The metal sulfate can be processed under conditions under which sulfur dioxide, sulfur trioxide or a mixture thereof is formed.

Ценный металл может быть извлечен независимо от соли металла, образующейся при добавлении серной кислоты.A valuable metal can be recovered independently of the metal salt formed by the addition of sulfuric acid.

Регенерированная хлористоводородная кислота может представлять собой супер-азеотропную кислоту.The regenerated hydrochloric acid may be super-azeotropic acid.

В качестве раствора хлорида металла может быть использован раствор соли щелочного металла и/или аналогичным образом в качестве сульфата металла используют сульфат щелочного металла.An alkali metal salt solution can be used as a metal chloride solution and / or an alkali metal sulfate is used as a metal sulfate.

Регенерированная хлористоводородная кислота может далее направляться в рециркуляционную систему в процесс выщелачивания. Хлористоводородную кислоту, предназначенную для выщелачивания руды, используют в составе солевого раствора, например, в виде от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида магния, от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида цинка или от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида другого металла. Более предпочтительно в качестве солевого раствора использовать от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида магния, от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида цинка или от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида другого металла. Еще более предпочтительно в качестве солевого раствора использовать приблизительно 30% насыщенного раствора хлорида магния, приблизительно 30% насыщенного раствора хлорида цинка или приблизительно 30% насыщенного раствора хлорида другого металла.The regenerated hydrochloric acid can then be sent to the recirculation system in the leaching process. Hydrochloric acid for leaching ore is used in the saline solution, for example, in the form of from about 10% to about 90% saturated solution of magnesium chloride, from about 10% to about 90% saturated solution of zinc chloride, or from about 10% to about 90% saturated chloride solution of another metal. More preferably, about 25% to about 40% of a saturated solution of magnesium chloride, from about 25% to about 40% of a saturated solution of zinc chloride, or from about 25% to about 40% of a saturated solution of another metal chloride are used as the saline solution. Even more preferably, approximately 30% of a saturated solution of magnesium chloride, approximately 30% of a saturated solution of zinc chloride, or approximately 30% of a saturated solution of another metal chloride are used as the saline solution.

Сульфат металла можно использовать для получения оксида металла. Например, сульфат металла подвергают термическому разложению с образованием оксида металла и диоксида серы, триоксида серы или их смеси. Оксид металла выбирают из группы, включающей оксид магния, оксид цинка, оксид железа и оксид алюминия. Диоксид серы, триоксид серы или их смесь можно использовать для получения серной кислоты, которую в свою очередь возвращают в процесс выщелачивания для регенерации хлористоводородной кислоты.Metal sulfate can be used to produce metal oxide. For example, the metal sulfate is thermally decomposed to form metal oxide and sulfur dioxide, sulfur trioxide, or a mixture thereof. The metal oxide is selected from the group consisting of magnesium oxide, zinc oxide, iron oxide and alumina. Sulfur dioxide, sulfur trioxide or a mixture thereof can be used to produce sulfuric acid, which in turn is returned to the leaching process to regenerate hydrochloric acid.

Ценный металл выщелачивают из руды при температуре от приблизительно комнатной температуры до приблизительно температуры кипения раствора хлорида металла для выщелачивания.A valuable metal is leached from ore at a temperature of from about room temperature to about the boiling point of a metal chloride leach solution.

Один или более ценных металлов, таких как кобальт, никель, металлы платиновой группы, золото, серебро и/или медь, можно селективно выделять из раствора до образования сульфата металла.One or more valuable metals, such as cobalt, nickel, platinum group metals, gold, silver and / or copper, can be selectively isolated from the solution to form a metal sulfate.

Примеси железа и/или другие остаточные примеси, образующиеся после солюбилизации руды, удаляют из руды, например, экстракцией растворителем с последующим пирогидролизом или гидролизом.Impurities of iron and / or other residual impurities formed after the solubilization of the ore are removed from the ore, for example, by solvent extraction followed by pyrohydrolysis or hydrolysis.

Концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 30%, например приблизительно 98%.The sulfuric acid concentration is at least 30%, for example approximately 98%.

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ выщелачивания ценного металла из руды, содержащей указанный ценный металл, включающий следующие стадии:In a second embodiment of the present invention, there is provided a method for leaching a valuable metal from an ore containing said valuable metal, the process comprising the steps of:

выщелачивание руды в присутствии хлористоводородной кислоты с образованием растворимого в растворе для выщелачивания хлорида металла,ore leaching in the presence of hydrochloric acid to form a metal chloride soluble in the leach solution,

добавление диоксида серы в раствор для выщелачивания,adding sulfur dioxide to the leach solution,

извлечение сульфата металла или сульфита металла из руды иrecovering metal sulfate or metal sulfite from ore and

одновременная регенерация хлористоводородной кислоты.simultaneous regeneration of hydrochloric acid.

Сульфат металла или сульфит металла характеризуется формулой MeSOx·yH2O, где Me означает металл, х равно 3 или 4, а у равно 0 или более, например от 0 до 3, предпочтительно 0 или 1.The metal sulfate or metal sulfite is characterized by the formula MeSO x · yH 2 O, where Me means metal, x is 3 or 4, and y is 0 or more, for example from 0 to 3, preferably 0 or 1.

Источником металла в составе сульфата металла или сульфита металла предпочтительно является руда.The metal source of the metal sulfate or metal sulfite is preferably ore.

Способ, кроме того, включает стадию добавления окислителя в раствор для выщелачивания для окисления ионов двухвалентного железа до ионов трехвалентного железа.The method also includes the step of adding an oxidizing agent to the leach solution to oxidize ferrous ions to ferric ions.

В качестве руды используют в основном оксидную или силикатную руду, содержащую металл, такую как оксидную цинковую руду.The ore used is mainly oxide or silicate ore containing a metal, such as zinc oxide ore.

В качестве руды используют латеритную никелевую руду, такую как сапротил или лимонит.As an ore, lateritic nickel ore such as saprotil or limonite is used.

В другом варианте в качестве руды используют сульфидную, титановую или алюминиевую руду.In another embodiment, sulfide, titanium or aluminum ore is used as ore.

Сульфат металла или сульфит металла осаждают из раствора для выщелачивания или регенерируют из раствора для выщелачивания кристаллизацией при упаривании.The metal sulfate or metal sulfite is precipitated from the leach solution or regenerated from the leach solution by crystallization by evaporation.

Ценные металлы выбирают из группы, включающей Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Со, Mn, Fe, Pb, Na, К, Са, металлы платиновой группы и золото.Valuable metals are selected from the group consisting of Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Co, Mn, Fe, Pb, Na, K, Ca, platinum group metals and gold.

В способе можно использовать катализатор для ускорения реакции. Пригодными катализаторами являются медь в растворе, графит или уголь.The method can use a catalyst to accelerate the reaction. Suitable catalysts are copper in solution, graphite or coal.

В качестве металла в составе сульфата металла или сульфита металла представлен ценный металл, и способ, кроме того, включает стадию разложения сульфата металла или сульфита металла для извлечения ценного металла.A valuable metal is provided as a metal in the metal sulfate or metal sulfite, and the method further comprises the step of decomposing the metal sulfate or metal sulfite to recover the valuable metal.

В качестве металла в составе сульфата металла или сульфита металла может быть менее ценный металл, такой как магний.As the metal in the metal sulfate or metal sulfite, there may be a less valuable metal such as magnesium.

Сульфат металла или сульфит металла обрабатывают в условиях, в которых образуется диоксид серы, триоксид серы или их смесь.The metal sulfate or metal sulfite is treated under conditions in which sulfur dioxide, sulfur trioxide or a mixture thereof is formed.

Ценный металл можно извлекать независимо от соли металла, образующейся при добавлении диоксида серы.Valuable metal can be recovered independently of the metal salt formed by the addition of sulfur dioxide.

Регенерированной хлористоводородной кислотой может быть супер-азеотропная кислота.The regenerated hydrochloric acid may be super-azeotropic acid.

Магний может быть извлечен из раствора для выщелачивания перед добавлением диоксида серы и заменен на различные ионы металла, такие как кальций или свинец. После удаления магния и добавления диоксида серы образуется соль металла, например промежуточный сульфит или сульфат. Промежуточным сульфитом или сульфатом может быть сульфат кальция, сульфит кальция, сульфат свинца или сульфит свинца.Magnesium can be removed from the leach solution before adding sulfur dioxide and replaced with various metal ions, such as calcium or lead. After removal of magnesium and addition of sulfur dioxide, a metal salt is formed, for example intermediate sulfite or sulfate. The intermediate sulfite or sulfate may be calcium sulfate, calcium sulfite, lead sulfate or lead sulfite.

В качестве раствора хлорида металла может быть использован щелочной раствор.As a metal chloride solution, an alkaline solution can be used.

В качестве сульфата металла или сульфита металла может быть использован сульфат щелочного металла или сульфит щелочного металла.As the metal sulfate or metal sulfite, alkali metal sulfate or alkali metal sulfite can be used.

Регенерированная хлористоводородная кислота может быть направлена в рециркуляционную систему в процесс выщелачивания.Regenerated hydrochloric acid can be sent to the recirculation system in the leaching process.

Хлористоводородная кислота, использованная для выщелачивания, может входить в состав солевого раствора, например, в виде от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида магния, от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида цинка или от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида другого металла. Более предпочтительно в качестве солевого раствора используют от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида магния, от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида цинка или от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида другого металла. Еще более предпочтительно в качестве солевого раствора используют приблизительно 30% насыщенного раствора хлорида магния, приблизительно 30% насыщенного раствора хлорида цинка или приблизительно 30% насыщенного раствора хлорида другого металла.The hydrochloric acid used for leaching may be included in the saline solution, for example, in the form of from about 10% to about 90% of a saturated solution of magnesium chloride, from about 10% to about 90% of a saturated solution of zinc chloride, or from about 10% to about 90% saturated chloride solution of another metal. More preferably, from about 25% to about 40% of a saturated solution of magnesium chloride, from about 25% to about 40% of a saturated solution of zinc chloride, or from about 25% to about 40% of a saturated solution of another metal chloride, are used. Even more preferably, approximately 30% of a saturated solution of magnesium chloride, approximately 30% of a saturated solution of zinc chloride, or approximately 30% of a saturated solution of another metal chloride are used as the saline solution.

Сульфат металла или сульфит металла можно использовать для получения оксида металла. Например, сульфат металла или сульфит металла подвергают термическому разложению с образованием оксида металла и диоксида серы. Оксид металла выбирают из группы, включающей оксид магния, оксид цинка, оксид железа или оксид алюминия. Диоксид серы можно использовать для получения серной кислоты, которую в свою очередь можно использовать в процессе выщелачивания для регенерации хлористоводородной кислоты.Metal sulfate or metal sulfite can be used to produce metal oxide. For example, metal sulfate or metal sulfite is thermally decomposed to form metal oxide and sulfur dioxide. The metal oxide is selected from the group consisting of magnesium oxide, zinc oxide, iron oxide or alumina. Sulfur dioxide can be used to produce sulfuric acid, which in turn can be used in the leaching process to regenerate hydrochloric acid.

Промежуточные сульфат или сульфит могут быть подвергнуты термическому разложению с образованием оксида металла, такого как оксид кальция, и диоксида серы, триоксида серы или их смеси. Диоксид серы, триоксид серы или их смесь можно использовать повторно для высаливания сульфатов или сульфитов из раствора для выщелачивания и регенерации хлористоводородной кислоты.Intermediate sulfate or sulfite can be thermally decomposed to form metal oxide, such as calcium oxide, and sulfur dioxide, sulfur trioxide, or a mixture thereof. Sulfur dioxide, sulfur trioxide or a mixture thereof can be reused for salting out sulfates or sulfites from a solution for leaching and regeneration of hydrochloric acid.

Ценный металл выщелачивают из руды при температуре от приблизительно комнатной температуры до приблизительно температуры кипения раствора хлорида металла для выщелачивания.A valuable metal is leached from ore at a temperature of from about room temperature to about the boiling point of a metal chloride leach solution.

Один или более ценных металлов, таких как кобальт, никель, металлы платиновой группы, золото, серебро и/или медь, селективно удаляют из раствора перед образованием сульфата металла или сульфита металла.One or more valuable metals, such as cobalt, nickel, platinum group metals, gold, silver and / or copper, are selectively removed from the solution before the formation of metal sulfate or metal sulfite.

Примеси железа и/или другие примеси, образующиеся после солюбилизации руды, могут быть частично или полностью удалены из раствора для выщелачивания, например, экстракцией растворителем с последующим пирогидролизом или гидролизом.Impurities of iron and / or other impurities resulting from the solubilization of the ore can be partially or completely removed from the leach solution, for example, by solvent extraction followed by pyrohydrolysis or hydrolysis.

Концентрация серной кислоты может составлять по меньшей мере 30%, например приблизительно 98%.The sulfuric acid concentration may be at least 30%, for example approximately 98%.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:Below the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show:

фиг.1 - принципиальная схема переработки сапролита методом плавления;figure 1 is a schematic diagram of the processing of saprolite by melting;

фиг.2 - принципиальная схема предпочтительной переработки лимонита с использованием процесса Карона;figure 2 is a schematic diagram of a preferred processing of limonite using the Karon process;

фиг.3 - принципиальная схема переработки лимонита (а также смектита) с использованием процесса HPAL;figure 3 is a schematic diagram of the processing of limonite (as well as smectite) using the HPAL process;

фиг.4 - энергозатраты и текущие расходы для эксплуатации процесса HPAL;figure 4 - energy consumption and operating costs for the operation of the HPAL process;

фиг.5 - схемы процессов атмосферного выщелачивания (ALP) и HPAL-ALP (EPAL);5 is a diagram of the processes of atmospheric leaching (ALP) and HPAL-ALP (EPAL);

фиг.6 - принцип процессов Sural/Skye: кристаллизация сульфата магния и регенерация исходных реагентов;6 is a principle of the processes of Sural / Skye: crystallization of magnesium sulfate and regeneration of the starting reagents;

фиг.7 - принцип процесса Jaguar: первичная регенерация реагентов с использованием пирогидролиза хлорида магния;7 is a principle of the Jaguar process: primary regeneration of reagents using pyrohydrolysis of magnesium chloride;

фиг.8 - сравнение (гипотетическое) количества упаренной воды в процессе пирогидролиза раствора хлорида магния и в процессе термического разложения кристаллических сульфатов магния;Fig. 8 is a comparison (hypothetical) of the amount of evaporated water during the pyrohydrolysis of a solution of magnesium chloride and in the process of thermal decomposition of crystalline magnesium sulfates;

фиг.9 - принцип процесса Intec: первичная регенерация реагентов с использованием осаждения сульфата кальция;Fig.9 - the principle of the Intec process: primary regeneration of reagents using the deposition of calcium sulfate;

фиг.10 - термическое разложение сульфата кальция, см. модель процесса HSC;figure 10 - thermal decomposition of calcium sulfate, see the model of the HSC process;

фиг.11 - принцип способа по настоящему изобретению: регенерация реагентов с использованием осаждения и термического разложения сульфата магния;11 - the principle of the method according to the present invention: the regeneration of reagents using the deposition and thermal decomposition of magnesium sulfate;

фиг.12 - растворимость сульфата магния в зависимости от изменения количества хлорида магния (см. модель AspenPlus);Fig - solubility of magnesium sulfate depending on changes in the amount of magnesium chloride (see AspenPlus model);

фиг.13 - активность ионов водорода в растворе 0,5 моль/кг HCl в зависимости от концентрации хлорида магния и температуры;Fig - activity of hydrogen ions in a solution of 0.5 mol / kg HCl depending on the concentration of magnesium chloride and temperature;

фиг.14 - моляльность ионов водорода в растворах: от 0 до 1 моль/кг HCl и 2,5 моль/кг MgCl2 и от 0 до 0,5 моль/кг H2SO4 и 2,5 моль/кг MgSO4 соответственно, в зависимости от температуры;Fig - molality of hydrogen ions in solutions: from 0 to 1 mol / kg HCl and 2.5 mol / kg MgCl 2 and from 0 to 0.5 mol / kg H 2 SO 4 and 2.5 mol / kg MgSO 4 accordingly, depending on the temperature;

фиг.15 - термическое разложение сульфата магния, см. модель HSC;Fig - thermal decomposition of magnesium sulfate, see model HSC;

фиг.16 - кристаллы сульфата магния, осажденного из солевого раствора при различной температуре;Fig - crystals of magnesium sulfate precipitated from saline at different temperatures;

фиг.17 - принципиальная схема способа по изобретению;Fig is a schematic diagram of a method according to the invention;

фиг.18 - схема 1 способа по изобретению;Fig - scheme 1 of the method according to the invention;

фиг.19 - схема 2 способа по изобретению;Fig - scheme 2 of the method according to the invention;

фиг.20 - экстракция никеля из сапролитовых образцов;Fig.20 - extraction of Nickel from saprolite samples;

фиг.21 - экстракция кобальта из сапролитовых образцов;Fig.21 - extraction of cobalt from saprolite samples;

фиг.22 - профили экстракции всех металлов из сапролита с использованием солевого раствора высокой концентрации;Fig - profiles of the extraction of all metals from saprolite using saline solution of high concentration;

фиг.23 - экстракция никеля из лимонитовых образцов;Fig.23 is the extraction of Nickel from limonite samples;

фиг.24 - экстракция кобальта из лимонитовых образцов;Fig - extraction of cobalt from limonite samples;

фиг.25 - профили экстракции всех металлов из лимонита с использованием солевого раствора высокой концентрации;Fig - profiles of the extraction of all metals from limonite using saline solution of high concentration;

фиг.26 - экстракция никеля из силикатно-лимонитовых образцов;Fig - extraction of Nickel from silicate-limonite samples;

фиг.27 - экстракция кобальта из силикатно-лимонитовых образцов;Fig.27 - extraction of cobalt from silicate-limonite samples;

фиг.28 - профили экстракции всех металлов из силикатного лимонита с использованием солевого раствора высокой концентрации;Fig - profiles of the extraction of all metals from silicate limonite using high concentration saline;

фиг.29 - влияние MgCl2 на экстракцию никеля;Fig.29 - the effect of MgCl 2 on the extraction of Nickel;

фиг.30 - фотография типичных кристаллов (сканирующий электронный микроскоп);Fig. 30 is a photograph of typical crystals (scanning electron microscope);

фиг.31 - реактор с масляным обогревом, на вставке изображен шприц для добавления реагентов;Fig - reactor with oil heating, the insert shows a syringe for adding reagents;

фиг.32 - способ переработки сульфидной руды;Fig - a method of processing sulfide ore;

фиг.33 - хлоридный и сульфатный замкнутые циклы в интегрированном процессе переработки сульфидной руды;Fig - chloride and sulfate closed cycles in an integrated process for processing sulfide ore;

фиг.34 - лабораторная установка для неокислительного атмосферного выщелачивания;Fig - laboratory setting for non-oxidative atmospheric leaching;

фиг.35 - кинетика выщелачивания в неокислительных условиях в присутствии HCl при 90°С (+38-75 мкм);Fig - kinetics of leaching in non-oxidizing conditions in the presence of HCl at 90 ° C (+ 38-75 μm);

фиг.36 - рентгеноструктурный анализ (порошковая ренгенограмма) кристаллического продукта.Fig - x-ray analysis (powder x-ray) of a crystalline product.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретенияDetailed Description of Embodiments of the Present Invention

Способ по настоящему изобретению представляет новый общий подход к оптимизации реагентов и энергозатрат. Исходный реагент, т.е. HCl, регенерируют, при этом исключается необходимость в нейтрализации растворов перед кристаллизацией, полученных после выщелачивания, или необходимость в добавлении в систему свежих реагентов. Эффективность данного подхода увеличивается при использовании концентрированных солевых растворов, что обеспечивает дополнительные преимущества: 1) образование дегидратированного кристаллического продукта, т.е. снижение энергозатрат при термическом разложении (регенерация реагентов), 2) образование дегидратированных стабильных продуктов гидролиза Fe (таких как гематит) при температуре окружающей среды, 3) быстрая кинетика выщелачивания вследствие высокой активности протонов и 4) выщелачивание и извлечение важных побочных продуктов (например, Pb, Ag).The method of the present invention represents a new general approach to optimizing reagents and energy costs. The starting reagent, i.e. HCl, regenerate, while eliminating the need for neutralization of solutions before crystallization obtained after leaching, or the need to add fresh reagents to the system. The effectiveness of this approach increases with the use of concentrated saline solutions, which provides additional advantages: 1) the formation of a dehydrated crystalline product, i.e. reduction of energy consumption during thermal decomposition (regeneration of reagents), 2) the formation of stable dehydrated products of Fe hydrolysis (such as hematite) at ambient temperature, 3) fast leaching kinetics due to the high activity of protons, and 4) leaching and extraction of important by-products (e.g. Pb , Ag).

Способ по настоящему изобретению предназначен для выщелачивания одного или более ценных металлов в растворе, содержащем хлористоводородную кислоту, из которого ценный металл извлекают (регенерируют) в виде твердого сульфата или сульфита, при этом происходит одновременная регенерация хлористоводородной кислоты в растворе.The method of the present invention is designed to leach one or more valuable metals in a solution containing hydrochloric acid, from which the valuable metal is recovered (regenerated) in the form of solid sulfate or sulfite, and hydrochloric acid is simultaneously regenerated in the solution.

Ценный металл выщелачивают из металлсодержащего материала, который является сульфидным или несульфидным материалом. Например, материал может быть металлооксидной рудой, такой как оксидная цинковая руда, латеритной никелевой рудой, такой как сапролитовая или лимонитовая руда, сульфидной рудой, алюминиевой рудой или титановой рудой. Сначала ценный металл образует растворимый хлорид металла, затем образуется твердый сульфат или сульфит.Valuable metal is leached from a metal-containing material, which is a sulfide or non-sulfide material. For example, the material may be metal oxide ore, such as zinc oxide ore, lateritic nickel ore, such as saprolite or limonite ore, sulfide ore, aluminum ore, or titanium ore. First, the valuable metal forms soluble metal chloride, then solid sulfate or sulfite is formed.

Ценные металлы предпочтительно выбирают из группы, включающей Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Co, Mn, Fe, Pb, Na, K, Са, металлы платиновой группы и золото.Valuable metals are preferably selected from the group consisting of Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Co, Mn, Fe, Pb, Na, K, Ca, platinum group metals and gold.

Раствор хлорида металла может быть щелочным раствором, и/или сульфат металла является сульфатом щелочного металла.The metal chloride solution may be an alkaline solution, and / or the metal sulfate is an alkali metal sulfate.

Серную кислоту обычно при концентрации по меньшей мере 30% (например, приблизительно 98%) или диоксид серы добавляют в раствор, содержащий выщелоченный ценный металл, при этом получают твердый сульфат или сульфит металла, который затем извлекают. В таком случае для регенерации дорогостоящего реагента (хлористоводородной кислоты) используют относительно дешевый реагент (серную кислоту или диоксид серы), что приводит к значительной экономии средств.Sulfuric acid, usually at a concentration of at least 30% (for example, approximately 98%) or sulfur dioxide, is added to a solution containing leached valuable metal, whereby solid metal sulfate or metal sulfite is obtained, which is then recovered. In this case, a relatively cheap reagent (sulfuric acid or sulfur dioxide) is used to regenerate an expensive reagent (hydrochloric acid), which leads to significant cost savings.

Твердый сульфат металла или твердый сульфит металла обычно характеризуется формулой:Solid metal sulfate or solid metal sulfite is usually characterized by the formula:

MeSOx·yH2O,MeSO x yH 2 O,

где Me означает металл,where Me means metal,

х равно 3 или 4, иx is 3 or 4, and

y равно 0 или более, например от 0 до 3 и более предпочтительно 0 или 1.y is 0 or more, for example from 0 to 3, and more preferably 0 or 1.

Раствор, содержащий хлористоводородную кислоту, обычно является солевым раствором (то есть хлоридным раствором), таким как приблизительно от 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида магния, приблизительно от 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида цинка или приблизительно от 10% до приблизительно 90% насыщенного раствора хлорида другого металла. Более предпочтительно в качестве солевого раствора используют приблизительно от 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида магния, приблизительно от 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида цинка или приблизительно от 25% до приблизительно 40% насыщенного раствора хлорида другого металла. Еще более предпочтительно в качестве солевого раствора используют 30% насыщенного раствора хлорида магния, 30% насыщенного раствора хлорида цинка или раствор хлорида другого металла или щелочного металла. Содержание металла или щелочного металла в солевом растворе обычно выбирают в зависимости от поглотителей кислоты, присутствующих в растворе для выщелачивания, а их концентрации в большинстве случаев выбирают таким образом, чтобы обеспечить значительное различие в растворимости хлоридов и сульфатов.The solution containing hydrochloric acid is usually a saline solution (i.e., a chloride solution), such as from about 10% to about 90% of a saturated solution of magnesium chloride, from about 10% to about 90% of a saturated solution of zinc chloride, or from about 10% to approximately 90% saturated solution of another metal chloride. More preferably, about 25% to about 40% of a saturated solution of magnesium chloride, about 25% to about 40% of a saturated solution of zinc chloride, or from about 25% to about 40% of a saturated solution of another metal chloride are used as the saline solution. Even more preferably, a 30% saturated solution of magnesium chloride, 30% saturated solution of zinc chloride, or a solution of another metal or alkali metal chloride is used as the saline solution. The content of the metal or alkali metal in the saline solution is usually selected depending on the acid scavengers present in the leach solution, and their concentrations in most cases are selected so as to provide a significant difference in the solubility of chlorides and sulfates.

Металл, образующий катион в составе хлорида и который представляет собой основной компонент солевого раствора (среда для выщелачивания), предпочтительно выбирают из основных катионов, поглощающих кислоту и присутствующих в руде, предназначенной для выщелачивания.The metal that forms the cation in the chloride composition and which is the main component of the saline solution (leaching medium) is preferably selected from the main cations that absorb acid and are present in the ore to be leached.

Концентрацию хлорида металла обычно выбирают с учетом следующих целей:The concentration of metal chloride is usually selected taking into account the following objectives:

положительное влияние на процесс выщелачивания, как описано, например, для процесса Jaguar,positive effect on the leaching process, as described, for example, for the Jaguar process,

обеспечение выщелачивания металла из руды, не превышая растворимости хлорида металла в условиях выщелачивания (в другом варианте добавляют воду, чтобы исключить потери хлорида в твердой фазе),ensuring leaching of the metal from the ore, not exceeding the solubility of the metal chloride under leaching conditions (in another embodiment, water is added to prevent loss of chloride in the solid phase),

ускорение осаждения соответствующего сульфата или сульфита - т.е. концентрация металла является избыточной в отношении растворимости сульфата или сульфита,accelerated deposition of the corresponding sulfate or sulfite - i.e. the metal concentration is excessive in relation to the solubility of sulfate or sulfite,

влияние на степень гидратации выпавшего в осадок сульфата или сульфита, чтобы степень гидратации полученных солей была ниже по сравнению с возможной степенью гидратации солей, полученных из нейтрального раствора сульфата или сульфита, иthe effect on the degree of hydration of the precipitated sulfate or sulfite, so that the degree of hydration of the salts obtained is lower compared to the possible degree of hydration of salts obtained from a neutral solution of sulfate or sulfite, and

не превышать пределы растворимости, требуемые на других стадиях процесса. В данном случае требуются различные рабочие температуры на различных стадиях процесса (в другом варианте, чтобы не превысить пределов растворимости, на определенных стадиях процесса добавляют воду).Do not exceed the solubility limits required at other stages of the process. In this case, different operating temperatures are required at various stages of the process (in another embodiment, in order not to exceed the solubility limits, water is added at certain stages of the process).

Исходную концентрацию хлористоводородной кислоты выбирают таким образом, чтобы обеспечить высокую степень выщелачивания металла и одновременно соответствовать требованиям поглощения кислоты рудой. Установлено, что выщелачивание при конечном рН 0,5 или менее приводит к увеличению выхода извлечения металла до величины более 80%. Однако указанная величина зависит от природы руды, и специалистам в данной области техники представляется очевидным, что удовлетворительную степень выщелачивания можно обеспечить при использовании других материалов при больших величинах конечной рН, в отличие от исследованных в настоящем изобретении.The initial concentration of hydrochloric acid is chosen in such a way as to ensure a high degree of leaching of the metal and at the same time meet the requirements of acid absorption by the ore. It was found that leaching at a final pH of 0.5 or less leads to an increase in the yield of metal recovery to more than 80%. However, this value depends on the nature of the ore, and it will be apparent to those skilled in the art that a satisfactory leaching rate can be achieved by using other materials at high final pH values, in contrast to those studied in the present invention.

Серную кислоту или диоксид серы обычно добавляют в раствор в достаточном количестве, чтобы сила регенерированной хлористоводородной кислоты превышала концентрацию азеотропа, которая определяется растворимостью хлорида металла или хлорида щелочного металла, по сравнению с силой хлористоводородной кислоты, которая образуется после осаждения в виде сульфата или сульфита. Солевой раствор характеризуется низкой исходной концентрацией, которая суммируется с дополнительной концентрацией хлорида металла в ходе процесса выщелачивания. Предпочтительно количество добавленной серной кислоты или диоксида серы в указанный раствор должно незначительно превышает количество, требуемое для компенсации концентрации кислотно-солевого раствора до исходной величины. Другими словами, исходную незначительную концентрацию хлорида металла не следует снижать в процессе кристаллизации соответствующего сульфата или сульфита. В другом варианте раствор после выщелачивания разделяют на фракции и только одну из них используют для осаждения сульфата или сульфита, при этом осаждение происходит в зависимости от растворимости, в то время как исходный уровень хлорида не изменяется в остальных необработанных фракциях.Sulfuric acid or sulfur dioxide is usually added to the solution in sufficient quantity so that the strength of the regenerated hydrochloric acid exceeds the concentration of the azeotrope, which is determined by the solubility of the metal chloride or alkali metal chloride, compared with the strength of hydrochloric acid, which is formed after precipitation in the form of sulfate or sulfite. The saline solution is characterized by a low initial concentration, which is added to the additional concentration of metal chloride during the leaching process. Preferably, the amount of added sulfuric acid or sulfur dioxide in said solution should slightly exceed the amount required to compensate for the concentration of acid-salt solution to the original value. In other words, the initial minor concentration of metal chloride should not be reduced during crystallization of the corresponding sulfate or sulfite. In another embodiment, the solution after leaching is separated into fractions and only one of them is used to precipitate sulfate or sulfite, while the precipitation depends on the solubility, while the initial level of chloride does not change in the remaining untreated fractions.

Процесс также включает стадию кристаллизации для получения кристаллов сульфата металла или сульфита металла с низким содержанием гидратной воды. В другом варианте для снижения затрат на указанные реагенты для проведения указанной химической кристаллизации используют кристаллизацию с упариванием (в пределах или при небольшом превышении стандартного водного баланса). Такой вариант становится возможным за счет одновременного влияния исходной концентрации соли в растворе на степень осаждения соли при упаривании воды. Более того, совместное осаждение Ni в пределах кристаллической структуры соли магния обычно преобладает при кристаллизации при низких температурах. Тенденция Ni к совместной кристаллизации значительно снижается при проведении химической кристаллизации при температуре, близкой к температуре кипения раствора при атмосферном давлении.The process also includes a crystallization step to produce crystals of metal sulfate or metal sulfite with a low content of hydrated water. In another embodiment, to reduce the cost of these reagents for carrying out the specified chemical crystallization using crystallization with evaporation (within or with a slight excess of the standard water balance). This option becomes possible due to the simultaneous influence of the initial salt concentration in the solution on the degree of salt deposition during evaporation of water. Moreover, co-precipitation of Ni within the crystalline structure of a magnesium salt usually prevails upon crystallization at low temperatures. The tendency of Ni to co-crystallize significantly decreases when chemical crystallization is carried out at a temperature close to the boiling point of the solution at atmospheric pressure.

Такие соли, используемые в качестве коммерческих продуктов, подвергают термическому разложению с образованием оксида металла, который также используют в качестве коммерческого продукта, а также диоксида серы, триоксида серы или их смеси, и/или их повторно растворяют в растворе сульфата и затем подвергают электролизу.Such salts used as commercial products are thermally decomposed to form metal oxide, which is also used as a commercial product, as well as sulfur dioxide, sulfur trioxide or a mixture thereof, and / or they are redissolved in a sulfate solution and then subjected to electrolysis.

Один или более ценных металлов, таких как кобальт, никель, металлы платиновой группы, золото, серебро и/или медь, избирательно удаляют из раствора перед стадией образования сульфата или сульфита металла.One or more valuable metals, such as cobalt, nickel, platinum group metals, gold, silver and / or copper, are selectively removed from the solution before the metal sulfate or sulfite formation step.

Железо и/или другие остаточные примеси, образующиеся в результате солюбилизации руды, частично или полностью удаляют из раствора для выщелачивания, например, с использованием экстракции растворителем с последующим пирогидролизом или гидролизом.Iron and / or other residual impurities resulting from the solubilization of the ore are partially or completely removed from the leach solution, for example, using solvent extraction followed by pyrohydrolysis or hydrolysis.

Металл в составе сульфата или сульфита металла может быть ценным металлом, а способ включает стадию разложения сульфата металла для извлечения ценного металла.The metal in the metal sulfate or metal sulfite may be a valuable metal, and the method includes the step of decomposing the metal sulfate to recover the valuable metal.

В другом варианте металл в составе сульфата или сульфита металла является менее ценным, таким как магний, и ценный металл извлекают независимо из соли металла, образующейся при добавлении серной кислоты или диоксида серы.In another embodiment, the metal in the metal sulfate or metal sulfite is less valuable, such as magnesium, and the valuable metal is independently extracted from the metal salt formed by the addition of sulfuric acid or sulfur dioxide.

Сульфат или сульфит металла может быть обрабатан для высвобождения диоксида серы.The metal sulfate or sulfite can be processed to release sulfur dioxide.

Способ необязательно ограничен температурными интервалами при условии, что растворимость сульфата металла или сульфита металла значительно ниже растворимости соответствующего хлорида. Тем не менее выщелачивание в основном проводят при температуре от комнатной температуры до температуры кипения раствора, а стадию кристаллизации сульфата или сульфита обычно проводят при температуре, при которой различие в растворимости максимально.The method is not necessarily limited to temperature ranges, provided that the solubility of the metal sulfate or metal sulfite is significantly lower than the solubility of the corresponding chloride. Nevertheless, leaching is generally carried out at a temperature from room temperature to the boiling point of the solution, and the crystallization stage of sulfate or sulfite is usually carried out at a temperature at which the difference in solubility is maximal.

Перед добавлением диоксида серы магний необязательно удаляют из раствора для выщелачивания и заменяют на катион другого металла, такого как кальций, свинец или барий. После удаления магния соль металла, образующаяся при добавлении диоксида серы, является промежуточным сульфитом или сульфатом, таким как сульфат кальция, сульфит кальция, сульфат свинца, сульфит свинца, сульфат бария или сульфит бария. Промежуточный сульфат или сульфит подвергают термическому разложению, при этом образуются оксид металла, такой как оксид кальция, и диоксид серы. Диоксид серы используют повторно для высаливания сульфата или сульфита из раствора для выщелачивания и регенерации хлористоводородной кислоты.Before sulfur dioxide is added, magnesium is optionally removed from the leach solution and replaced with a cation of another metal, such as calcium, lead or barium. After magnesium is removed, the metal salt formed by the addition of sulfur dioxide is an intermediate sulfite or sulfate, such as calcium sulfate, calcium sulfite, lead sulfate, lead sulfite, barium sulfate or barium sulfite. Intermediate sulfate or sulfite is thermally decomposed to form metal oxide such as calcium oxide and sulfur dioxide. Sulfur dioxide is reused for salting out sulfate or sulfite from a solution for leaching and regeneration of hydrochloric acid.

Частные варианты осуществления настоящего изобретения могут иметь следующие особенности:Particular embodiments of the present invention may have the following features:

концентрация хлористоводородной кислоты компенсируется в солевом растворе хлорида цветного металла,the concentration of hydrochloric acid is compensated in a non-ferrous metal chloride salt solution,

процесс выщелачивания проводят в хлоридной среде при добавлении газообразного диоксида серы или серной кислоты,the leaching process is carried out in a chloride medium by adding gaseous sulfur dioxide or sulfuric acid,

металл, такой как цинк или магний, извлекают из солевого хлоридного раствора в виде соли с небольшим количеством гидратной воды, которую подвергают термическому разложению, повторному растворению в растворе сульфата и электролизу непосредственно из полученного раствора, или в виде коммерческих продуктов, в виде сульфата или сульфита, или после температурного разложения до оксида.a metal, such as zinc or magnesium, is recovered from a salt chloride solution in the form of a salt with a small amount of hydrated water, which is subjected to thermal decomposition, re-dissolution in a sulfate solution and electrolysis directly from the resulting solution, or in the form of commercial products, in the form of sulfate or sulfite , or after thermal decomposition to oxide.

Настоящее изобретение будет подробно описано ниже в виде нескольких неограничивающих примеров.The present invention will be described in detail below in the form of several non-limiting examples.

Бессульфидные рудыSulfide-free ores

В первом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ выщелачивания магния, а также по крайней мере некоторого количества ценных никеля и кобальта из бессульфидных руд, таких как латеритные руды, лимонитовые, оксидные руды и/или силикатных сапролитов, в исходной среде хлористоводородной кислоты. Основным агентом выщелачивания является ион гидроксония, образующийся в присутствии хлоридов, присутствие которых связано с наличием собственных примесей, прежде всего, хлорида магния.In a first embodiment, the present invention provides a method for leaching magnesium, as well as at least some valuable nickel and cobalt from sulfide-free ores, such as lateritic ores, limonite, oxide ores and / or silicate saprolites, in a hydrochloric acid feed medium. The main leaching agent is the hydroxonium ion, which is formed in the presence of chlorides, the presence of which is associated with the presence of intrinsic impurities, primarily magnesium chloride.

Переработка бессульфидных материалов подробно описана ниже на примере никелевой латеритной руды. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что аналогичным способом можно перерабатывать другие бессульфидные материалы, такие как силикаты цинка, бокситы и т.п. Использованный латерит также является примером, в котором ценный металл не является металлом, используемым на стадии компенсации концентрации солевого хлоридного раствора. Принципиальная схема процесса показана на фиг.17.The processing of sulfide-free materials is described in detail below on the example of nickel laterite ore. It will be apparent to those skilled in the art that other sulfide-free materials such as zinc silicates, bauxites, and the like can be processed in a similar manner. The laterite used is also an example in which a valuable metal is not a metal used in the stage of compensating the concentration of saline chloride solution. A schematic diagram of the process is shown in FIG.

Регенерация хлористоводородной кислоты и извлечение магния, как описано выше, не связано с избыточным удалением воды при испарении, т.к. сначала извлекают магний при осаждении, а не из электролитного раствора хлорида магния (как в способе Jaguar). Однако в другом варианте кристаллизацию при упаривании (в пределах или при небольшом превышении условий стандартного водного баланса) можно использовать для снижения затрат на реагенты на стадии химической кристаллизации. Такой вариант становится возможным за счет одновременного эффекта исходной концентрации солевого раствора на степень осаждения соли при упаривании воды.The regeneration of hydrochloric acid and the extraction of magnesium, as described above, is not associated with excessive removal of water during evaporation, because magnesium is first recovered by precipitation, and not from an electrolyte solution of magnesium chloride (as in the Jaguar method). However, in another embodiment, evaporation crystallization (within or with a slight excess of the standard water balance conditions) can be used to reduce the cost of reagents at the stage of chemical crystallization. This option becomes possible due to the simultaneous effect of the initial salt solution concentration on the degree of salt deposition during evaporation of water.

Концентрацию кислоты в солевом растворе хлорида магния после выщелачивания компенсируют при добавлении серной кислоты или газообразного диоксида серы, в результате осаждается сульфат или сульфит магния с низкой степенью гидратации и в растворе образуется хлористоводородная кислота.After leaching, the acid concentration in the magnesium chloride salt solution is compensated by adding sulfuric acid or gaseous sulfur dioxide; as a result, magnesium sulfate or sulfite with a low degree of hydration is precipitated and hydrochloric acid is formed in the solution.

Остаток после выщелачивания латерита обрабатывают на следующей стадии выщелачивания, чтобы максимально повысить выход никеля и кобальта.The residue after leaching of laterite is treated in the next leaching stage in order to maximize the yield of nickel and cobalt.

В случае сульфата экспериментальные данные Linke и Seidell (1965) свидетельствуют о том, что кизерит (моногидрат сульфата магния) является предпочтительным продуктом кристаллизации при повышенной температуре (приблизительно 100°С), что позволяет снизить до минимума энергозатраты, требуемые для прокаливания с образованием магнезии (оксида магния, который частично направляют в рецикруляционную систему в качестве нейтрализующего агента) и диоксида серы. Упрощенная схема реакции показана ниже:In the case of sulfate, the experimental data of Linke and Seidell (1965) indicate that kieserite (magnesium sulfate monohydrate) is the preferred crystallization product at elevated temperature (approximately 100 ° C), which minimizes the energy required for calcination to form magnesia ( magnesium oxide, which is partially sent to the recycling system as a neutralizing agent) and sulfur dioxide. A simplified reaction scheme is shown below:

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким способом получают кристаллический продукт с общим содержанием хлорида менее 0,01%. Установлено, что со-кристаллизация Ni в кристаллической структуре кизерита снижается до минимума при проведении указанной реакции при температуре, близкой к температуре кипения раствора (или при повышенных температуре и давлении). Предполагается, что с использованием указанного способа можно получить оксид магния с высокой степенью чистоты, который можно использовать в качестве коммерческого продукта и/или в качестве нейтрализующего агента. В другом варианте, если потери никеля являются недопустимыми, то никель удаляют перед кристаллизацией с использованием химических методов, например, ионного обмена, экстракции растворителем, диффузионного насыщения (цементирования), осаждения и т.п. Кроме того, относительно дорогостоящую хлористоводородную кислоту регенерируют с использованием серной кислоты или диоксида серы, которые являются относительно дешевыми и доступными реагентами.In this way, a crystalline product is obtained with a total chloride content of less than 0.01%. It was found that the co-crystallization of Ni in the crystal structure of kieserite is reduced to a minimum when this reaction is carried out at a temperature close to the boiling point of the solution (or at elevated temperature and pressure). It is believed that using this method, it is possible to obtain magnesium oxide with a high degree of purity, which can be used as a commercial product and / or as a neutralizing agent. In another embodiment, if nickel losses are unacceptable, then nickel is removed before crystallization using chemical methods, for example, ion exchange, solvent extraction, diffusion saturation (cementation), precipitation, etc. In addition, relatively expensive hydrochloric acid is regenerated using sulfuric acid or sulfur dioxide, which are relatively cheap and affordable reagents.

Пара Fe3+/Fe2+ в солевой системе играет чрезвычайно важную роль в непосредственном использовании диоксида серы для осаждения сульфата или сульфита. В отсутствии иона трехвалентного железа способность раствора абсорбировать диоксид серы чрезвычайно мала в растворах с высокой исходной концентрацией соли, то есть абсорбция в данной системе неэффективна. Однако в присутствии ионов трехвалентного железа происходит непосредственная абсорбция газа раствором за счет реакции восстановления трехвалентного железа в двухвалентное. Указанная реакция сопровождается изменениями в растворе, которые, в свою очередь, приводят к предпочтительному высаливанию сульфата или сульфита магния.The Fe 3+ / Fe 2+ pair in the salt system plays an extremely important role in the direct use of sulfur dioxide to precipitate sulfate or sulfite. In the absence of ferric ion, the ability of a solution to absorb sulfur dioxide is extremely small in solutions with a high initial salt concentration, that is, absorption in this system is ineffective. However, in the presence of ferric ions, gas is directly absorbed by the solution due to the reduction of ferric to ferrous iron. This reaction is accompanied by changes in the solution, which, in turn, lead to the preferred salting out of magnesium sulfate or magnesium sulfite.

Способ по настоящему изобретению, описанный в данном контексте, показан на фиг.11 и основан на низкой растворимости сульфата магния в растворе в присутствии больших количеств хлорида магния в исходном растворе. Добавление серной кислоты в насыщенный раствор для выщелачивания (PLS) приводит к осаждению сульфата при одновременной регенерации хлористоводородной кислоты, которую возвращают в рециркуляционную систему для повторного использования на стадии выщелачивания в атмосферных условиях. На фиг.12 показано предполагаемое изменение растворимости сульфата магния при повышении исходного содержания хлорида при использовании коммерческого программного обеспечения AspenPlus, предназначенного для моделирования процессов.The method of the present invention described in this context is shown in FIG. 11 and is based on the low solubility of magnesium sulfate in solution in the presence of large amounts of magnesium chloride in the initial solution. Adding sulfuric acid to a saturated leach solution (PLS) results in precipitation of sulfate while regenerating hydrochloric acid, which is returned to the recirculation system for reuse in the atmospheric leach stage. On Fig shows the estimated change in the solubility of magnesium sulfate with increasing initial chloride content using commercial software AspenPlus, designed to simulate processes.

Осажденный сульфат магния в свою очередь подвергается термическому разложению с образованием магнезии (оксида магния) (для использования в качестве нейтрализующего агента) и газообразного диоксида серы. Газообразный диоксид серы превращают в серную кислоту на установке для регенерации кислоты и повторно используют на стадии химического осаждения сульфата.Precipitated magnesium sulfate, in turn, undergoes thermal decomposition with the formation of magnesia (magnesium oxide) (for use as a neutralizing agent) and gaseous sulfur dioxide. Sulfur dioxide gas is converted to sulfuric acid in an acid recovery unit and reused in the sulfate chemical precipitation step.

Кроме изменения температуры и содержания воды, важным параметром в схеме процесса является концентрация солевого раствора. И наоборот, в процессе с использованием сульфата, таком как процесс Skye, степенями свободы являются только температура и содержание воды. В этом случае необходимо добавлять большие количества воды для предотвращения нежелательной кристаллизации в потоке, и, следовательно, существует необходимость удаления больших количеств воды (на кг обработанной руды) для достижения требуемого уровня кристаллизации с упариванием. Важность такого "отрицательного" эффекта воды значительно повышается при повышении содержания магния в руде. Напротив, в настоящем изобретении предлагается стадия химической кристаллизации, а не процесс упаривания, таким образом, водный баланс не зависит от содержания магния в рудном сырье. Кроме того, вследствие высокой исходной концентрации соли в способе по настоящему изобретению возникает одновременный эффект в процессе упаривания, который находится в строгой зависимости от водного баланса, что приводит к осаждению большего количества сульфата магния. Указанный эффект компенсирует неэффективность химического осаждения (вследствие нежелательной растворимости), при этом не требуется значительно увеличивать затраты на энергию пара. Следовательно, система на основе смешанного хлорид-сульфатного электролита повышает эксплуатационную гибкость процесса по сравнению с простым процессом с закрытой системой с использованием сульфата (см. способ Skye).In addition to changes in temperature and water content, an important parameter in the process scheme is the concentration of saline solution. Conversely, in a sulfate process, such as the Skye process, degrees of freedom are only temperature and water content. In this case, it is necessary to add large quantities of water to prevent unwanted crystallization in the stream, and therefore, there is a need to remove large quantities of water (per kg of processed ore) to achieve the desired level of crystallization with evaporation. The importance of this “negative” effect of water increases significantly with increasing magnesium content in the ore. In contrast, the present invention proposes a chemical crystallization step rather than an evaporation process, so that the water balance is independent of the magnesium content in the ore feed. In addition, due to the high initial salt concentration in the method of the present invention, a simultaneous effect occurs in the evaporation process, which is strictly dependent on the water balance, which leads to the precipitation of more magnesium sulfate. This effect compensates for the ineffectiveness of chemical deposition (due to undesirable solubility), while it is not necessary to significantly increase the cost of steam energy. Consequently, a system based on a mixed chloride-sulfate electrolyte increases the operational flexibility of the process compared to a simple process with a closed system using sulfate (see Skye method).

В данном случае подавляется растворимость сульфата в системе при поддержании высокой исходной концентрации хлорида в системе. В то же время высокая исходная концентрация хлорида приводит к высокой активности протонов и низкой активности воды. На фиг.13 показан трехмерный график зависимости активности протонов от температуры и концентрации хлорида магния.In this case, the solubility of sulfate in the system is suppressed while maintaining a high initial concentration of chloride in the system. At the same time, a high initial concentration of chloride leads to high proton activity and low water activity. On Fig shows a three-dimensional graph of the activity of protons on temperature and the concentration of magnesium chloride.

Данная модель была разработана специально для оценки активности отдельных ионов Н+ в электролитной системе HCl-MgCl2-H2O. На фиг.13 показано, что активность отдельных ионов Н+ (которая является важным параметром, хотя не единственным, определяющим скорость разрушения латерита с целью извлечения Ni) повышается при добавлении исходной соли, такой как MgCl2. При 65°С и в присутствии 1М HCl наблюдается десятикратное возрастание такой активности. К сожалению, наблюдаемый эффект значительно снижается при повышении температуры. Следовательно, существует два противоположных эффекта: с целью обеспечения высокой активности Н+ выщелачивание следует проводить при пониженной температуре, и, с другой стороны, с целью превысить барьер энергии активации на границе раздела твердое вещество/жидкость выщелачивание следует проводить при повышенной температуре. Тем не менее, при проведении выщелачивания, например, при 85°С активность Н+ повышается практически в два раза по сравнению с активностью в чистой системе HCl-H2O. Этот факт представляет особый интерес, т.к. аналогичная "агресивность" протонов не реализуется в чистой сульфатной системе.This model was developed specifically to assess the activity of individual H + ions in the HCl-MgCl 2 -H 2 O electrolyte system. Figure 13 shows that the activity of individual H + ions (which is an important parameter, although not the only one determining the rate of laterite destruction in order to recover Ni) increases with the addition of a starting salt such as MgCl 2 . At 65 ° C and in the presence of 1M HCl, a ten-fold increase in such activity is observed. Unfortunately, the observed effect decreases significantly with increasing temperature. Therefore, there are two opposite effects: in order to ensure high H + activity, leaching should be carried out at a low temperature, and, on the other hand, in order to exceed the activation energy barrier at the solid / liquid interface, leaching should be carried out at a high temperature. Nevertheless, during leaching, for example, at 85 ° C, the H + activity almost doubles compared with the activity in the pure HCl-H 2 O system. This fact is of particular interest, since a similar "aggressiveness" of protons is not realized in a pure sulfate system.

На фиг.14 показано, что при сравнении двух систем в электролитной системе хлористоводородная кислота/хлорид магния наблюдается значительно более высокая концентрация протонов по сравнению с эквивалентной концентрацией серной кислоты в системе магний/сульфат. Основная причина наблюдаемого эффекта заключается в специфичности различных ионов в электролите: связь Н+-Cl- является слабой, в то время как связь Н+-SO42- является сильной и "захватывает" большую часть протонов с образованием бисульфатного комплекса, HSO4-. Тенденция к образованию бисульфатного иона приводит к относительной слабости серной кислоты, прежде всего, при высоких концентрациях сульфата магния и высокой температуре.On Fig shows that when comparing two systems in an electrolyte system, hydrochloric acid / magnesium chloride, a significantly higher concentration of protons is observed in comparison with the equivalent concentration of sulfuric acid in the magnesium / sulfate system. The main reason for the observed effect is the specificity of various ions in the electrolyte: the Н + -Cl - bond is weak, while the Н + -SO 4 2- bond is strong and "captures" most of the protons with the formation of a bisulfate complex, HSO 4 - . The tendency to the formation of a bisulfate ion leads to relative weakness of sulfuric acid, primarily at high concentrations of magnesium sulfate and high temperature.

Способ по настоящему изобретению, прежде всего, предназначен для обработки в присутствии примесей, таких как натрий и кальций, в отличие от чистого хлоридного способа, например способа Jaguar. В системе по настоящему изобретению должно присутствовать достаточное количество сульфата для образования ярозита натрия, из которого регенерируется хлорид магния по следующей схеме:The method of the present invention is primarily intended for processing in the presence of impurities such as sodium and calcium, in contrast to the pure chloride method, for example the Jaguar method. A sufficient amount of sulfate must be present in the system of the present invention to form sodium jarosite, from which magnesium chloride is regenerated according to the following scheme:

Figure 00000004
Figure 00000004

Действительно, предпочтительным является присутствие достаточного количества сульфата в условиях указанной выше реакции для замещения всего количества израсходованного хлорида в системе. При необходимости в систему добавляют небольшое количество хлорида натрия для обеспечения циркуляции достаточного количества ионов натрия на стадии удаления железа. Небольшое количество хлорида кальция в растворе осаждается с образованием нерастворимого сульфата кальция при добавлении серной кислоты на стадии химической кристаллизации. Несмотря на то что сульфат кальция не разлагается одновременно с сульфатом магния, различие можно компенсировать при сжигании эквивалентного количества элементарной серы. Таким образом, кроме эффективной обработки основных примесей в системе, потери хлорида и сульфата компенсируются при добавлении дешевых реагентов, таких как хлорид натрия и элементарная сера соответственно. В отношении других примесей марганец легко удаляется в присутствии избыточного количества SO2 (для окисления в присутствии SO2/O2 до MnO2) без необходимости специальных затрат на его удаление. С точки зрения охраны окружающей среды и с экономической точки зрения важным является отсутствие жидких отводных потоков.Indeed, it is preferable to have a sufficient amount of sulfate under the conditions of the above reaction to replace the entire amount of consumed chloride in the system. If necessary, a small amount of sodium chloride is added to the system to circulate a sufficient amount of sodium ions in the iron removal step. A small amount of calcium chloride in the solution precipitates with the formation of insoluble calcium sulfate when sulfuric acid is added at the stage of chemical crystallization. Although calcium sulfate does not decompose simultaneously with magnesium sulfate, the difference can be compensated for by burning an equivalent amount of elemental sulfur. Thus, in addition to the effective treatment of the main impurities in the system, losses of chloride and sulfate are compensated by the addition of cheap reagents such as sodium chloride and elemental sulfur, respectively. For other impurities, manganese is easily removed in the presence of an excess of SO 2 (for oxidation in the presence of SO 2 / O 2 to MnO 2 ) without the need for special costs for its removal. From the point of view of environmental protection and from an economic point of view, the absence of liquid by-pass flows is important.

При прокаливании осажденного магниевого продукта для разложения идеального продукта в реакторе с псевдоожиженным слоем (900-1200°С) требуется 1,5-4 моля воды на 1 моль магния. Указанная методика описана в патенте US 4096235, который в полном объеме включен в настоящее описание в качестве ссылки. Частичное регидратирование моногидрата (для получения продукта с оптимальной степенью гидратирования для термического разложения) достигается при контроле времени контактирования кристаллического продукта осаждения с пригодной водной средой. Методика регенерации серной кислоты из диоксида серы, образующегося при прокаливании сульфата/сульфита, является известной и позволяет повторно использовать серную кислоту, если это оправдано с экономической точки зрения.When calcining the precipitated magnesium product to decompose the ideal product in a fluidized bed reactor (900-1200 ° C), 1.5-4 moles of water per 1 mole of magnesium are required. This technique is described in US Pat. No. 4,096,235, which is incorporated herein by reference in its entirety. Partial rehydration of the monohydrate (to obtain a product with an optimal degree of hydration for thermal decomposition) is achieved by controlling the contact time of the crystalline precipitation product with a suitable aqueous medium. A technique for recovering sulfuric acid from sulfur dioxide generated by sulphate / sulphite calcination is known and allows the reuse of sulfuric acid if economically justified.

Основное преимущество использования сульфата/сульфита магния для разложения до оксида магния заключается в том, что требуются значительно меньшие энергозатраты (по сравнению с пирогидролизом раствора хлорида магния, как описано в способе Jaguar) в связи с удалением воды, т.е. только гидратной воды. Таким образом получают оксид магния высокого качества для использования в качестве коммерческого продукта.The main advantage of using magnesium sulfate / sulfite for decomposition to magnesium oxide is that it requires significantly lower energy consumption (compared to pyrohydrolysis of a magnesium chloride solution, as described in the Jaguar method) in connection with the removal of water, i.e. only hydrated water. In this way, high quality magnesium oxide is obtained for use as a commercial product.

Термическое разложение сульфата магния является относительно простым процессом. На фиг.15 показана химическая модель HSC для термического разложения в присутствии углерода в качестве восстановителя. Кинетика термического разложения даже при 800°С является очень быстрой, т.к. осаждаемый сульфат магния образует чрезвычайно тонкие дисперсные частицы (<10 мкм). На фиг.16 показано, что осаждение при низкой температуре (65°С) приводит к образованию иглообразных частиц гексагидрата и чрезвычайно тонких дисперсных частиц моногидрата. Осаждение из солевых растворов при более высоких температурах (110°С) приводит к образованию только моногидрата, то есть кизерита (MgSO4·H2O). Таким образом, можно предположить, что энергия термического разложения в способе по изобретению ниже энергии по способу Skye, в котором по крайней мере 2 молекулы гидратной воды присутствуют в осажденной соли. Любое количество хлорида магния, ассоциированного с небольшими частицами, подвергается пирогидролизу с образованием газообразного HCl, который можно направлять в рециркуляционную систему. Типичный состав осажденного сульфата (по экспериментальным данным) включает: 17,1% Mg, <0,05% Fe, 0,1% Ni, <0,05% Co, 2% Cl, с учетом баланса сульфатов и воды. Содержание никеля в осажденной соли зависит от температуры: его содержание увеличивается при снижении температуры кристаллизации.Thermal decomposition of magnesium sulfate is a relatively simple process. On Fig shows a chemical model of HSC for thermal decomposition in the presence of carbon as a reducing agent. The kinetics of thermal decomposition even at 800 ° C is very fast, because precipitated magnesium sulfate forms extremely fine dispersed particles (<10 μm). On Fig shows that the deposition at low temperature (65 ° C) leads to the formation of needle-shaped particles of hexahydrate and extremely thin dispersed particles of monohydrate. Precipitation from salt solutions at higher temperatures (110 ° C) leads to the formation of only monohydrate, that is, kieserite (MgSO 4 · H 2 O). Thus, it can be assumed that the thermal decomposition energy in the method according to the invention is lower than the energy according to the Skye method, in which at least 2 hydrated water molecules are present in the precipitated salt. Any amount of magnesium chloride associated with small particles undergoes pyrohydrolysis with the formation of gaseous HCl, which can be sent to the recirculation system. A typical composition of precipitated sulfate (according to experimental data) includes: 17.1% Mg, <0.05% Fe, 0.1% Ni, <0.05% Co, 2% Cl, taking into account the balance of sulfates and water. The nickel content in the precipitated salt depends on temperature: its content increases with decreasing crystallization temperature.

Используют более дешевые источники топлива, такие как тяжелое нефтяное топливо (HFO) и, прежде всего, уголь низкого качества. Любое количество серы в составе угля окисляется с образованием SO2 и, следовательно, приводит к снижению затрат на добавление дополнительных реагентов, содержащих серу.Cheaper sources of fuel are used, such as heavy petroleum fuels (HFOs) and, above all, low-quality coal. Any amount of sulfur in the composition of coal is oxidized to form SO 2 and, therefore, reduces the cost of adding additional reagents containing sulfur.

Как было упомянуто выше, основное преимущество при эксплуатации хлоридной системы заключается в тенденции к дегидратированию твердой фазы в равновесии с солевым раствором. Кроме образования кизерита (моногидрата) или даже безводной соли при кристаллизации, при гидролизе железа в атмосферных условиях образуется гематит. Он является предпочтительным продуктом гидролиза не только с точки зрения охраны окружающей среды, но и характеризуется улучшенными характеристиками осаждения и фильтрации по сравнению с более гелеобразными или гидратированными осадками, образующимися в чистой сульфатной системе. Наблюдаемое явление приводит также к образованию твердофазного кека с меньшим содержанием влаги и, следовательно, к снижению потерь ценных реагентов в системе.As mentioned above, the main advantage in the operation of the chloride system is the tendency to dehydrate the solid phase in equilibrium with saline. In addition to the formation of kieserite (monohydrate) or even an anhydrous salt during crystallization, hematite is formed during the hydrolysis of iron under atmospheric conditions. It is the preferred hydrolysis product not only from the point of view of environmental protection, but also has improved sedimentation and filtration characteristics compared to more gel-like or hydrated precipitates formed in a pure sulfate system. The observed phenomenon also leads to the formation of solid-phase cake with a lower moisture content and, consequently, to a decrease in the loss of valuable reagents in the system.

Другим важным фактором является тенденция никеля и кобальта совместно абсорбироваться в кристаллической структуре гидроксида железа (III) и гетита, в то время как (аналогично природным процессам) гематит практически не способен совместно абсорбировать указанные соединения. Предпочтительное осаждение гематита из солевого раствора, прежде всего, достигается при контролируемом осаждении в условиях избыточного насыщения при добавлении затравки для кристаллизации гематита в процессе гидролиза железа (см. статью Riveros and Dutrizac, 1997).Another important factor is the tendency of nickel and cobalt to be absorbed together in the crystal structure of iron (III) hydroxide and goethite, while (similar to natural processes) hematite is practically incapable of absorbing these compounds together. The preferred precipitation of hematite from saline is primarily achieved by controlled precipitation under excessive saturation conditions by adding seed to crystallize hematite during iron hydrolysis (see Riveros and Dutrizac, 1997).

Принципиальная схема процесса показана на фиг.17. Использование рециркуляционной системы в реакторе при атмосферном давлении позволяет максимально увеличить время контактирования хлористоводородной кислоты и свести к минимуму затраты на реагенты для нейтрализации (внутренняя рециркуляционная загрузка магния на 1 единицу массы обрабатываемой руды) в системе. Нейтрализуют только отводной поток для гидролиза железа и затем для извлечения никеля и кобальта при осаждении в процессе гидролиза. После стадии нейтрализации используют одну стадию упаривания для компенсации водного баланса. При химической кристаллизации в расщепленном потоке основной рециркуляционной системы происходит регенерация эквивалентного количества потребляемой хлористоводородной кислоты + потери из системы. Осажденный сульфат прокаливают с образованием газообразного SO2 и оксида магния. Газообразный SO2 превращают в серную кислоту на установке по производству серной кислоты и возращают в кристаллизатор, в то время как часть оксида магния направляют в рециркуляционную систему для внутренней нейтрализации. Избыток полученного оксида магния используют в качестве коммерческого продукта.A schematic diagram of the process is shown in FIG. Using a recirculation system in a reactor at atmospheric pressure allows maximizing the contact time of hydrochloric acid and minimizing the cost of neutralizing reagents (internal recirculation loading of magnesium per 1 mass of processed ore) in the system. Only the bypass stream is neutralized for the hydrolysis of iron and then for the extraction of nickel and cobalt during precipitation during the hydrolysis. After the neutralization step, one evaporation step is used to compensate for the water balance. During chemical crystallization in the split stream of the main recirculation system, the equivalent amount of hydrochloric acid consumed + the loss from the system is regenerated. Precipitated sulfate is calcined to form gaseous SO 2 and magnesium oxide. Gaseous SO 2 is converted to sulfuric acid in a sulfuric acid production unit and returned to a crystallizer, while part of the magnesium oxide is sent to a recirculation system for internal neutralization. Excess magnesium oxide obtained is used as a commercial product.

Важной особенностью настоящего изобретения является относительная независимость от содержания магния в рудном сырье, как показано на фиг.8. Если образуется кек моногидрата на стадии регенерации (термическое разложение сульфата магния), требуется лишь незначительное упаривание или его совсем исключают из системы, что позволяет обрабатывать сапролитовые руды высокого качества и является значительным преимуществом в отношении текущих расходов в абсолютных величинах за счет высокой стоимости никеля.An important feature of the present invention is the relative independence of the magnesium content in the ore raw materials, as shown in Fig. 8. If a cake of monohydrate is formed at the stage of regeneration (thermal decomposition of magnesium sulfate), only a slight evaporation is required or it is completely eliminated from the system, which allows processing high-quality saprolite ores and is a significant advantage with respect to current costs in absolute terms due to the high cost of nickel.

Ниже приведен перечень всех необходимых критериев, которым удовлетворяет способ по настоящему изобретению.The following is a list of all the necessary criteria that the method of the present invention satisfies.

Основные эксплуатационные критерииKey Performance Criteria

Снижение капиталовложений по сравнению с процессами HPAL и плавления Smelting:Reduced investment over HPAL and Smelting processes:

- при эксплуатации гидрометаллургической установки не требуется высокое давление, а при эксплуатации пирометаллургической установки используются только средние температуры,- when operating a hydrometallurgical installation, high pressure is not required, and when operating a pyrometallurgical installation, only average temperatures are used,

- несмотря на то что при использовании хлоридной среды требуются специальные коррозионно-устойчивые материалы, все стадии проводят в атмосферных условиях.- in spite of the fact that when using chloride medium special corrosion-resistant materials are required, all stages are carried out in atmospheric conditions.

Снижение энергозатрат по сравнению с процессом Smelting:Reduced energy consumption compared to the Smelting process:

- при добавлении восстановителя в систему термическое разложение дегидратированного сульфата магния (или содержащего незначительное количество гидратной воды) достигается при температуре менее 800°С,- when adding a reducing agent to the system, the thermal decomposition of dehydrated magnesium sulfate (or containing a small amount of hydrated water) is achieved at a temperature of less than 800 ° C,

- количество энергии, отходящей на стадии разложения при высокой температуре, полностью расходуется на нагревание в гидрометаллургической системе с использованием испарителя на вторичных энергоресурсах,- the amount of energy spent at the decomposition stage at high temperature is completely spent on heating in the hydrometallurgical system using an evaporator on secondary energy sources,

- используют содержащий серу низкокачественный уголь в качестве восстановителя и топлива для непосредственного сжигания в печи для термического разложения.- use sulfur-containing low-quality coal as a reducing agent and fuel for direct combustion in a furnace for thermal decomposition.

Снижение затрат на реагенты по сравнению с процессом HPAL:Reduced reagent costs compared to the HPAL process:

- при термическом разложении сульфата магния происходит регенерация сульфата (на установке для получения серной кислоты) и нейтрализующего агента (оксид магния),- during the thermal decomposition of magnesium sulfate, sulfate is regenerated (in a plant for producing sulfuric acid) and a neutralizing agent (magnesium oxide),

- добавление дополнительной серы ограничено стандартными потерями из замкнутой системы, которые компенсируются при сжигании дополнительного количества серы (недорогостоящий реагент),- the addition of additional sulfur is limited by standard losses from the closed system, which are compensated by burning additional sulfur (inexpensive reagent),

- добавление дополнительного хлорида ограничено стандартными потерями из замкнутой системы, которые компенсируются добавлением недорогого хлорида, такого как хлорид натрия,- the addition of additional chloride is limited to standard losses from the closed system, which are compensated by the addition of inexpensive chloride, such as sodium chloride,

- примеси, такие как натрий и кальций, удаляют на стадии удаления сульфата (ярозита натрия и сульфата кальция соответственно), т.е. не требуется использование отводных потоков.- impurities, such as sodium and calcium, are removed at the stage of sulfate removal (sodium jarosite and calcium sulfate, respectively), i.e. no bypass flows are required.

Выход извлечения никеля и кобальта сопоставимы с процессом HPAL:Nickel and cobalt recovery output are comparable with HPAL process:

- более высокая активность протонов и, следовательно, более агрессивная система для выщелачивания (по сравнению с условиями обработки руды при атмосферном давлении в чистой сульфатной системе),- higher proton activity and, therefore, a more aggressive leaching system (compared with the conditions of ore processing at atmospheric pressure in a pure sulfate system),

- несмотря на то что кинетика процесса является более медленной по сравнению с процессом HPAL, этот недостаток компенсируется за счет увеличения размеров реакторов для выщелачивания в атмосферных условиях, т.е. время контактирования реагентов становится относительно дешевым.- despite the fact that the kinetics of the process is slower compared to the HPAL process, this disadvantage is compensated by the increase in the size of the leaching reactors in atmospheric conditions, i.e. reagent contact time becomes relatively cheap.

Разделение жидкость/твердая фаза и стабильность остатка:Liquid / solid separation and residue stability:

- продукты гидролиза железа, осажденные в присутствии хлоридов, характеризуются улучшенными свойствами при осаждении и фильтрации.- iron hydrolysis products precipitated in the presence of chlorides are characterized by improved precipitation and filtration properties.

Охрана окружающей среды:Environmental protection:

- в хлоридной системе при атмосферном повышенном давлении образуются дегидратированные продукты гидролиза железа, такие как гематит (устойчивый в условиях окружающей среды),- in the chloride system at atmospheric elevated pressure, dehydrated products of iron hydrolysis are formed, such as hematite (stable under ambient conditions),

- сульфат магния разлагается при повышенной температуре, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к кислоте и нейтрализующему агенту во внутренней системе,- magnesium sulfate decomposes at elevated temperatures, which meets the requirements for acid and a neutralizing agent in the internal system,

- используют замкнутую систему, т.е. отсутствуют отводные потоки в окружающую среду.- use a closed system, i.e. there are no by-pass flows into the environment.

Увеличенние дохода от продажи никеля, полученного из множества различных типов руды:Increased income from the sale of nickel derived from many different types of ore:

- независимость от содержания магния позволяет обрабатывать одновременно лимонитовые и сапролитовые руды, что повышает доходы от продажи.- independence from the magnesium content allows to process simultaneously limonite and saprolite ores, which increases sales revenue.

Две принципиальные схемы, разработанные с учетом баланса масса/энергия, показаны на фиг.18 и 19. На фиг.18 представлена общая схема 1. Исходную соль по настоящему изобретению используют для снижения растворимости сульфата магния. Кристаллизацию при упаривании, без превышения нормального водного баланса, используют для снижения затрат на стадии химического осаждения, т.е. для компенсации неэффективности стадии химической кристаллизации за счет образования бисульфата. На схеме на фиг.18 показано, что можно эффективно исключить необходимость упаривания воды, в зависимости от изменения содержания магния в рудном сырье. На фиг.19 показан другой вариант схемы, с учетом неэффективности химической кристаллизации в среде с высоким содержание кислоты за счет образования бисульфата. На этой схеме показан наиболее неблагоприятный вариант с точки зрения регенерации реагентов.Two schematic diagrams designed with respect to the mass / energy balance are shown in FIGS. 18 and 19. FIG. 18 is a general diagram of 1. The starting salt of the present invention is used to reduce the solubility of magnesium sulfate. Evaporation crystallization, without exceeding the normal water balance, is used to reduce costs at the stage of chemical deposition, i.e. to compensate for the inefficiency of the stage of chemical crystallization due to the formation of bisulfate. The diagram in Fig. 18 shows that it is possible to effectively eliminate the need for evaporation of water, depending on changes in the magnesium content in the ore raw materials. On Fig shows another variant of the scheme, taking into account the inefficiency of chemical crystallization in a medium with a high acid content due to the formation of bisulfate. This diagram shows the most unfavorable option in terms of regeneration of reagents.

1. Динамическая характеристика минералов1. The dynamic characteristic of minerals

Образцы латеритной руды испытывали на динамическую устойчивость. Отбирали 3 образца руды для дальнейших испытаний влияния солевого раствора с высокой исходной концентрацией соли и диоксида серы. Испытания проводили при высокой концентрации твердых веществ (30%) и кислоты (концентрация серной кислоты составляет 2018 кг/т, хлористоводородной - 1500 кг/т, в обоих случаях - 41,2 кг Н+/т).Laterite ore samples were tested for dynamic stability. 3 ore samples were taken for further testing the effect of saline with a high initial concentration of salt and sulfur dioxide. The tests were carried out at a high concentration of solids (30%) and acid (the concentration of sulfuric acid is 2018 kg / t, hydrochloric acid - 1500 kg / t, in both cases - 41.2 kg N + / t).

Для испытаний использовали сапролитовую, железосодержащую и силикатную руды Jacaré (Бразилия). Исходный состав компонентов в образцах показан в таблице 1.For the tests used saprolite, iron and silicate ores Jacaré (Brazil). The initial composition of the components in the samples is shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Исходный состав компонентов в использованных образцахThe initial composition of the components in the used samples ОбразецSample NiNi CoCo FeFe MgMg AlAl SiSi CrCr MnMn Сапролит JacaréSaprolite Jacaré 1,60%1.60% 0,07%0.07% 12,81%12.81% 17,43%17.43% 0,61%0.61% 17,06%17.06% 0,72%0.72% 0,24%0.24% Железосодержащая руда JacaréIron Ore Jacaré 1,14%1.14% 0,17%0.17% 42,23%42.23% 0,63%0.63% 1,25%1.25% 10,00%10.00% 2,38%2.38% 0,85%0.85% Силикатная руда JacaréSilicate ore Jacaré 1,25%1.25% 0,22%0.22% 22,42%22.42% 2,35%2.35% 2,30%2.30% 20,92%20.92% 1,09%1.09% 0,92%0.92%

Каждый образец испытывали в следующих условиях:Each sample was tested under the following conditions:

1. Выщелачивание в присутствии хлористоводородной кислоты (1500 кг/т)1. Leaching in the presence of hydrochloric acid (1500 kg / t)

2. Выщелачивание в присутствии серной кислоты (2018 кг/т)2. Leaching in the presence of sulfuric acid (2018 kg / t)

3. Выщелачивание в присутствии хлористоводородной кислоты в солевом растворе высокой концентрации (1500 кг/т HCl, 2 М MgCl2)3. Leaching in the presence of hydrochloric acid in a high concentration saline solution (1500 kg / t HCl, 2 M MgCl 2 )

4. Выщелачивание в присутствии хлористоводородной кислоты и SO2 в солевом растворе высокой концентрации (1500 кг/т HCl, 2 М MgCl2, 20 кг/т SO2)4. Leaching in the presence of hydrochloric acid and SO 2 in a high concentration saline solution (1500 kg / t HCl, 2 M MgCl 2 , 20 kg / t SO 2 )

Испытания проводили в стеклянном реакторе объемом 2 л, снабженном масляной рубашкой, через которую циркулирует масло из термостата с определенной температурой. Все испытания проводили при 85°С и на первой стадии получали пульпу из 300 г руды в виде 30% взвеси (твердое вещество/твердое вещество + вода) в воде. Взвесь суспендируют с использованием мешалки со стальным покрытием и съемными полипропиленовыми лопастями. Кислоту добавляли 10 порциями с интервалом в течение 1 ч. Образец взвеси объемом 40 мл отбирали при завершении каждого интервала (для определения выхода экстракции металлов). В исходную взвесь добавляли гексагидрат хлорида магния, в то время как безводный хлорид магния добавляли в смеси с кислотой для обеспечения постоянного уровня хлорида магния в ходе испытаний в солевом растворе высокой концентрации. При необходимости добавление диоксида серы контролировали с использованием массового расходомера Бронхорста.The tests were carried out in a 2 L glass reactor equipped with an oil jacket through which oil from a thermostat with a certain temperature circulates. All tests were carried out at 85 ° C and in the first stage, a pulp of 300 g of ore was obtained as a 30% suspension (solid / solid + water) in water. The suspension is suspended using a steel-coated mixer with removable polypropylene blades. The acid was added in 10 portions at intervals of 1 hour. A suspension sample of 40 ml was taken at the end of each interval (to determine the yield of metal extraction). Magnesium chloride hexahydrate was added to the initial suspension, while anhydrous magnesium chloride was added in a mixture with acid to ensure a constant level of magnesium chloride during testing in a high concentration of saline. If necessary, the addition of sulfur dioxide was monitored using a Bronchorst mass flow meter.

а. Результаты испытаний сапролитовой рудыbut. Saprolite Ore Test Results

На фиг.20 и 21 показана эффективность экстракции никеля и кобальта, наблюдаемая при испытании сапролитовой руды соответственно. В хлоридной среде наблюдаются более высокие выходы экстракции обоих металлов независимо от того, связана ли высокая активность кислоты с ионами хлорида или с образованием бисульфатного комплекса в сульфатной среде. Повышение эффективности экстракции приблизительно на 10% наблюдается при использовании исходного солевого раствора по сравнению с выщелачиванием только в хлористоводородной кислоте. Добавление диоксида серы не влияет на эффективность экстракции никеля, хотя и приводит к некоторому улучшению эффективности экстракции кобальта.On Fig and 21 shows the extraction efficiency of Nickel and cobalt, observed when testing saprolite ore, respectively. In a chloride medium, higher extraction yields of both metals are observed, regardless of whether the high acid activity is associated with chloride ions or with the formation of a bisulfate complex in a sulfate medium. An increase in extraction efficiency of approximately 10% is observed when using the initial saline solution, as compared to leaching only in hydrochloric acid. The addition of sulfur dioxide does not affect the efficiency of nickel extraction, although it does lead to some improvement in the efficiency of cobalt extraction.

На фиг.22 показан профиль экстракции всех металлов в солевом растворе с высокой концентрацией. При добавлении небольших количеств кислоты из сапролита избирательно экстрагируется никель, затем марганец и магний. Избирательность уменьшается с увеличением количества добавленной кислоты до 26 кг Н+/т, добавление кислоты более 26 кг Н+/т не влияет на профиль экстракции.On Fig shows the profile of the extraction of all metals in saline with a high concentration. When small amounts of acid are added, nickel is selectively extracted from saprolite, then manganese and magnesium. Selectivity decreases with an increase in the amount of added acid to 26 kg H + / t; addition of acid over 26 kg H + / t does not affect the extraction profile.

б. Результаты испытаний железосодержащей руды Jacaréb. Jacaré Iron Ore Test Results

На фиг.23-25 показаны результаты исследования лимонитовых руд. Полученные результаты экстракции никеля аналогичны результатам испытаний сапролитовой руды. Однако в случае лимонитовой руды наблюдается значительное увеличение эффективности экстракции в хлоридной среде и значительное различие в результатах экстракции хлористоводородной кислотой и серной кислотой. Как и в случае сапролитовой руды, наблюдается 10% увеличение эффективности экстракции в солевой среде и отсутствие влияния диоксида серы. Увеличение эффективности экстракции Со наблюдается при добавлении диоксида серы в солевой раствор. На фиг.25 показана незначительная селективность в солевом растворе с высокой исходной концентрацией соли. Профиль экстракции практически не изменяется при добавлении кислоты более 26 Н+/т.23-25 show the results of a study of limonite ores. The results of nickel extraction are similar to those of saprolite ore. However, in the case of limonite ore, there is a significant increase in extraction efficiency in a chloride medium and a significant difference in the results of extraction with hydrochloric acid and sulfuric acid. As in the case of saprolite ore, there is a 10% increase in extraction efficiency in a salt medium and the absence of the effect of sulfur dioxide. An increase in the efficiency of Co extraction is observed when sulfur dioxide is added to the saline solution. On Fig shows a slight selectivity in saline with a high initial salt concentration. The extraction profile remains almost unchanged with the addition of acid over 26 N + / t.

в. Результаты испытаний силикатной руды Jacaréat. Jacaré Silicate Ore Test Results

Профили экстракции никеля и кобальта показаны на фиг.26-28. Полученные результаты аналогичны результатам испытаний железосодержащей руды.Nickel and cobalt extraction profiles are shown in FIGS. 26-28. The results are similar to those of iron ore.

Результаты оценки динамической характеристики минералов:The results of the assessment of the dynamic characteristics of minerals:

- Значительное увеличение эффективности экстракции никеля наблюдается при замене серной кислоты на хлористоводородную кислоту в солевой системе. Аналогичные результаты получены в случае кобальта.- A significant increase in the efficiency of nickel extraction is observed when sulfuric acid is replaced by hydrochloric acid in the salt system. Similar results were obtained in the case of cobalt.

- Добавление диоксида серы приводит к увеличению эффективности только при экстракции кобальта.- The addition of sulfur dioxide leads to an increase in efficiency only in the extraction of cobalt.

- Эффективность экстракции никеля из силикатной руды Jacaré коррелирует с эффективностью экстракции железа, магния и марганца в зависимости от содержания никеля в лимонитовой, магний-силикатной фазах и в фазе гидроксида марганца соответственно.- The extraction efficiency of nickel from Jacaré silicate ore correlates with the extraction efficiency of iron, magnesium and manganese depending on the nickel content in the limonite, magnesium silicate phases and in the manganese hydroxide phase, respectively.

- Эффективность экстракции кобальта из силикатной руды Jacaré коррелирует только с эффективностью экстракции марганца и не зависит от распределения кобальта в различных фазах.- The efficiency of extraction of cobalt from Jacaré silicate ore correlates only with the efficiency of extraction of manganese and does not depend on the distribution of cobalt in different phases.

2. Характеристика кристаллизации2. Characterization of crystallization

В настоящее время мало данных о растворимости солей магния в кислотной хлорид-сульфатной или хлорид-сульфитной водных системах. Такая информация необходима для определения условий эксплуатации и интеграции различных узлов системы. Основные параметры включают:Currently, there is little data on the solubility of magnesium salts in acid chloride-sulfate or chloride-sulfite water systems. Such information is necessary to determine operating conditions and the integration of various system nodes. Key options include:

- температуру,- temperature

- концентрацию кислоты,- acid concentration,

- концентрацию хлорида и- chloride concentration and

- концентрацию сульфата/сульфита.- concentration of sulfate / sulfite.

Сначала выбирают менее сложную двухфазную систему на основе сульфата, т.е. система не содержит газообразной фазы. Исходные растворы получают при постоянной концентрации хлорида магния и различных концентрациях сульфата магния. При повышенной температуре добавляют серную кислоту до начала образования осадка. В полученном растворе определяют содержание Mg2+, Cl-, SO42- и свободной кислоты, и полученное количество используют для расчета содержания соединения магния и сульфата, в то время как в твердом веществе определяют содержание Mg2+, Cl-, SO42-.First, a less complex two-phase sulfate-based system is selected, i.e. the system does not contain a gaseous phase. Stock solutions are prepared at a constant concentration of magnesium chloride and various concentrations of magnesium sulfate. At elevated temperature, sulfuric acid is added before the formation of a precipitate. In the resulting solution, the content of Mg 2+ , Cl - , SO 4 2 - and free acid is determined, and the amount obtained is used to calculate the content of magnesium and sulfate compounds, while the content of Mg 2+ , Cl - , SO 4 in the solid is determined 2- .

Характеристика кристалловCharacteristic of crystals

Интегрированная схема включает ограничения в отношении эксплуатационных условий кристаллизатора и свойств образующихся твердых веществ. Наиболее важные характеристики кристаллов, которые необходимо определять количественно, представлены ниже:The integrated circuit includes limitations regarding the operating conditions of the mold and the properties of the solids formed. The most important characteristics of crystals that need to be quantified are presented below:

- Распределение частиц по размерам: для получения псевдоожиженного слоя на воздухе необходимо узкое распределение частиц по размерам с достаточно большим средним размером. Иначе продукт подвергается термическому разложению в роторной печи для обжига.- Particle size distribution: to obtain a fluidized bed in air, a narrow particle size distribution with a sufficiently large average size is required. Otherwise, the product is thermally decomposed in a rotary kiln.

- Кристаллогидратная вода: требуется минимальная степень гидратации.- Crystal hydrate water: a minimum degree of hydration is required.

- Включение жидкости: утечки маточного раствора необходимо свести к минимуму.- Inclusion of fluid: leakage of the mother liquor must be minimized.

- Фильтрационная способность: способность к фильтрованию является зависимым параметром и улучшается при удовлетворении приведенных выше критериев.- Filtration ability: the ability to filter is a dependent parameter and improves if the above criteria are met.

Предполагается, что характеристики кристаллов, полученных в лабораторном масштабе (в статическом режиме) отличаются от кристаллов, полученных в реакторе в непрерывном режиме.It is assumed that the characteristics of crystals obtained on a laboratory scale (in static mode) differ from crystals obtained in a reactor in a continuous mode.

Кристаллы, полученные в лабораторном масштабе (статический режим) обычно являются мелкодисперсными (частицы размером 10 мкм образуют агломераты), как показано на фиг.30. По результатам химического анализа молярное соотношение магний/сульфат равно приблизительно 1 (~17% Mg + ~67% SO4), а содержание хлорида составляет менее 2%. Кристаллы, показанные на фиг.30, получают при 110°С при добавлении концентрированной серной кислоты в раствор 6 моль/кг MgCl2. Полученные таким способом кристаллы слишком малы для анализа отдельных кристаллов (минимальный размер должен составлять 50 мкм), однако данные, полученные с использованием химического анализа и рентгеноструктурного анализа (порошковая рентгенограмма), свидетельствуют о соответствии основной массы продукта кизериту (MgSO4·H2O).Crystals obtained on a laboratory scale (static mode) are usually finely dispersed (particles 10 μm in size form agglomerates), as shown in Fig. 30. According to the results of chemical analysis, the molar ratio of magnesium / sulfate is approximately 1 (~ 17% Mg + ~ 67% SO 4 ), and the chloride content is less than 2%. The crystals shown in FIG. 30 are obtained at 110 ° C. by adding concentrated sulfuric acid to a solution of 6 mol / kg MgCl 2 . The crystals obtained in this way are too small for the analysis of individual crystals (the minimum size should be 50 μm), however, the data obtained using chemical analysis and X-ray diffraction analysis (X-ray powder diffraction pattern) indicate the correspondence of the bulk of the product to kieserite (MgSO 4 · H 2 O) .

3. Испытания в системе с замкнутым циклом3. Tests in a closed loop system

Испытания в системе с замкнутым циклом используют для оценки взаимного влияния выщелачивания и кристаллизации, которые являются двумя основными стадиями способа по настоящему изобретению. Стадию нейтрализации используют для контроля накопления железа и никеля в растворе для рециркуляционной системы. Каждый цикл включает последовательность стадий выщелачивания, нейтрализации и кристаллизации с использованием на каждой стадии раствора, полученного на предыдущей стадии. Последовательность стадий повторяют несколько раз для достижения равновесия.Tests in a closed-loop system are used to evaluate the mutual effects of leaching and crystallization, which are the two main steps of the method of the present invention. The neutralization step is used to control the accumulation of iron and nickel in the solution for the recirculation system. Each cycle includes a sequence of stages of leaching, neutralization and crystallization using at each stage the solution obtained in the previous stage. The sequence of stages is repeated several times to achieve equilibrium.

Различие в растворимости сульфата магния в растворе для выщелачивания по сравнению с раствором для кристаллизации является достаточной для распределения всего дополнительного магния, попадающего в систему. Единственной возможностью выведения магния из системы является кристаллизация. Различие в растворимости увеличивается вследствие различных температуры кристаллизации (110°С) и температуры выщелачивания (85°С).The difference in solubility of magnesium sulfate in the leach solution compared to the crystallization solution is sufficient to distribute all the additional magnesium entering the system. The only way to remove magnesium from the system is crystallization. The difference in solubility increases due to different crystallization temperatures (110 ° C) and leaching temperatures (85 ° C).

Испытания сапролитовой руды Jacaré проводят в замкнутом цикле при плотности твердого вещества 10% (твердое вещество/твердое вещество + вода).Jacaré saprolite ore tests are conducted in a closed loop at a solid density of 10% (solid / solid + water).

Экстракция никеля превышает 90%, а исходную концентрацию хлористоводородной кислоты поддерживают при последовательном добавлении серной кислоты и удалении сульфата магния на стадии кристаллизации. Часть удаленного (отводного) раствора после кристаллизации служит для поддержания концентрации железа и никеля в первичном цикле, однако через три цикла компенсация водного баланса в первичном цикле становится определяющей при проведении процесса в лабораторном масштабе (статический режим). Однако результаты, полученные после первых трех циклов (таблица 2) свидетельствуют о том, что постоянную концентрацию исходного реагента (хлористоводородной кислоты) можно поддерживать при добавлении серной кислоты для осаждения сульфата магния.Nickel extraction exceeds 90%, and the initial concentration of hydrochloric acid is maintained by sequentially adding sulfuric acid and removing magnesium sulfate in the crystallization stage. Part of the removed (diversion) solution after crystallization serves to maintain the concentration of iron and nickel in the primary cycle, however, after three cycles, the compensation of the water balance in the primary cycle becomes decisive when the process is carried out on a laboratory scale (static mode). However, the results obtained after the first three cycles (table 2) indicate that a constant concentration of the starting reagent (hydrochloric acid) can be maintained by adding sulfuric acid to precipitate magnesium sulfate.

Figure 00000005
Figure 00000005

Состав сапролитовой руды:The composition of saprolite ore:

Fe: 15%Fe: 15%

Ni: 1.5%Ni: 1.5%

Mg: 18%Mg: 18%

Плотность раствора для выщелачивания: 10%.The density of the leach solution: 10%.

Наблюдается также образование некоторого количества кристаллов сульфата магния при нейтрализации для удаления железа из отводного потока. Однако такие кристаллы снова растворяются и направляются в рециркуляционную систему для промывки конечного кека небольшим количеством воды.The formation of a certain amount of crystals of magnesium sulfate is also observed upon neutralization to remove iron from the bypass stream. However, such crystals dissolve again and are sent to the recirculation system to rinse the final cake with a small amount of water.

В таблице 3 показаны составы твердых веществ, образующихся при кристаллизации во время последнего цикла двух испытаний в системе с замкнутым циклом, проведенных при 85°С и 105°С соответственно. В обоих случаях образуется соль магния при мольном соотношении магний/сульфат, близком к единице. Результаты рентгеноструктурного анализа (см. фиг.29) указывают на то, что соль, осажденная при повышенной температуре, состоит в основном из кизерита (MgSO4·H2O).Table 3 shows the compositions of solids formed during crystallization during the last cycle of two tests in a closed-loop system, carried out at 85 ° C and 105 ° C, respectively. In both cases, a magnesium salt is formed at a molar ratio of magnesium / sulfate close to unity. The results of X-ray diffraction analysis (see FIG. 29) indicate that the salt precipitated at elevated temperature consists mainly of kieserite (MgSO 4 · H 2 O).

Таблица 3Table 3 Составы твердых веществ, образующихся в кристаллизатореThe composition of the solids formed in the mold MgMg FeFe NiNi ClCl SO4 SO 4 Н2О*H 2 O * Mg:SO4 Mg: SO 4 Mg:H2OMg: H 2 O 85°С85 ° C 16,5%16.5% 0,30%0.30% 0,22%0.22% 0,54%0.54% 64,4%64.4% 18,0%18.0% 1:0,991: 0.99 1:1,51: 1,5 110°С110 ° C 16,4%16.4% 0,27%0.27% 0,08%0.08% 1,94%1.94% 67,0%67.0% 14,3%14.3% 1:1,031: 1,03 1:1,21: 1,2 *содержание воды определяли вычитанием суммарного содержания компонентов из 100%.* water content was determined by subtracting the total content of components from 100%.

4. Испытания с прямой заменой серной кислоты на диоксид серы4. Tests with direct replacement of sulfuric acid with sulfur dioxide

В приведенной ниже методике описано использование диоксида серы для регенерации хлористоводородной кислоты в смешанной хлорид/сульфатной системе с использованием полученного раствора для выщелачивания ценных металлов из оксидных или сульфидных руд.The following procedure describes the use of sulfur dioxide to regenerate hydrochloric acid in a mixed chloride / sulfate system using the resulting solution to leach valuable metals from oxide or sulfide ores.

В первую очередь на стадии регенерации кислоты требуется железо (3+) для его использования в качестве носителя/сорбента для газообразного диоксида серы. Основное количество железа попадает в раствор в виде Fe (3+) на стадии выщелачивания руды, как, например, происходит при выщелачивании оксидных руд, таких как никелевые лимониты. Однако если основное количество железа попадает в раствор в виде Fe (2+), то для окисления двухвалентного железа в трехвалентное требуется окислитель (такой как кислород).First of all, iron (3+) is required at the stage of acid regeneration for its use as a carrier / sorbent for gaseous sulfur dioxide. The bulk of the iron enters the solution in the form of Fe (3+) at the stage of ore leaching, as, for example, occurs during the leaching of oxide ores, such as nickel limonites. However, if the bulk of the iron enters the solution in the form of Fe (2+), an oxidizing agent (such as oxygen) is required to oxidize ferrous iron to ferric.

Figure 00000006
Figure 00000006

Затем проводят стадию регенерации кислоты, в ходе которой абсорбция диоксида серы сопровождается высвобождением серной кислоты в раствор:Then carry out the stage of acid regeneration, during which the absorption of sulfur dioxide is accompanied by the release of sulfuric acid in solution:

Figure 00000007
Figure 00000007

В смешанной хлорид/сульфатной системе различие в растворимости хлорида и сульфата используется для регенерации эквивалента хлористоводородной кислоты, потребленной при выщелачивании. При выщелачивании магния из латеритных оксидных руд протекает следующая реакция:In a mixed chloride / sulfate system, the difference in solubility of chloride and sulfate is used to regenerate the equivalent of hydrochloric acid consumed during leaching. When magnesium is leached from lateritic oxide ores, the following reaction proceeds:

Figure 00000008
Figure 00000008

Ниже приведена общая схема реакции на стадии регенерации кислоты:The following is a general reaction scheme for the acid regeneration step:

Figure 00000009
Figure 00000009

Аналогичные реакции происходят и при выщелачивании других металлов, которые можно использовать при разработке методики регенерации эквивалентного количества хлористоводородной кислоты, потребленной на стадии выщелачивания. Осажденную соль (MgSO4·H2O, описанную в предыдущем примере) подвергают термическому разложению для регенерации эквивалентного количества газообразного диоксида серы, обеспечивая таким образом самоподдерживающийся процесс. В другом варианте серу (или другой дешевый источник серы) сжигают на воздухе с образованием газообразного диоксида серы, который используют, как описано выше, то есть исключена необходимость превращения газа в серную кислоту на дорогостоящей установке для получения серной кислоты.Similar reactions occur during the leaching of other metals, which can be used to develop methods for the regeneration of an equivalent amount of hydrochloric acid consumed in the leaching stage. The precipitated salt (MgSO 4 · H 2 O described in the previous example) is thermally decomposed to regenerate an equivalent amount of sulfur dioxide gas, thereby providing a self-sustaining process. In another embodiment, sulfur (or another cheap source of sulfur) is burned in air to form gaseous sulfur dioxide, which is used as described above, that is, there is no need to convert the gas to sulfuric acid in an expensive sulfuric acid plant.

Все приведенные выше реакции проводят в лабораторном масштабе. Однако при более низких рН (по-видимому, за счет продолжения реакции) скорость реакции (6) может снизиться. Для ускорения реакции (6) в промышленном масштабе можно использовать катализатор, такой как ионы меди в растворе, графит или даже уголь.All of the above reactions are carried out on a laboratory scale. However, at lower pH (apparently due to the continuation of the reaction), the reaction rate (6) may decrease. To accelerate the reaction (6) on an industrial scale, you can use a catalyst, such as copper ions in solution, graphite or even coal.

Образец никелевого латерита предоставлен фирмой Jacaré, Бразилия. Установлено, что материал содержит определенное количество магния, который будет потреблять значительное количество кислоты при проведении кислотного выщелачивания. Поэтому получают солевой раствор хлорида магния при насыщении 80% при 80°С. Затем добавляют другие компоненты солевого раствора согласно массовому балансу, получали пульпу латерита в указанной среде и рН среды доводили до 0,5 при добавлении хлористоводородной кислоты. Выход экстракции никеля и магния из латерита составляет более 80% при времени контактирования в системе в течение 3 ч. Насыщенный раствор после выщелачивания барботируют газообразным диоксидом серы, при этом наблюдается осаждение магния по крайней мере в количестве, которое получено после выщелачивания образца латерита. Получают осадок в виде кристаллического моногидрата сульфата магния. При этом одновременно восстанавливается концентрация кислоты в среде после выщелачивания, обеспечивая выщелачивание следующего образца.Nickel laterite sample provided by Jacaré, Brazil. It is established that the material contains a certain amount of magnesium, which will consume a significant amount of acid during acid leaching. Therefore, a solution of magnesium chloride is obtained at a saturation of 80% at 80 ° C. Then, other components of the saline solution were added according to the mass balance, laterite pulp was obtained in the indicated medium, and the pH of the medium was adjusted to 0.5 with the addition of hydrochloric acid. The extraction yield of nickel and magnesium from laterite is more than 80% at a contact time of 3 hours in the system. After the leaching, the saturated solution is bubbled with gaseous sulfur dioxide, and magnesium precipitation is observed at least in the amount obtained after leaching of the laterite sample. A precipitate is obtained in the form of crystalline magnesium sulfate monohydrate. At the same time, the concentration of acid in the medium is restored after leaching, providing leaching of the next sample.

Сульфат прокаливают с образованием оксида магния, который является избыточным в отношении требований, предъявляемым к внутренним процессам. Некоторое количество полученного оксида магния используют для осаждения железа, никеля и кобальта из раствора для выщелачивания в виде двух типов гидроксидов - гидроксида железа и кека гидроксидов никеля и кобальта. Продукт, содержащий железо, отбрасывают, при этом получают основной продукт в виде смеси никеля и кобальта.Sulfate is calcined to form magnesium oxide, which is redundant in relation to the requirements for internal processes. A certain amount of the obtained magnesium oxide is used to precipitate iron, nickel and cobalt from the leaching solution in the form of two types of hydroxides - iron hydroxide and cake of nickel and cobalt hydroxides. The product containing iron is discarded, and the main product is obtained in the form of a mixture of nickel and cobalt.

Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что газообразный диоксид серы можно в принципе использовать для замены серной кислоты на стадии кристаллизации при условии, что присутствует достаточное количество ионов железа (3) и используется достаточное время для проведения реакции.The data in table 4 indicate that gaseous sulfur dioxide can, in principle, be used to replace sulfuric acid in the crystallization stage, provided that there is a sufficient amount of iron ions (3) and sufficient time is used to carry out the reaction.

Таблица 4Table 4 Замена серной кислоты на диоксид серыReplacing sulfuric acid with sulfur dioxide РеагентыReagents Время реакцииReaction time Конечное количество кислоты (HCl)The final amount of acid (HCl) Газообразный диоксид серы 0% + Серная кислота 100%Sulfur dioxide gas 0% + Sulfuric acid 100% 2 ч2 h 163 г/л163 g / l Газообразный диоксид серы 25% + Серная кислота 75%Sulfur dioxide gas 25% + Sulfuric acid 75% 2,25 ч2.25 h 159 г/л159 g / l Газообразный диоксид серы 50% + Серная кислота 50%Sulfur dioxide gas 50% + Sulfuric acid 50% 4,5 ч4,5 h 157 г/л157 g / l

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:Based on the data obtained, the following conclusions can be drawn:

- Концентрацию исходного реагента (хлористоводородной кислоты) поддерживают постоянной в основном цикле при осаждении сульфата магния концентрированной серной кислотой, что обеспечивает эффективную экстракцию никеля в ходе первой стадии выщелачивания.- The concentration of the starting reagent (hydrochloric acid) is kept constant in the main cycle during the precipitation of magnesium sulfate with concentrated sulfuric acid, which ensures efficient extraction of nickel during the first leaching stage.

- Растворимость сульфата магния в кристаллизаторе меньше его растворимости в растворе для выщелачивания, прежде всего, при повышенной температуре и повышенной концентрации хлорида магния в кристаллизаторе.- The solubility of magnesium sulfate in the mold is less than its solubility in the leach solution, especially at elevated temperatures and increased concentrations of magnesium chloride in the mold.

- Кристаллы, образующиеся при кристаллизации, представляют собой моногидрат сульфата магния (кизерит) с включением некоторого количества никеля и хлорида. Включение хлорида происходит в результате захвата раствора мелкодисперсным осадком, а включение никеля можно свести к минимуму при проведении кристаллизации при повышенной температуре (немного ниже температуры кипения раствора при атмосферном давлении).- The crystals formed during crystallization are magnesium sulfate monohydrate (kieserite) with the inclusion of a certain amount of nickel and chloride. The inclusion of chloride occurs as a result of capture of the solution with a finely divided precipitate, and the inclusion of nickel can be minimized by crystallization at elevated temperature (slightly below the boiling point of the solution at atmospheric pressure).

- Газообразный диоксид серы можно использовать для систематической замены эквивалентного количества серной кислоты при условии, что присутствует достаточное количество ионов трехвалентного железа для абсорбции газообразного диоксида серы.- Gaseous sulfur dioxide can be used to systematically replace an equivalent amount of sulfuric acid, provided that there is a sufficient amount of ferric ions to absorb gaseous sulfur dioxide.

Сульфидные рудыSulfide ores

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к использованию раствора хлористоводородной кислоты (хлорида) для окислительного или неокислительного выщелачивания сульфидных концентратов, таких как цинксодержащие руды, как описано ниже. Несмотря на то что использование неокислительных процессов для извлечения основных металлов из сульфидных концентратов не является само по себе новым (сульфатная среда: S-C Copper Process, Kawulka и др. (1978), хлоридная среда: Molleman и др. (1998)), способ регенерации кислоты не известен в данной области техники. Неокислительный способ выщелачивания в солевых растворах с высокой концентрацией в комбинации с интегрированной стадией регенерации кислоты также не известен в данной области техники. Ценные цветные металлы, такие как цинк, выщелачивают из сульфидных концентратов в исходном растворе хлористоводородной кислоты. Выщелоченный цветной металл получают в виде коммерческого продукта. Кинетика выщелачивания является быстрой, и металлы, такие как медь, образуют твердую фазу (такую как CuxS), и их извлекают из хвостовых фракций при необходимости с использованием окислительного процесса выщелачивания. Дополнительным преимуществом неокислительных условий является возможность выделения элементарной серы с использованием стандартного процесса Клауса (нефтяная и нефтехимическая промышленность).Another embodiment of the present invention relates to the use of a solution of hydrochloric acid (chloride) for the oxidative or non-oxidative leaching of sulfide concentrates, such as zinc ores, as described below. Although the use of non-oxidative processes to extract base metals from sulfide concentrates is not new in itself (sulfate medium: SC Copper Process, Kawulka et al. (1978), chloride medium: Molleman et al. (1998)), a regeneration method acid is not known in the art. A non-oxidative method of leaching in high concentration saline solutions in combination with an integrated acid recovery step is also not known in the art. Valuable non-ferrous metals, such as zinc, are leached from sulfide concentrates in a stock solution of hydrochloric acid. Leached non-ferrous metal is obtained as a commercial product. The leaching kinetics are fast, and metals such as copper form a solid phase (such as Cu x S) and are recovered from the tail fractions if necessary using an oxidative leaching process. An additional advantage of non-oxidizing conditions is the possibility of separating elemental sulfur using the standard Klaus process (petroleum and petrochemical industries).

Основным агентом для выщелачивания является ион гидроксония в исходной хлоридной среде, что определяется накапливанием солей, прежде всего солей цветных металлов, таких как хлорид цинка, в первичной системе процесса.The main leaching agent is the hydroxonium ion in the initial chloride medium, which is determined by the accumulation of salts, primarily non-ferrous metal salts such as zinc chloride, in the primary system of the process.

На стадии кристаллизации используется низкая растворимость продукта, сульфата или сульфита цветного металла, такого как цинк, в исходном хлоридном солевом растворе для удаления выщелоченных ценных металлов из раствора. Кристаллы сульфата или сульфита содержат незначительно количество гидратной воды и пригодны для термического разложения с образованием оксида (для использования в качестве внутреннего нейтрализующего агента), который можно использовать в качестве коммерческого продукта или часть которого можно растворить в растворе серной кислоты (образующейся при электролизе) и использовать для прямого электролиза металла.In the crystallization step, the low solubility of the non-ferrous metal sulfate or sulfite, such as zinc, in the initial chloride salt solution is used to remove the leached valuable metals from the solution. Sulfate or sulfite crystals contain a small amount of hydrated water and are suitable for thermal decomposition with the formation of oxide (for use as an internal neutralizing agent), which can be used as a commercial product or part of which can be dissolved in a solution of sulfuric acid (formed during electrolysis) and used for direct electrolysis of metal.

Регенерация хлористоводородной кислоты и извлечение цветного металла, такого как цинк, как описано выше, не связаны с избыточным удалением воды при упаривании, т.к. металл получают из кристаллического кека с низким содержанием воды и гидратной воды.The regeneration of hydrochloric acid and the recovery of non-ferrous metal, such as zinc, as described above, are not associated with excessive removal of water by evaporation, because the metal is obtained from crystalline cake with a low content of water and hydrated water.

Настоящее изобретение основано на значительном различии в растворимости цинка в сульфатной и хлоридной системах, причем последняя практически в 2 раза выше при 100°С (см. экспериментальные данные, опубликованные в работе Linke и Seidell (1965)). Было установлено также, что в хлоридной среде данное явление усиливается и используется для значительного снижения растворимости цинка в хлоридной среде, в то время как при добавлении сульфата или сульфита в виде газообразного диоксида серы или в виде серной кислоты в качестве промежуточных реагентов для поступления в рециркуляционную систему, образуется и осаждается сульфат или сульфит цинка с одновременной регенерацией хлористоводородной кислоты в растворе. Более того, из полученных экспериментальных данных следует, что гуннингит (моногидрат сульфата цинка) является предпочтительным продуктом кристаллизации в широком интервале температур (обычно при приблизительно 60°С), что позволяет свести к минимуму количество энергии, требуемой для прокаливания для получения оксида цинка (который частично направляется в рециркуляционную систему в качестве внутреннего нейтрализующего агента) и регенерации диоксида серы. Упрощенная схема реакции показана ниже:The present invention is based on a significant difference in the solubility of zinc in sulfate and chloride systems, the latter being almost 2 times higher at 100 ° C (see experimental data published by Linke and Seidell (1965)). It was also found that in a chloride medium this phenomenon is enhanced and used to significantly reduce the solubility of zinc in a chloride medium, while when sulfate or sulfite is added in the form of gaseous sulfur dioxide or in the form of sulfuric acid as intermediate reagents for entering the recirculation system , zinc sulfate or sulfite is formed and precipitated with the simultaneous regeneration of hydrochloric acid in solution. Moreover, from the obtained experimental data, it follows that gunningite (zinc sulfate monohydrate) is the preferred crystallization product in a wide temperature range (usually at about 60 ° C), which minimizes the amount of energy required for calcination to obtain zinc oxide (which partially sent to the recirculation system as an internal neutralizing agent) and sulfur dioxide regeneration. A simplified reaction scheme is shown below:

Figure 00000010
Figure 00000010

Кристаллический продукт, содержащий менее 0,01% общего хлорида, получают по описанной методике для иллюстрации эффективности данной технологии, т.е. для получения оксида цинка высокой степени очистки в качестве коммерческого продукта (определенное количество используется в качестве внутреннего нейтрализующего агента) или для повторного растворения оксида цинка в растворе серной кислоты (поступающего после электролиза) и прямого электролиза цинка из полученного раствора. Происходит также регенерация относительно дорогостоящей хлористоводородной кислоты с использованием относительно дешевого и доступного реагента, т.е. газообразного диоксида серы или серной кислоты. Осажденный сульфат цинка является идеальным продуктом для разложения в реакторе с псевдоожиженным слоем. Частичную регидратацию моногидрата (для получения оптимизированного гидрата для термического разложения) проводят при контроле за временем контактирования кристаллического осадка с пригодным водным маточным раствором. Если непосредственное использование диоксида серы является технически перспективным, то технология регенерации серной кислоты из диоксида серы, полученного при прокаливании сульфата серы, хорошо известна и является средством осаждения гуннингита, которое является экспериментально осуществимым. В любом случае не требуются дополнительные реагенты для обработки, т.к. диоксид серы является продуктом стадии термического разложения. Основным преимуществом использования сульфата цинка с низким содержанием гидратной воды для разложения до оксида цинка является значительное снижение энергозатрат по сравнению с пирогидролизом раствора хлорида цинка.A crystalline product containing less than 0.01% of total chloride is obtained by the described procedure to illustrate the effectiveness of this technology, i.e. to obtain highly purified zinc oxide as a commercial product (a certain amount is used as an internal neutralizing agent) or to re-dissolve zinc oxide in a solution of sulfuric acid (coming after electrolysis) and direct electrolysis of zinc from the resulting solution. The relatively expensive hydrochloric acid is also regenerated using a relatively cheap and affordable reagent, i.e. gaseous sulfur dioxide or sulfuric acid. Precipitated zinc sulfate is an ideal decomposition product in a fluidized bed reactor. Partial rehydration of the monohydrate (to obtain an optimized hydrate for thermal decomposition) is carried out by monitoring the contact time of the crystalline precipitate with a suitable aqueous mother liquor. If the direct use of sulfur dioxide is technically promising, the technology for the recovery of sulfuric acid from sulfur dioxide obtained by calcining sulfur sulfate is well known and is a means of precipitating gunningite, which is experimentally feasible. In any case, no additional processing reagents are required, as sulfur dioxide is a product of the thermal decomposition stage. The main advantage of using zinc sulphate with a low content of hydrated water for decomposition to zinc oxide is a significant reduction in energy consumption compared to the pyrohydrolysis of zinc chloride solution.

Благоприятная кинетика выщелачивания достигается при переработке исходного грубого концентрата, что позволяет использовать способ по изобретению для выщелачивания ценных металлов, таких как цинк, серебро и свинец, из сульфидной руды. Наиболее важной является быстрая (менее 1 ч) кинетика выщелачивания при температуре 85°С в 4 М растворах хлористоводородной кислоты (фиг.35).Favorable leaching kinetics are achieved by processing the original crude concentrate, which allows the method of the invention to be used to leach valuable metals, such as zinc, silver and lead, from sulfide ore. The most important is the fast (less than 1 h) leaching kinetics at a temperature of 85 ° C in 4 M hydrochloric acid solutions (Fig. 35).

Принципиальная схема процесса показана на фиг.32, в котором раствор хлористоводородной кислоты для выщелачивания используют для солюбилизации ценного цинка из сульфидного материала на неокислительной стадии, и затем цинк последовательно удаляют в виде кристаллической соли на стадии регенерации кислоты. Для извлечения сульфата цинка при добавлении серной кислоты не требуется обработка насыщенного раствора для выщелачивания нейтрализующим агентом. Сульфат осаждается предпочтительно в форме моногидрата, а не в форме гексагидрата (как представляется очевидным для специалистов в данной области техники). Главное преимущество заключается в превращении сульфата в оксид, т.к. при этом наблюдается значительная экономия энергозатрат по сравнению с гексагидратом. Примеси, такие как железо, удаляют при гидролизе после нейтрализации избытка кислоты оксидом цинка из рециркуляционной системы, полученным после прокаливания.A schematic diagram of the process is shown in FIG. 32, in which the leaching solution of hydrochloric acid is used to solubilize valuable zinc from a sulfide material in a non-oxidative stage, and then the zinc is subsequently removed as a crystalline salt in the acid recovery step. To extract zinc sulfate with the addition of sulfuric acid, processing of a saturated solution is not required for leaching with a neutralizing agent. Sulphate is precipitated preferably in the form of a monohydrate, and not in the form of hexahydrate (as seems obvious to those skilled in the art). The main advantage is the conversion of sulfate to oxide, as however, there is a significant saving in energy consumption compared to hexahydrate. Impurities such as iron are removed by hydrolysis after neutralizing the excess acid with zinc oxide from the recirculation system obtained after calcination.

Аналогичный результат достигается при непосредственном добавлении газообразного диоксида серы (вместо серной кислоты) при барботировании насыщенного раствора для выщелачивания. Преимущество такой обработки проявляется в случае прокаливания элементарной серы или твердого сульфата с образованием диоксида серы по сравнению с использованием готовой коммерческой серной кислоты.A similar result is achieved by directly adding gaseous sulfur dioxide (instead of sulfuric acid) while bubbling a saturated leach solution. The advantage of this treatment is manifested in the case of calcination of elemental sulfur or solid sulfate with the formation of sulfur dioxide compared with the use of finished commercial sulfuric acid.

Данный способ основан на новом принципе регенерации реагентов, т.е. на повторном использовании выщелачивателя и нейтрализующего агента в рециркуляционной системе процесса.This method is based on the new principle of regeneration of reagents, i.e. on the reuse of the leach agent and neutralizing agent in the recirculation system of the process.

Предварительные расчеты баланса масса/энергия показали значительное преимущество указанного принципа по сравнению со стандартной обработкой сульфидных руд.Preliminary calculations of the mass / energy balance showed a significant advantage of this principle compared to the standard processing of sulfide ores.

Наиболее важными являются следующие факторы:The most important factors are:

- в качестве концентрата можно использовать очищенный концентрат или менее очищенный (грубый) концентрат (более высокая степень извлечения ценных металлов),- as a concentrate, you can use purified concentrate or less purified (coarse) concentrate (a higher degree of extraction of valuable metals),

- неокислительное выщелачивание проводят при любой требуемой концентрации HCl, при условии поддержания общего уровня хлорида в остальной части системы,- non-oxidative leaching is carried out at any desired concentration of HCl, provided that the total chloride level in the rest of the system is maintained,

- Cu повторно осаждается в виде CuxS на стадии выщелачивания при атмосферном давлении, т.е. при необходимости медь извлекают из остатка пустой породы, если это оправдывает затраты,- Cu is reprecipitated as Cu x S in the leaching stage at atmospheric pressure, i.e. if necessary, copper is removed from the remainder of the waste rock, if this justifies the costs,

- Pb выщелачивают из системы в виде хлоридных комплексов и осаждают в кристаллизаторе в виде сульфата. PbO, образующийся на стадии термического разложения, эффективно извлекается из остатка, полученного на стадии повторного выщелачивания ZnO в виде очищенной соли PbSO4,- Pb is leached from the system in the form of chloride complexes and precipitated in the mold in the form of sulfate. PbO formed at the stage of thermal decomposition is effectively removed from the residue obtained at the stage of re-leaching of ZnO in the form of a purified salt of PbSO 4 ,

- ZnSO4·H2O образуется в кристаллизаторе при добавлении H2SO4 в хлоридный раствор за счет различий в растворимости сульфата и хлорида:

Figure 00000011
. Основным преимуществом данной реакции является свойство исходного солевого раствора связывать свободную воду, при этом образуются дегидратированные соли (менее 1 моля Н2О на 1 моль цинка), что значительно снижает энергозатраты на стадии разложения по сравнению с солями, включающими большое количество гидратной воды, такими как ZnSO4·6H2O,- ZnSO 4 · H 2 O is formed in the mold when H 2 SO 4 is added to the chloride solution due to differences in the solubility of sulfate and chloride:
Figure 00000011
. The main advantage of this reaction is the ability of the initial salt solution to bind free water, and dehydrated salts are formed (less than 1 mol of Н 2 О per 1 mol of zinc), which significantly reduces energy consumption at the decomposition stage compared to salts containing a large amount of hydrated water, such as ZnSO 4 · 6H 2 O,

- установлена целесообразность непосредственного использования диоксида серы (образующегося на стадии термического разложения) в качестве исходного реагента для осаждения ZnSO4·6Н2О при условии присутствия достаточного количества трехвалентного железа для абсорбции диоксида серы в фазе раствора. При этом перед стадией кристаллизации требуется добавление окислителя (такого как кислород воздуха) для окисления двухвалентного железа (полученного при неокислительном выщелачивании) в трехвалентное железо,- the expediency of direct use of sulfur dioxide (formed at the stage of thermal decomposition) as a starting reagent for the deposition of ZnSO 4 · 6H 2 O, provided that there is a sufficient amount of ferric iron for absorption of sulfur dioxide in the solution phase, has been established. In this case, before the crystallization stage, the addition of an oxidizing agent (such as atmospheric oxygen) is required to oxidize ferrous iron (obtained by non-oxidative leaching) to ferric iron,

- описанные выше стадии кристаллизации и термического разложения включают реагенты в стехиометрическом соотношении, и при этом не требуется дополнительного добавления серной кислоты или диоксида серы (за исключением анализа продуктов на конкретной промышленной установке),- the above stages of crystallization and thermal decomposition include reagents in a stoichiometric ratio, and it does not require additional addition of sulfuric acid or sulfur dioxide (with the exception of the analysis of products in a specific industrial installation),

- часть солевого раствора отводят из основного потока (перед кристаллизацией) для ограничения накопления железа в исходной системе; пропорциональное количество оксида цинка (полученного на стадии термического разложения) поступает в рециркуляционную систему для нейтрализации свободной кислоты в отводном потоке, содержащем примеси, что обеспечивает насыщение ценных металлов (серебро, никель, кобальт, кадмий) цинковой пылью перед удалением железа,- part of the saline is diverted from the main stream (before crystallization) to limit the accumulation of iron in the original system; a proportional amount of zinc oxide (obtained at the stage of thermal decomposition) enters the recirculation system to neutralize the free acid in the waste stream containing impurities, which ensures the saturation of valuable metals (silver, nickel, cobalt, cadmium) with zinc dust before iron removal,

- гидролиз железа проводят при атмосферном давлении или при пониженном давлении в автоклаве, при этом получают гематит и/или гетит (предположительно в виде акаганита); другое преимущество солевого раствора с высокой концентрацией заключается в чрезвычайно малом содержании свободной воды, что в свою очередь обеспечивает дегидратацию оксидов/гидроксидов железа и осаждение гематита при значительно меньших температурах по сравнению со стандартными сульфатными системами,- hydrolysis of iron is carried out at atmospheric pressure or under reduced pressure in an autoclave, and hematite and / or goethite are obtained (presumably in the form of acaganite); Another advantage of a high concentration saline solution is the extremely low content of free water, which in turn provides dehydration of iron oxides / hydroxides and precipitation of hematite at significantly lower temperatures compared to standard sulfate systems,

- основная масса оксида цинка (за исключением отводного потока для нейтрализации) поступает на стадию повторного выщелачивания, на которой оксид растворяется в присутствии серной кислоты в анолите, поступающем из системы электролиза; кислота находится в стехиометрическом соотношении, и не требуется добавление дополнительной кислоты или нейтрализующего агента (за исключением анализа продуктов, полученных на промышленной установке),- the bulk of the zinc oxide (with the exception of the bypass stream to neutralize) enters the stage of re-leaching, in which the oxide is dissolved in the presence of sulfuric acid in the anolyte coming from the electrolysis system; the acid is in a stoichiometric ratio, and the addition of additional acid or a neutralizing agent is not required (except for the analysis of products obtained in an industrial plant)

- во всей системе отсутствует необходимость в отводном потоке, или необходимо отводить лишь незначительное количество раствора, т.к. сульфат натрия накапливается до насыщения и осаждается в наиболее концентрированном участке системы,- in the whole system there is no need for a bypass stream, or it is necessary to divert only a small amount of solution, sodium sulfate accumulates to saturation and precipitates in the most concentrated part of the system,

- поскольку отсутствует необходимость в отводном потоке или необходимо отводить лишь незначительное количество раствора, то удаление воды достигается при использовании многокорпусного испарителя,- since there is no need for a bypass stream or it is necessary to divert only a small amount of solution, the removal of water is achieved using a multi-case evaporator,

- на фиг.33 показаны хлоридная и сульфатная замкнутые системы, в интегрированной общей схеме процесса.- Fig. 33 shows chloride and sulfate closed systems in an integrated general process diagram.

Металлургический анализMetallurgical analysis

Лабораторные испытания включают 4 стадии, т.е. выщелачивание, кристаллизация, термическое разложение и повторное выщелачивание прокаленного оксида цинка. Оценивают распределение в системе следующих элементов (нижний предел обнаружения составлял 10 ч./млн): алюминий, кальций, кадмий, кобальт, хром, медь, железо, магний, марганец, никель, свинец, кремний, цинк.Laboratory tests include 4 stages, i.e. leaching, crystallization, thermal decomposition and re-leaching of calcined zinc oxide. The distribution of the following elements in the system is estimated (the lower detection limit was 10 ppm): aluminum, calcium, cadmium, cobalt, chromium, copper, iron, magnesium, manganese, nickel, lead, silicon, zinc.

Условия испытания определяют по результатам моделирования баланса масса/энергия. Важное различие между компьютерным и реальным моделированием заключалось в том, что компьютерное моделирование проводят на примере очищенного концентрата (приблизительно 50% цинка), а лабораторное моделирование с использованием менее очищенного грубого концентрата (приблизительно 5% цинка).Test conditions are determined by the simulation of the mass / energy balance. An important difference between computer and real modeling was that computer simulations were performed using refined concentrate (approximately 50% zinc) and laboratory simulations using less refined crude concentrate (approximately 5% zinc).

Металлургический анализ на данной начальной стадии проводят только для образцов, полученных на стадии неокислительного выщелачивания при атмосферном давлении и после их обработки в кристаллизаторе. Неокислительная установка для выщелачивания показана на фиг.34.Metallurgical analysis at this initial stage is carried out only for samples obtained at the stage of non-oxidative leaching at atmospheric pressure and after processing in a crystallizer. The non-oxidizing leach plant is shown in FIG. 34.

Парообразная фаза поглощается в скруббере, содержащем сульфат железа (3), с целью превращения всего сероводорода H2S, полученного при выщелачивании, в элементарную серу. Вакуумирование скруббера является более целесообразным по сравнению с повышенным давлением в реакторе для выщелачивания, т.е. в связи с возможностью утечки сероводорода в окружающую среду. Воздух барботируют через реактор для выщелачивания с целью обеспечения постоянного удаления сероводорода из системы, т.е. для смещения реакции вправо:The vapor phase is absorbed in a scrubber containing iron sulfate (3), with the aim of converting all of the hydrogen sulfide H 2 S obtained by leaching into elemental sulfur. Scrubber evacuation is more appropriate compared to the increased pressure in the leach reactor, i.e. due to the possibility of leakage of hydrogen sulfide into the environment. Air is bubbled through the leach reactor to ensure continuous removal of hydrogen sulfide from the system, i.e. To shift the reaction to the right:

Figure 00000012
Figure 00000012

На фиг.35 показана стандартная кинетика выщелачивания при испытаниях при низкой плотности твердых веществ в выбранной фракции с определенным размером частиц (мелкодисперсные частицы удаляли). Кинетика в присутствии 4 М соляной кислоты оказалась достаточно оптимальной. Наличие периодов ингибирования в ходе двух других испытаний является следствием поляризации поверхности в анодном направлении, т.е. за счет присутствия кислорода (при барботировании), таким образом, позднее барботирование воздуха через раствор необходимо останавливать.On Fig shows the standard kinetics of leaching when tested at a low density of solids in the selected fraction with a specific particle size (fine particles were removed). Kinetics in the presence of 4 M hydrochloric acid turned out to be quite optimal. The presence of inhibition periods during the other two tests is a consequence of surface polarization in the anode direction, i.e. due to the presence of oxygen (during bubbling), thus, late bubbling of air through the solution must be stopped.

Основное преимущество использования кристаллизации (ZnSO4·H2O) в системе заключается в отсутствии необходимости нейтрализации после выщелачивания, т.е. выщелачивание можно проводить при любой концентрации HCl, т.е. для обеспечения быстрой кинетики. На фиг.36 показан типичный продукт кристаллизации из солевого раствора в присутствии концентрированной H2SO4. Основная часть продукта является гуннингитом [Zn(SO4)(Н2О)], но по данным рентгеноструктурного анализа наблюдается высокая степень кристалличности типа гипса. При чрезвычайно высокой концентрации NaCl осаждается также небольшое количество чангоита [Na2Zn(SO4)2·4H2O].The main advantage of using crystallization (ZnSO 4 · H 2 O) in the system is that it does not need to be neutralized after leaching, i.e. leaching can be carried out at any concentration of HCl, i.e. to ensure fast kinetics. On Fig shows a typical crystallization product from saline in the presence of concentrated H 2 SO 4 . The main part of the product is gunningite [Zn (SO 4 ) (Н 2 О)], but according to X-ray diffraction analysis, a high degree of crystallinity of gypsum type is observed. At extremely high NaCl concentrations, a small amount of changoite [Na 2 Zn (SO 4 ) 2 · 4H 2 O] is also precipitated.

Для предотвращения влияния других элементов на стадии кристаллизации концентрации растворов поддерживают на уровне ниже растворимости сульфата или сульфита, что достигается при обработке отводного потока, например, из насыщенного раствора для выщелачивания при насыщении (цементировании) и/или нейтрализации. Для указанной нейтрализации можно использовать часть продукта прокаливания.To prevent the influence of other elements at the crystallization stage, the concentration of the solutions is maintained below the solubility of sulfate or sulfite, which is achieved by treating the bypass stream, for example, from a saturated solution for leaching during saturation (cementation) and / or neutralization. For the indicated neutralization, part of the calcination product may be used.

Водный баланс процесса поддерживают при упаривании для контроля за концентрацией солевого раствора, компенсации добавления воды на различных стадиях, таких как поток раствора для выщелачивания, вода для промывки и т.п.The water balance of the process is maintained by evaporation to control the concentration of the saline solution, to compensate for the addition of water at various stages, such as the flow of the leach solution, rinse water, and the like.

Выщелачивание сульфидной рудыSulfide ore leaching

Способ описан ниже на примере сульфида цинка.The method is described below on the example of zinc sulfide.

Используют концентрат, полученный флотацией сфалерита из руды месторождения Гамсберг (Южная Африка). Концентрат выщелачивают в 4 н. соляной кислоте в присутствии исходного хлорида цинка в растворе при 85°С. Выщелачивание завершалось через 15-30 мин. Исходную концентрацию хлорида цинка (соотношение концентрат/соль) выбирают таким образом, чтобы получить насыщенный раствор для выщелачивания при 80% насыщении хлоридом цинка. Раствор для выщелачивания смешивают с 98% серной кислотой в стакане при перемешивании, при этом происходит осаждение сульфата цинка в количестве, эквивалентном количеству выщелоченного цинка. Осадок является кристаллическим сульфатом цинка в виде полугидрата, что соответствует рассчитанному количеству соли. Соль необязательно прокаливают для получения оксида при пригодной температуре, например 750°С, на воздухе, при этом получают газообразную фазу, содержащую по крайней мере 20% диоксида серы, пригодного для использования на установке для получения серной кислоты или для непосредственного повторного использования на стадии кристаллизации.A concentrate obtained by flotation of sphalerite from ore from the Gamsberg deposit (South Africa) is used. The concentrate is leached in 4 N. hydrochloric acid in the presence of the starting zinc chloride in solution at 85 ° C. Leaching was completed after 15-30 minutes. The initial concentration of zinc chloride (concentrate / salt ratio) is selected so as to obtain a saturated leach solution at 80% saturation of zinc chloride. The leach solution is mixed with 98% sulfuric acid in a beaker with stirring, with the precipitation of zinc sulfate in an amount equivalent to the amount of leached zinc. The precipitate is crystalline zinc sulfate in the form of a hemihydrate, which corresponds to the calculated amount of salt. The salt is optionally calcined to produce oxide at a suitable temperature, for example 750 ° C., in air, whereby a gaseous phase is obtained containing at least 20% sulfur dioxide, suitable for use in a sulfuric acid plant or for direct reuse in the crystallization step .

КристаллизацияCrystallization

Основной раствор, содержащий цинк, железо, натрий в виде хлоридов и сульфатов, получают при 60°С, затем в раствор добавляют стехиометрическое количество серной кислоты. Данные испытания проводят с двойной целью: опеределение растворимости основных компонентов в растворе и определение количества и чистоты кристаллов, образующихся при добавлении серной кислоты. Результаты исследований показаны в таблице 5.A basic solution containing zinc, iron, sodium in the form of chlorides and sulfates is obtained at 60 ° C, then a stoichiometric amount of sulfuric acid is added to the solution. These tests are carried out with a double purpose: to determine the solubility of the main components in the solution and to determine the amount and purity of the crystals formed when sulfuric acid is added. The research results are shown in table 5.

Таблица 5Table 5 Результаты исследования растворимости и кристаллизацииSolubility and Crystallization Results ОбразецSample ВыщелачивательLeach Кристаллическое веществоCrystalline substance Zn г/лZn g / l Fe г/лFe g / l Na г/лNa g / l Cl г/лCl g / l SO4 г/лSO 4 g / l ZnZn FeFe NaNa ClCl SO4 SO 4 20050324D420050324D4 288288 00 00 318318 167167 40%40% 0%0% 0%0% 5%5% 41%41% 20050324D520050324D5 290290 00 5252 407407 3636 41%41% 0%0% 1%one% 5%5% 45%45% 20050324D620050324D6 9898 3.83.8 6161 6161 230230 -- -- -- -- -- 20050324D720050324D7 320320 6.36.3 2323 373373 9494 38%38% 2.5%2.5% 0.3%0.3% 4%four% 46%46%

При испытании образца 20050324D6 образования кристаллов не наблюдалось вследствие низкой исходной концентрации цинка. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в системах, содержащих Zn, можно успешно использовать осадительную кристаллизацию для первичной регенерации реагентов.When testing sample 20050324D6, crystal formation was not observed due to the low initial zinc concentration. The results obtained indicate that in systems containing Zn, precipitation crystallization can be successfully used for the primary regeneration of reagents.

Получение хлоридного раствора с высокой концентрацией кислоты (сверхкислотный раствор)Obtaining a chloride solution with a high concentration of acid (super acid solution)

Хлоридный солевой раствор смешивают с серной кислотой или диоксидом серы для получения солевого раствора, содержащего хлористоводородную кислоту в сверхазеотропной концентрации (т.е. при концентрации, при которой концентрация хлористоводородной кислоты превышает азеотропную концентрацию). Для данного процесса не требуются сложное оборудование для перегонки или дорогостоящие реагенты. Таким образом, предлагается простой и дешевый способ получения растворов с чрезвычайно высокой кислотностью для последующего использования в определенных процессах, таких как особые способы растворения, которые используют при очистке металлов платиновой группы.The chloride salt solution is mixed with sulfuric acid or sulfur dioxide to obtain a salt solution containing hydrochloric acid in an azeotropic concentration (i.e., at a concentration at which the concentration of hydrochloric acid exceeds the azeotropic concentration). This process does not require sophisticated distillation equipment or expensive reagents. Thus, a simple and cheap method of obtaining solutions with extremely high acidity is proposed for subsequent use in certain processes, such as special dissolution methods that are used in the purification of platinum group metals.

Достигаемая кислотность кислоты, которая может быть ниже и выше азеотропной концентрации, определяется природой выбранного хлорида.The achieved acidity of the acid, which may be lower and higher than the azeotropic concentration, is determined by the nature of the selected chloride.

Получение хлоридного солевого раствора с высокой кислотностьюPreparation of High Acid Chloride Saline

Хлорид магния растворяют при 100°С до концентрации приблизительно 42,3 г/100 г насыщенного раствора. При добавлении H2SO4 в экстремальных случаях полного осаждения магния в виде моногидрата образуется приблизительно 50,3 г соли в 49,7 г воды и 32,4 г HCl с кислотностью 39%.Magnesium chloride is dissolved at 100 ° C. to a concentration of approximately 42.3 g / 100 g of saturated solution. With the addition of H 2 SO 4 in extreme cases of complete precipitation of magnesium, approximately 50.3 g of salt in 49.7 g of water and 32.4 g of HCl with an acidity of 39% are formed as a monohydrate.

Получение хлоридного солевого раствора с высокой кислотностьюPreparation of High Acid Chloride Saline

Хлорид магния растворяют при 80°С до концентрации приблизительно 84,4 г/100 г насыщенного раствора. При добавлении H2SO4 в случае осаждения 75% цинка в виде моногидрата образуется приблизительно 71,1 г соли в 28,3 г воды и 33,9 г HCl с кислотностью 54%.Magnesium chloride is dissolved at 80 ° C. to a concentration of approximately 84.4 g / 100 g of saturated solution. When H 2 SO 4 is added, in the case of precipitation of 75% zinc, approximately 71.1 g of salt in 28.3 g of water and 33.9 g of HCl with an acidity of 54% are formed as a monohydrate.

Настоящее изобретение было подробно описано на примере частных вариантов его осуществления, но специалистам в данной области будет понятно, что возможно множество модификаций и других изменений, не выходящих за рамки сущности и объема настоящего изобретения в рамках прилагаемой формулы изобретения.The present invention has been described in detail using particular embodiments thereof, but those skilled in the art will appreciate that many modifications and other changes are possible without departing from the spirit and scope of the present invention within the scope of the appended claims.

Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000013
Figure 00000014

Claims (40)

1. Способ выщелачивания металла из содержащей его руды, в котором
осуществляют выщелачивание руды в присутствии хлористоводородной
кислоты с образованием растворимого хлорида металла в растворе для выщелачивания,
добавляют серную кислоту в раствор для выщелачивания с образованием в растворе для выщелачивания осажденного твердого сульфата металла, в котором источником металла главным образом является руда,
осуществляют регенерацию хлористоводородной кислоты одновременно с осаждением твердого сульфата металла и извлекают твердый сульфат металла из раствора для выщелачивания и
возвращают раствор регенерированной хлористоводородной кислоты с высокой концентрацией ионов хлорида и низкой концентрацией ионов сульфата на стадию выщелачивания.
1. The method of leaching metal from its containing ore, in which
ore is leached in the presence of hydrochloric
acids to form soluble metal chloride in the leach solution,
sulfuric acid is added to the leach solution to form precipitated solid metal sulfate in the leach solution, in which the metal source is mainly ore,
carry out the regeneration of hydrochloric acid simultaneously with the precipitation of solid metal sulfate and remove solid metal sulfate from the solution for leaching and
a solution of regenerated hydrochloric acid with a high concentration of chloride ions and a low concentration of sulfate ions is returned to the leaching stage.
2. Способ по п.1, в котором сульфат металла характеризуется формулой MeSO4·yH2O, где
Me означает металл,
а у равно 0 или более.
2. The method according to claim 1, in which the metal sulfate is characterized by the formula MeSO 4 · yH 2 O, where
Me means metal
and y is 0 or more.
3. Способ по п.2, в котором значение у составляет от 0 до 3.3. The method according to claim 2, in which the value of y is from 0 to 3. 4. Способ по п.2, в котором у равно 0.4. The method according to claim 2, in which y is 0. 5. Способ по п.2, в котором у равно 1.5. The method according to claim 2, in which y is 1. 6. Способ по п.1, в котором рудой преимущественно является оксидная или силикатная руда, содержащая основной металл.6. The method according to claim 1, in which the ore is mainly oxide or silicate ore containing a base metal. 7. Способ по п.6, в котором рудой является оксидная цинковая руда.7. The method according to claim 6, in which the ore is zinc oxide ore. 8. Способ по п.1, в котором рудой является латеритная никелевая руда.8. The method according to claim 1, wherein the ore is lateritic nickel ore. 9. Способ по п.8, в котором латеритной рудой является сапролитовая или лимонитовая руда.9. The method of claim 8, wherein the laterite ore is saprolite or limonite ore. 10. Способ по п.1, в котором рудой является сульфидная руда.10. The method according to claim 1, in which the ore is sulfide ore. 11. Способ по п.1, в котором рудой является титановая руда.11. The method according to claim 1, in which the ore is titanium ore. 12. Способ по п.1, в котором рудой является алюминиевая руда.12. The method according to claim 1, in which the ore is aluminum ore. 13. Способ по п.1, в котором сульфат металла осаждают из раствора для выщелачивания.13. The method according to claim 1, wherein the metal sulfate is precipitated from the leach solution. 14. Способ по п.1, в котором сульфат металла извлекают из раствора для выщелачивания методом кристаллизации с упариванием.14. The method according to claim 1, in which the metal sulfate is removed from the solution for leaching by crystallization with evaporation. 15. Способ по п.1, в котором металл выбирают из группы, включающей Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Со, Mn, Fe, Pb, Na, K, Са, металлы платиновой группы и золото.15. The method according to claim 1, in which the metal is selected from the group comprising Zn, Cu, Ti, Al, Cr, Ni, Co, Mn, Fe, Pb, Na, K, Ca, platinum group metals and gold. 16. Способ по п.1, в котором металлом в составе сульфата металла является металл, выщелачиваемый из руды.16. The method according to claim 1, in which the metal in the composition of the metal sulfate is a metal leached from ore. 17. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют разложение сульфата металла для извлечения выщелачиваемого из руды металла.17. The method according to claim 1, in which additionally carry out the decomposition of metal sulfate to extract leached from the metal ore. 18. Способ по п.1, в котором металлом в составе сульфата металла является менее ценный металл, чем металл, выщелачиваемый из руды.18. The method according to claim 1, in which the metal in the metal sulfate is a less valuable metal than the metal leached from the ore. 19. Способ по п.18, в котором металлом в составе сульфата металла является магний.19. The method according to p, in which the metal in the composition of the metal sulfate is magnesium. 20. Способ по п.1, в котором сульфат металла обрабатывают в условиях, в которых образуется диоксид серы, или триоксид серы, или их смесь.20. The method according to claim 1, in which the metal sulfate is processed under conditions in which sulfur dioxide or sulfur trioxide, or a mixture thereof, is formed. 21. Способ по п.1, в котором ценный металл извлекают независимо от соли металла, образующейся при добавлении серной кислоты.21. The method according to claim 1, in which the valuable metal is recovered independently of the metal salt formed by the addition of sulfuric acid. 22. Способ по п.1, в котором регенерированной хлористоводородной кислотой является сверхазеотропная кислота.22. The method according to claim 1, in which the regenerated hydrochloric acid is super-azeotropic acid. 23. Способ по п.1, в котором раствор хлорида металла представляет собой раствор, содержащий хлорид щелочного металла.23. The method according to claim 1, in which the metal chloride solution is a solution containing an alkali metal chloride. 24. Способ по п.1, в котором сульфатом металла является сульфат щелочного металла.24. The method according to claim 1, wherein the metal sulfate is an alkali metal sulfate. 25. Способ по п.1, в котором осуществляют рециркуляцию регенерированной хлористоводородной кислоты в процессе выщелачивания.25. The method according to claim 1, in which the recycled regenerated hydrochloric acid is recycled in the leaching process. 26. Способ по п.1, в котором хлористоводородная кислота, предназначенная для выщелачивания руды, присутствует в составе солевого раствора.26. The method according to claim 1, in which hydrochloric acid, designed for leaching of ore, is present in the composition of the saline solution. 27. Способ по п.26, в котором в качестве солевого раствора используют от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенный раствор хлорида магния, от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенный раствор хлорида цинка или от приблизительно 10% до приблизительно 90% насыщенный раствор хлорида другого металла.27. The method according to p. 26, in which from a salt solution using from about 10% to about 90% saturated solution of magnesium chloride, from about 10% to about 90% saturated solution of zinc chloride, or from about 10% to about 90% saturated chloride solution of another metal. 28. Способ по п.26, в котором в качестве солевого раствора используют от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенный раствор хлорида магния, от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенный раствор хлорида цинка или от приблизительно 25% до приблизительно 40% насыщенный раствор хлорида другого металла.28. The method according to p. 26, in which from a salt solution using from about 25% to about 40% saturated solution of magnesium chloride, from about 25% to about 40% saturated solution of zinc chloride, or from about 25% to about 40% saturated chloride solution of another metal. 29. Способ по п.1, в котором сульфат металла используют для получения оксида металла.29. The method according to claim 1, in which the metal sulfate is used to produce metal oxide. 30. Способ по п.1, в котором сульфат металла подвергают термическому разложению для получения оксида металла и диоксида серы, триоксида серы или их смеси.30. The method according to claim 1, in which the metal sulfate is subjected to thermal decomposition to obtain metal oxide and sulfur dioxide, sulfur trioxide or mixtures thereof. 31. Способ по п.29, в котором оксид металла выбирают из группы, включающей оксид магния, оксид цинка, оксид железа и оксид алюминия.31. The method according to clause 29, in which the metal oxide is selected from the group comprising magnesium oxide, zinc oxide, iron oxide and alumina. 32. Способ по п.30, в котором оксид металла выбирают из группы, включающей оксид магния, оксид цинка, оксид железа и оксид алюминия.32. The method of claim 30, wherein the metal oxide is selected from the group consisting of magnesium oxide, zinc oxide, iron oxide, and alumina. 33. Способ по п.30, в котором диоксид серы, триоксид серы или их смесь используют для получения серной кислоты, которую в свою очередь возвращают в процесс выщелачивания для регенерации хлористоводородной кислоты.33. The method according to clause 30, in which sulfur dioxide, sulfur trioxide or a mixture thereof is used to produce sulfuric acid, which in turn is returned to the leaching process for the regeneration of hydrochloric acid. 34. Способ по п.1, в котором металл выщелачивают из руды при температуре от приблизительно комнатной температуры до приблизительно температуры кипения раствора хлорида металла для выщелачивания.34. The method according to claim 1, in which the metal is leached from ore at a temperature of from about room temperature to about the boiling point of a metal chloride solution for leaching. 35. Способ по п.1, в котором один или более выщелачиваемых из руды металлов селективно удаляют из раствора перед стадией образования сульфата металла.35. The method according to claim 1, in which one or more leached from ore metals are selectively removed from the solution before the stage of formation of metal sulfate. 36. Способ по п.35, в котором селективно удаленным металлом является кобальт, никель, металлы платиновой группы, золото, серебро и/или медь.36. The method according to clause 35, in which the selectively removed metal is cobalt, nickel, platinum group metals, gold, silver and / or copper. 37. Способ по п.1, в котором примеси железа и/или другие остаточные примеси, образующиеся после солюбилизации руды, частично или полностью удаляют из раствора для выщелачивания.37. The method according to claim 1, in which impurities of iron and / or other residual impurities generated after solubilization of the ore are partially or completely removed from the leach solution. 38. Способ по п.37, в котором примеси железа и/или другие остаточные примеси удаляют методом экстракции растворителем с последующим пирогидролизом.38. The method according to clause 37, in which impurities of iron and / or other residual impurities are removed by solvent extraction followed by pyrohydrolysis. 39. Способ по п.38, в котором примеси железа и/или другие остаточные примеси удаляют гидролизом.39. The method according to § 38, in which impurities of iron and / or other residual impurities are removed by hydrolysis. 40. Способ по п.1, в котором концентрация серной кислоты составляет по меньшей мере 30%. 40. The method according to claim 1, in which the concentration of sulfuric acid is at least 30%.
RU2007118725/02A 2004-10-21 2005-10-21 Procedure for leaching valuable metals out of ore at presence of hydrochloric acid RU2423534C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA200408533 2004-10-21
ZA2004/8533 2004-10-21
ZA2005/2363 2005-03-22
ZA200502363 2005-03-22
ZA2005/7744 2005-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007118725A RU2007118725A (en) 2008-11-27
RU2423534C2 true RU2423534C2 (en) 2011-07-10

Family

ID=42698222

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118724/02A RU2395594C2 (en) 2004-10-21 2005-10-20 Procedure for leaching precious metals from ore at presence of hydrochloric acid
RU2007118725/02A RU2423534C2 (en) 2004-10-21 2005-10-21 Procedure for leaching valuable metals out of ore at presence of hydrochloric acid

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118724/02A RU2395594C2 (en) 2004-10-21 2005-10-20 Procedure for leaching precious metals from ore at presence of hydrochloric acid

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU2395594C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674272C2 (en) * 2014-10-29 2018-12-06 Оутотек (Финлэнд) Ой Method of extracting gold

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112456620A (en) * 2020-11-02 2021-03-09 龙南县南裕稀土资源综合利用有限责任公司 Method for treating wastewater after ore leaching and closing of ionic rare earth ore

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЧЕРНЯК А.С. Химическое обогащение руд. - М.: Недра, 1965, с.91-98. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674272C2 (en) * 2014-10-29 2018-12-06 Оутотек (Финлэнд) Ой Method of extracting gold
US10669608B2 (en) 2014-10-29 2020-06-02 Outotec (Finland) Oy Process for recovering gold

Also Published As

Publication number Publication date
RU2395594C2 (en) 2010-07-27
RU2007118725A (en) 2008-11-27
RU2007118724A (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2424332C2 (en) Procedure for leaching at presence of hydrochloric acid for regeneration of valuable metal from ore
JP5374042B2 (en) Leaching method in the presence of hydrochloric acid for the recovery of valuable metals from ores
CN101090983B (en) Leaching process in the presence of hydrochloric acid for the recovery of a value metal from an ore
JP5374041B2 (en) Leaching method in the presence of hydrochloric acid to recover valuable metals from ora
RU2423534C2 (en) Procedure for leaching valuable metals out of ore at presence of hydrochloric acid
EP2462249B1 (en) Process for the recovery of metals such as nickel from an iron-containing ore by leaching with acidic sulfate solution
BRPI0516774B1 (en) PROCESS OF LEACHING IN THE PRESENCE OF CHLORIDINE ACID FOR THE RECOVERY OF A VALUABLE METAL OF ORE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201022