Способ сернокислотного выщелачивания цветных металлов из богатого никелевого штейна

Республик Зависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 20,Х.1965 ( 1033438/22-1)с присоединением заявкиПриоритет 40 а, 23/04 Котаитет оо делаю аобретений и открыти ори Совете Мииистрое СССР,1970. Бюллетень о пуолик Дата опубликования описания 12.1.1971 Иностранцы олаус Макив, Дави и Василь КундАвторызобретениаявители Джон Ивор Эванс ла и НОКИСЛОТНОГО ВЪЩЕЛАЧИВАНИЯ ЦВЕТНЫХОВ ИЗ БОГАТОГО НИКЕЛЕВОГО ШТЕЙНА СОБ С МЕТА Изобретение относится к гидрометаллургии никеля и кобальта, в частности, к способам окислительного выщелачивания богатого по содержанию никеля штейна, содержащего небольшие количества кобальта, меди, железа, а также благородные металлы.Известные способы выщелачивания такого штейна преследуют цель перевести в сернокислый раствор цветные металлы и предусматривают обработку измельченного штейна в водном растворе серной кислоты под давлением кислорода и при повышенной температуре, причем процесс проводят в одну стадию. Благородные металлы, содержавшиеся в штейне, в основном переходят в кек от выщелачивания, а раствор сульфатов никеля и кобальта очищают от примесей меди и железа и затем перерабатывают тем или иным способом с получением отдельно никелевой и кобальтовой продукции,Однако известный способ неприменим для переработки штейна, загрязненного примесями мышьяка или сурьмы, или обоих элементов одновременно, даже если их содержание составляет, например 0,1%, поскольку они переходят в раствор, и если их не удалить, загрязняют в последующем конечный никелевый продукт особенно в случае получения никелевот о порошка восстановлением водородом из раствора. Вместе с тем, известный способ выщелачивания становится непригодным для промышленного использования и в сочетании с известными способами глубокой очистки никелевых растворов от мышьяка и сурьмы, так 5 как при,переработке богатых никелем расгворов с:повышенной концентрацией этих лрнмесей продолжительность такой очистки, трудность достижения ее требуемой глубины и плохая фильтруемость осадков, содержаших 0 мышьяк и сурьму вместе с основными соляминикеля, делают процесс нерентабельным.Целью данного изобретения является создание такого способа выщелачивания никелевого штейна, который обеспечил бы получе ние растворов с низкой концентрацией мышьяка и сурьмы уже в самом окислительном процессе при одновременном повышении эффективности процесса выщелачивания.Эта цель достигается использованием спо соба сернокислотного выщелачивания богатого никелевого штейна, отличия которого заключается в том, что выщелачивание штейна проводят в две стадии прп температуре не ниже 121 С, парциальном давлении кислорода 25 не ниже 0,7 кг/сме и общем содержании серыв суспензии обрабатываемого штейна не ниже стехиометрического количества для образования сульфатов никеля, кобальта и меди, причем на вторую стадию направляют отде ленный от раствора нерастворенный остатокот первой стадии выщелачивания, которую заканчивают при рН от 3,5 до 5,5.Таким образом получают никелевые растворы с низкой концентрацией нежелательных примесей и достигают высокой эффективности процесса выщелачивания в результате уменьшения суммарного реакционного объема, необходимого для обработки единицы массы штейна в единицу времени,Исходный штейн, после измельчения до крупности 80% минус 325 меш смешивают с водным раствором серной кислоты, получая суспензию с содержанием от 20 до 40% твердого. Серную кислоту добавляют в таком количестве, чтобы общее содержание серы в суспензии (пульпе) было не ниже стехиометрически необходимого для образования сульфатов никеля, кобальта и меди, Так поступают и в случае приготовления пульпы для второй стадии выщелачивания. При расчете добавки серной кислоты учитывают, соответственно, состав исходного штейна и нерастворенного остатка первой стадии. Предпочтительно, общее содержание серы в пульпе обеих стадий должно соответствовать атомному отношению серы к цветным металлам в пределах от 1,05 до 1,20. Пульпу выщелачивают в первой стадии при температуре от 121 до 177 С, предпочтительно от 135 до 149 С, и парциальном давлении кислорода в пределах от 0,7 до 7,3 кг/ся-, предпочтительно от 1,4 до 7,3 кг/сл, В ходе первой стадии выщелачивания необходимо регулировать величину рН выходящей пульпы что достигается изменением продолжительности процесса. В начале процесса происходит взаимодействие серной кислоты с металлической фазой, имеющейся в самом штейне, и рН увеличивается. В дальнейшем развиваются реакции окисления сульфидов металлов, в том числе сульфида железа. Получающийся ферросульфат окисляется до феррисульфата, а последний гидролизуется, высвобождая серную кислоту, и рН уменьшается, Процесс прекращают при рН от 3,5 до 5,5, предпочтительно от 4,5 до 5,0. В первой стадии в раствор переходит 70 - 75/о никеля, а основная масса меди, мышьяка и сурьмы остаются в нерастворенном остатке, Последний отделяют от раствора известными способами, например фильтрацией, и выщелачивают во второй стадии, переводя в раствор недоизвлеченные ранее никель и кобальт, а также часть меди, причем переход примесей мышьяка и сурьмы в раствор здесь незначительный, несмотря на то, что их содержание в твердом материале в несколько раз стало выше, чем в исходном штейне, и что режим второй стадии выщелачивания практически совпадает с режимом обычного одностадийного процесса. В двухстадийном процессе в раствор переходит по крайней мере в пять раз меньше мышьяка и сурьмы, чем при выщелачивании такого же штейна и при тех же условиях, но в одну стадию.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Растворы, полученные в первой и второй стадиях выщелачивания, подвергают глубокой очистке от примесей известными способами, как например, медь осаждают сероводородом или никелевым порошком, а железо выделяют совместно с остатками мышьяка и сурьмы с помощью аммиака и воздуха.Глубокая очистка никелевых растворов от мышьяка и сурьмы основана на получении труднораствопимых соединений - арсенатов и стибнатов железа, образующихся в окислительных условиях при взаимодействии этих примесей с железом, содержащимся в самом штейне или вводимым извне, в растворе, близком к нейтральному.За счет того, что двухстадийный процесс выщелачивания обеспечивает минимальный переход мышьяка и сурьмы в раствор, продолжительность такой глубокой очистки резко сокращается. Кроме того, раствор от первой стадии выщелачивания может быть получен с настолько низкой концентрацией примесей, что его не обязательно подвергать последующей глубокой очистке и можно направлять непосредственно на извлечение никеля и кобальта.Результаты укрупненно-лабораторных испытаний нового способа двухстадийного выщелачивания, проведенных со штейном, измельченным до крупности 83% минус 325 меш, следующего состава в % (по массе): никель 70,9, кобальт 0,54, медь 2,33, железо 1,10, сера 23,8 и мышьяк 0,5.П р и м е р 1. В водную суспензию штейна с Ж: Т=5: 1 добавляют серную кислоту, чтобы получить атомное отношение серы к цветным металлам в суспензии равное 1,17. Выщелачивание ведут в одну стадию при 135 С и парциальном давлении кислорода 1,4 кг/слР в течение 60 лин, В конце этого периода времени рН раствора составляет 1,4, а извлечение в раствор достигает, %: никеля 90,7; кобальта 77,8; меди 12,1 и мышьяка 58,6.П р и м е р 2. Такую же суспензию, но с атомным отношением серы к цветным металлам 1,13, обрабатывают при таких же температуре и давлении кислорода, как и в примере 1, в две стадии. Первую стадию заканчивают через 20 яин при рН 4,5, После отделения нерастворенного остатка штейна получают раствор с содержанием, г/л: никеля ,06, кобальта 0,8, меди 0,005, железа 0,07 и мышьяка 0,022, Нерастворенный остаток содержит 1,97% мышьяка. Этот остаток выщелачивают свежим раствором серной кислоты, количество которого берут в 2,6 раза меньше чем в первой стадии, причем все параметры выщелачивания оставляют неизмененными. В конце второй стадии выщелачивания продолжительностью 60 яин кислотность раствора соответствует 1,3, а его состав включает, г/л: никеля 71,0; кобальта 0,7; меди 0,8; железа 0,4 и мышьяка 0,16. Суммарное извлечение в обеих стадиях составляет, о/о: никеля 99,6; кобальта 98,2; меди 13,3 и мышьяка 8,5.286233 Составитель Г, ВикторовичРедактор Т. Н. Каранова Техред Л. В. Куклина Корректор Т. А, Уманец Заказ 3792,12 Тираж 480 Подписное ЦНИИГ 1 И Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, 1 аушская иаб., д.4,5 Типография, пр. Сапунова, 2 Примеры показывают преимущества двухстадийного выщелачивания не только в отношении мышьяка, но также и в отношении эффективности самого процесса выщелачивания, поскольку в двухстадийном процессе на каждую единицу реакционного объема в единицу времени извлекается цветных металлов в 1,65 раза больше, чем при известном способе,Кроме того, при глубокой очистке раствора лосле выщелачивания содержание мышьяка в растворе снижается до допустимой величины очень быстро, если исходньй раствор был с низким его содержанием, характерным для двухстадийного выщелачивания, но при очистке раствора со сравнительно высоким содержанием мышьяка, соответствующим одностадийному известному процессу, удалить из раствора мышьяк в течение приемлемого времени не удается.Предложенный способ позволяет оставить основную массу мышьяка и сурьмы в кеке от выщелачивания и поэтому резко снизить объем аппаратуры и затраты при последующей глубокой очистке полученных растворов, Одновременно с этим он приводит к существенному повышению эффективности процесса выщелачивания, как такового, что также позволяет повысить технико-экономические показатели переработки никелевого штейна,Предмет изобретенияСпособ сернокислотного выщелачиванияцветных металлов из богатого никелевого штейна, содержащего железо, при повышенных температуре и давлении кислорода с 10 последующей переработкой полученногораствора и кека, содержащего благородные металлы, известными способами, отличаюиийся тем, что, с целью уменьшения загрязнения раствора примесями мышьяка и сурьмы н по вышения эффективности процесса выщелачивания, выщелачивание штейна проводят в две стадии при температуре не ниже 121"С парциальном давлении кислорода не ниже 0,7 кг/сяе и общем содержании серы в суспен зии обрабатываемого штейна не ниже стехиометрического количества для образования сульфатов никеля, кобальта и меди, причем на вторую стадию направляют отделенный от раствора пер астворенный остаток от первой 25 стадии выщелачивания, которую заканчиваютпри рН от 35 до 55