CC BY
85
УДК 622.348.1
Гаврилов Алексей Сергеевич
аспирант, ИМЕТ УрО РАН,
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101,
e-mail: alekseysergeevichgavrilov@,mail.ru
Халезов Борис Дмитриевич
ведущий научный сотрудник, доктор технических наук ИМЕТ УрО РАН,
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101 , e-mail: bd-chalezov@yandex.ru
Ватолин Николай Анатольевич
Советник РАН, академик, ИМЕТ УрО РАН,
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101, e-mail: Vatolin@imet
Зеленин Евгений Александрович
ведущий инженер, ИМЕТ УрО РАН, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОЛИТИЧЕСКОГО СПОСОБА ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ
Gavrilov Aleksey S.
a post-graduate student, IMET UB RAS, 620016, Yekaterinburg, Amundsen st., 101, e-mail: alekseysergeevichgavrilov@mail.ru
Khalezov Boris D.
leading researcher, doctor of technical sciences, IMET RAS,
620016, Yekaterinburg, Amundsen st., 101, e-mail: bd-chalezov@yandex. ru
Vatolin Nikolay A.
Adviser of the RAS, academician IMET RAS,
620016, Yekaterinburg, Amundsen st., 101, e-mail: Vatolin@imet
Zelenin Evgeny A.
leading engineer, IMET RAS,
620016, Yekaterinburg, Amundsen st., 101
STUDYING THE HYDROLYTIC METHOD OF RECOVERING METALS FROM NICKEL-CONTAINING SOLUTIONS
Аннотация:
В настоящее время основным сырьем для производства никеля являются сульфидные никелевые руды, на которые приходится около 60 % мирового производства никеля. Однако бурное развитие мировой промышленности и возрастающее потребление никеля привели к истощению мировых запасов сульфидных руд. В связи с этим в мировой никелевой промышленности остро встала проблема поиска новых источников получения никеля, к которым относятся низкосортные забалансовые руды с содержанием никеля ниже 0,5 %.
Целью данной работы является изучение способов извлечения никеля, кобальта и сопутствующих металлов из сернокислотных никельсодер-жащих растворов гидролитическим способом.
Ключевые слова: выщелачивание, никель, гидролитическое осаждение, кучное выщелачивание, извлечение, окисленная никелевая руда, раствор
Abstract:
Currently, sulphide nickel ores are the main raw material for nickel production:, they account for about 60% of world nickel production . However, the rapid global industry development and the increasing consumption of nickel have led to the depletion world reserves of sulphide ores. In this regard, the global nickel industry faces the problem of questing for new nickel sources, which include low-grade off-balanced ores containing nickel not less than 0,5 %.
The aim of this work is to study the procedures of extracting nickel, cobalt and related metals from sulfuric acid solutions containing nickel by hydro-lytic method.
Key words: leaching, nickel, hydrolytic precipitation, heap leaching, extraction, oxidized nickel ore, solution.
В настоящее время основным сырьем для производства никеля являются сульфидные никелевые руды, на которые приходится около 60 % мирового производства никеля. Однако бурное развитие мировой промышленности и возрастающее потребление никеля привели к истощению мировых запасов сульфидных руд. В связи с этим в мировой никелевой промышленности остро встала проблема поиска новых источников получения никеля,
к которым относятся низкосортные забалансовые руды с содержанием никеля ниже 0,5 %. Для этого необходимо проводить работу по извлечению никеля из других источников сырья.
Альтернативой существующему в России пирометаллургическому способу переработки является гидрометаллургический и пиро-гидрометаллургический способы.
В последние десятилетия широкое распространение в мире получили аммиачно-карбонатная схема переработки руды (Nicaro, Moa Bay), включающая восстановительный обжиг руды с последующим выщелачиванием аммиачно-карбонатным раствором и восстановлением никеля сероводородом, а также кислотная схема (Murrin Murrin, Cawse), предполагающая автоклавное выщелачивание руды серной кислотой с получением растворов и последующим осаждением никеля и кобальта из них.
Важным этапом этих схем является извлечение никеля из растворов в товарный продукт. В настоящее время известно несколько способов извлечения никеля в товарный продукт: восстановление водородом и сероводородом (завод Моа Бей), жидкостная экстракция (завод Булонг, Австралия), осаждение MgO (завод Каузе, Австралия) [1,2]. Однако все эти способы трудоемки и экологически несовершенны, поэтому необходимо найти наиболее простой и дешевый способ переработки окисленных никелевых руд [3].
Целью данной работы является изучение способов извлечения никеля, кобальта и сопутствующих металлов из сернокислотных никельсодержащих растворов гидролитическим способом. Состав растворов приведен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав растворов сернокислотного выщелачивания и осаждение металлов ^ОН
рН № пробы Содержание элементов, г/л
Al Fe Co Ni Mn Mg
3,74 1 1,42 0,0021 0,053 2,01 1,85 17,94
3,5 2 1,590 0,0017 0,030 2,290 2,37 13,38
3,84 3 1,680 0,0090 0,055 1,120 1,09 10,02
Осаждение металлов из растворов сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд (ОНР) проводили гидролитическим способом:
Men(SO4)m + NaOH= Me(OH)m+ Na2SO4 . (1)
Раствор пробы № 1, химический состав которого приведен в табл. 1, перерабатывался при следующих условиях: п = 500 об/мин, Т = 25°С, ^ = 60 мин. Полученные осадки промывались в течение 20 минут при рН осаждения. Подобные условия приняты для всех полученных осадков. Результаты указаны в табл. 2. Из них следует, что возможно относительно селективное осаждение металлов в концентраты. Так, например, алюминий и железо осаждаются в концентраты при рН=4,5.
Достаточно концентрированные осадки получаются при осаждении магния при рН=9,5 - 11.
В пределах рН=7 - 9,5 получены комплексные осадки, содержащие никель, кобальт и марганец. Эти осадки подлежат дальнейшей переработке с целью получения отдельных продуктов.
Т аб лиц а 2
Результаты осаждения, %
рН Извлечение,%
А1 Бе Со N1 Мп Мв
4 6,73 11,71 - - -
4,5 43,29 29,43 - - -
5 51,56 14,71 6,54 2,38 5,20 2,18
5,5 4,73 49,33 0,27 - - -
6 0,171 9,52 - - - -
6,5 0,037 0,00008 - - - -
7 - - 22,25 - - -
7,5 - - 32,70 - - 8,46
8 - - 21,25 0,60 8,80 2,51
8,5 - - 16,35 50,61 14,09 5,02
9 - - 0,58 29,50 30,81 2,18
9,5 - - 0,60 16,08 33,45 25,69
10 - - - - 6,25 14,21
10,5 - - - - 1,33 35,81
12,5 - - - - 0,008 -
Общее извлечение 99,97 90,48 99,94 99,99 99,99 99,80
Осаждение металлов из раствора № 2 (см. табл. 1) проводили ^ЫНдОН при тех же условиях, что и в предыдущем опыте. Результаты опыта показывают, что селективность осаждения металлов протекает несколько хуже (табл. 3).
Таблица 3
Результаты осаждения, %
рН Извлечение,%
А1 Бе Со N1 Мп Мв
4 - - - - 0 -
4,5 - - - - - -
5 36,58 3,53 - - - -
5,5 62,37 55,76 6 1,13 2,74 -
6 0,55 3,53 - - - -
6,5 0,043 32,24 - - - -
7 - 3,53 4,67 - - -
7,5 - 0,35 35,07 22,88 6,96 -
8 - 0,47 27,57 30,06 9,73 -
8,5 - - 13,3 27 22,04 -
9 - - 0,14 8,83 23,14 12,64
9,5 - - - 8,66 23,44 7,67
10 - - - - 11,56 27,42
10,5 - - - - 6,86 36,67
11 - - - - - 10,58
Общее извлечение 100,00 97,46 84,98 99,93 99,61 94,09
Осаждение металлов из раствора № 3 проводили №2СОз • 5Н2О (см. табл. 1). Результаты приведены в табл. 4, откуда следует, что в этом случае достичь селективности извлечения металлов практически не удается.
Таблица 4
Извлечение элементов
рН Извлечение, %
Al Fe Co Ni Mn Mg
4 4,17 11,1 3,82 2,68 -
4,5 16,43 24 8,36 9,46 - 3,99
5 69,76 60,44 3,64 0 9,27 8,72
5,5 9,17 3,33 19,27 18,93 14,00 20,44
6 0,42 - 6,18 1,79 - 7,41
6,5 0,04 - 5,82 8,21 - 5,31
7 -0,04 - 0 1,96 15,63 0,9
7,5 0,04 - 6,55 5,71 6,73 4,87
8 0,012 - 4 3,57 7,09 5,77
8,5 - - 15,64 14,46 29,28 8,84
9 - - 33,82 26,13 27,4 6,33
9,5 - - - 7,04 14,07 6,189
10 - - - 0,004 0,11 6,43
10,5 - - - - - 16,81
11 - - - - - 2,1
Общее извлечение 100 98,87 100 99,94 99,94 98,72
По результатам опытов можно сделать следующие выводы:
- при осаждении гидролитическим способом возможно достичь почти полного извлечения металлов из раствора с получением осадков, содержащих до 69,7 % Al; 50,6 Ni; 36,7 Mg; 33,8 Со; 33,4 Mn;
- Ni, Mn и Mg извлекаются из растворов наиболее полно при щелочном осаждении.
Литература
1. Никель: в 3 т. Т 2. Окисленные никелевые руды. Характеристика руд. Пирометаллургия и гидрометаллургия окисленных никелевых руд / И.Д. Резник, Г.П .Ермаков, Я.М. Шнеерсон. - М: ООО «Наука и технологии», 2004. - 468 с.
2. Ntuli F. Kinetic modelling of nickel powder precipitation by high-pressure hydrogen reduction / F. Ntuli, A. E. Lewis // Chemical Engineering Science 64. - 2009. - P. 2202 -2215.
3. Wang. K. The effect of iron precipitation upon nickel losses from synthetic atmospheric nickel laterite leach solutions: Statistical analysis and modeling / K. Wang Li.J, R.G. McDonald, R E. Browner // Hydrometallurgy 109. - 2011. - P. 140 - 152.
4. Cobalt and nickel recoveries from tailings by organic and inorganic bio-acids / O. Coto, F. Galizia, I. Hernandez , J. Marrero, E. Donati // Hydrometallurgy 94. - 2008. - P. 18 - 22.
