Получение концентратов благородных металлов при переработке остатка хлорного выщелачивания никелевого порошка трубчатых печей Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 669.23

ПОЛУЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАТОВ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ОСТАТКА ХЛОРНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕЙ

К.М. Волчек1, А.Г. Касиков2

1АО «Кольская горно-металлургическая компания», Мончегорск, Россия

2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия

Аннотация

В лабораторных и полупромышленных масштабах изучена переработка остатка хлорного выщелачивания никелевого порошка технологии электроэкстракции никеля из растворов гидрохлорирования по схеме: разделительная плавка - сернокислотное выщелачивание сплава. Установлено, что пирометаллургическая переработка позволяет получить сплав - коллектор драгметаллов, пригодный для дальнейшей переработки на концентраты драгметаллов. Одновременно в шлаковую фазу удаляется наиболее проблемная для гидрометаллургической переработки примесь - диоксид кремния. Проведение плавки с получением сплава с повышенным содержанием серы (до 12%) имеет значительные преимущества при осуществлении пиро- и гидрометаллургической стадий по сравнению с вариантом металлизированного сплава (до 3% серы).

Ключевые слова:

остаток хлорного выщелачивания никелевого порошка, разделительная плавка, сернокислотное выщелачивание, драгметаллы.

NOBLE METALS CONCENTRATE PRODUCTION DURING REPROCESSING OF THE RESIDUE OF CHLORINE LEACHING OF THE TUBE FURNACE NICKEL POWDER

K.M.Volchek1, A.G. Kasikov2

1Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia

2I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the RAS, Apatity, Russia

Abstract

Treatment of the insoluble residue of chlorine leaching of the nickel powder was investigated during laboratory and halfindustrial experiments. Experements included pyro- and hydrometallurgical study. During melting noble metals concentrate at the alloy, which is processed for noble metalls' concentrates. Pyrometallurgical study is also used for removing main deleterious impurity - silicon dioxide. High-sulfur alloys (content of sulfur up to 12%) have advantages over the low-sulfur alloys (content of sulfur up to 12%).

Keywords:

residue of chlorine leaching nickel powder. top-and-bottom smelting, sulfuric acid solution, precious metals.

В АО «Кольская ГМК» реализуется технология электроэкстракции никеля из растворов гидрохлорирования никелевого порошка [1]. Более высокие технико-экономические показатели в значительной степени достигаются за счет исключения передела анодной плавки. В данном случае коллектором платиновых металлов и золота является остаток выщелачивания никелевого порошка.

Традиционная технология жидкофазной сульфатизации не позволяет перерабатывать подобный промпродукт до кондиционных концентратов драгметаллов. В соответствии с результатами структурного исследования, остаток выщелачивания содержит конгломераты частиц силикатов, которые коллектируются вместе с драгметаллами в остаток сульфатизации с соответствующим разубоживанием. Содержание кремнезема может достигать 15%, других шлакообразующих примесей - кальция, магния, алюминия ~2% Кремнезем нерастворим при проведении жидкофазной сульфатизации, а переход при последующей переработке в оборотный раствор кальция, магния и алюминия может вызвать сбои в технологии никелевого производства.

Одним из возможных вариантов извлечения платиновых металлов из остатков является проведение их флотационного концентрирования, выполненного авторами работы [2]. Однако опробование данного способа в промышленных условиях на комбинате «Североникель» Кольской ГМК показало, что при флотации из -за высокого содержания кремнезема в пенном продукте флотоконцентраты не могут далее перерабатываться совместно со шламами методом жидкостной сульфатизации.

В данной работе приведены результаты исследований пирометаллургического рафинирования остатка выщелачивания от шлакообразующих примесей (Si, Ca, Mg, Al) и последующей гидрометаллургической переработки сплавов.

В ходе пирометаллургических исследований на металлизированный и сульфидно-металлический сплавы установлено, что плавка по второму варианту имеет ряд преимуществ как на стадии получения металлического сплава, так и при последующем измельчении и гидрометаллургической переработке.

120

Основным преимуществом при пирометаллургической переработке является снижение температуры плавки примерно на 100оС. После водной грануляции в случае сульфидно-металлического сплава отмечается лучшая измельчаемость гранул сплава, а также уменьшение размера частиц. Измельчение металлизированного сплава (S ~2-3%) сопровождалось значительными затруднениями.

Для обоих видов сплавов были проведены промышленные испытания на печи «Кульман». Измельчение сплава выполнено с использованием конусной инерционной дробилки и шаровой мельницы. Гидрометаллургическая переработка измельченного сплава проводилась в промышленном реакторе. Содержание никеля и меди в исходном растворе выщелачивания составляло 4-5 г/л, серной кислоты - 100-130 г/л. Для исключения образования водорода и сероводорода в процессе выщелачивания поддерживали окислительно-восстановительный потенциал не менее 100 мВ, что достигалось путем дозированной загрузки сплава. После полной загрузки реакционную массу выдерживали до прекращения срабатывания кислоты.

При выщелачивании металлизированного сплава получен концентрат драгметаллов с содержанием палладия 30.6%, из сульфидно-металлического - 40.8%.

Установлено, что выщелачивание обоих типов сплавов сопровождается переходом в раствор металлов -спутников платины (Rh, Ru и Ir), которые далее могут быть потеряны с оборотным раствором. Одними из определяющих факторов данного процесса являются продолжительность выщелачивания и содержание серы в сплаве. В процессе испытаний получены и выщелочены сплавы с содержанием серы 1.7-12%. Выщелачивание сплавов проводили в течение 26-30 и 59-63 ч. Результаты по переходу в раствор кардинально различаются в указанных пределах содержания серы и продолжительности. Наибольший переход в раствор родия (до 70%), рутения (до 70%), иридия (до 50%) происходил при выщелачивании сплавов с содержанием серы 1.7-2.8%. Для сульфидно-металлического сплава степень перехода платиновых металлов в раствор приблизительно в 2 раза ниже.

Переработка данных растворов потребует специальных методов вследствие низкого содержания драгметаллов (мг/л) и высокого - примесей (г/л): меди, никеля, железа, серной кислоты. Например, предварительные эксперименты показали возможность эффективной сорбции родия и рутения из данных растворов на волокнистых сорбентах, хотя данная технология требует доработки.

Опытные образцы остатков выщелачивания обоих типов были направлены на аффинажный завод для лабораторных исследований по определению показателей их переработки до чистых металлов. По результатам работ выдано заключение, что наиболее оптимальным для технологии является остаток выщелачивания сульфидно-металлического сплава.

Остаток выщелачивания сплава для повышения кондиции может быть также переработан на селективные концентраты по действующей технологии жидкофазной сульфатизации. Однако при лабораторном исследовании установлено, что остатки выщелачивания малосернистых (металлизированных) сплавов при сульфатизации, в отличие от остатков выщелачивания высокосернистых сплавов, склонны к гарнисажеобразованию, что значительно осложняет их переработку данным методом.

Кроме того, при условии двухстадийной сульфатизации, в отличие от остатка выщелачивания металлизированного сплава, на первой стадии - низкотемпературной - наблюдается частичный переход редких платиновых металлов в раствор, направляемый в никелевое производство, где редкие платиновые металлы при очистке растворов от железа способны соосаждаться в железистый кек, который в настоящее время является отвальным продуктом.

Таким образом, на настоящий момент более перспективным направлением при исследовании переработки остатка выщелачивания с использованием процесса предварительного пирометаллургического рафинирования является плавка на сплав с высоким содержанием серы.

Литература

1. Разработка и внедрение хлорной технологии производства никеля и кобальта в ОАО «Кольская ГМК» /

О.А Хомченко, Г.И Садовская, В.Л. Дубровский, П.В. Смирнов, С.Л. Цапах // Цветные металлы. 2014. № 9.

С. 81-88.

2. Ласточкина М.А., Вергизова Т.В., Грейвер Т.Н. Получение богатых концентратов платиновых металлов из полупродуктов медно-никелевого производства // Цветные металлы. 2009. № 9. С. 66-71.

Сведения об авторах

Волчек Константин Михайлович,

АО «Кольская горно-металлургическая компания», г. Мончегорск, Россия, Volchekkm@kolagmk.ru Касиков Александр Георгиевич,

к.х.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, Kasikov@chemy.kolasc.net.ru

Volchek Konstantin Mihailovich,

Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia, Volchekkm@kolagmk.ru Kasikov Aleksandr Georgievich,

PhD (Chemistry), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, Kasikov@chemy.kolasc.net.ru

121