Гидрометаллургическая переработка никельсодержащих отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГЛАВА 1. ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

На никелевых заводах целесообразна гидрометаллургическая переработка отходов с повышенным содержанием кобальта. В отличие от никеля кобальт получают по гидрометаллургическим схемам.

Металлы-спутники, присутствующие в сплавах, переходят вместе с кобальтом в раствор или остаются в нерастворимом осадке. При растворении в растворах серной кислоты вместе с кобальтом растворяются железо, алюминий, марганец, никель. В нерастворимом остатке остаются практически полностью вольфрам, молибден, хром. Растворы от переработки вторичных металлов поступают на очистку от примесей вместе с сульфатными растворами от переработки первичного сырья. Только в исключительных случаях может осуществляться их раздельная очистка. Для растворения кобальтовых сплавов может быть рекомендована схема, приведенная на рис. 63. Растворителем является сульфат трехвалентного железа.

Рис. 3. Схема хлорного растворения кобальтового сплава:

1 -- хлорная -башня; 1-- реактор; 3 -- отстойник; 4-- циркуляционный бак

При растворении кобальта и других металлов происходит его восстановление до двухвалентного состояния:

Fe₂(S0₄)₃ + Me = AfeS0₄ + 2FeS0₄.

Из реактора раствор поступает в сборник, где он отстаивается от шлама, затем перекачивается в хлоратор для регенерации:

2FeS0₄ + С1₂ + H₂S0₄ = Fe₂(S0₄)₃ + 2НС1.

Регенерированный раствор снова поступает на растворение. Циркуляция раствора продолжается до тех пор, пока концентрация суммы металлов не достигнет 120--150 г/л. По достижении указанной концентрации подача хлора в хлорную башню прекращается и продолжается "холостая" циркуляция раствора для восстановления трехвалентного железа и цементации некоторых металлов, перешедших в раствор, например, меди.

Практика работы установки показала, что при скорости циркуляции раствора 250 л/мин, расходе хлора 200-- 220 кг/ч производительность одного реактора составляет около 4 т отходов в сутки. В кинетическом отношении рассмотренный процесс обеспечивает более быстрое растворение металлов по сравнению с таким активным способом растворения, как электрохимический. Извлечение кобальта в раствор составляет выше 90%.

Технологическая схема переработки окисленных никелевых руд предусматривает сульфато-хлорирующий обжиг огарка с последующим выщелачиванием из него меди. При этом получают растворы, содержащие, г/л: 10--20 Си; 0,3--0,7 Со; 4--8 Ni; 1--2 Fe. После подкис-ления до 50--60 г/л серной кислотой их успешно можно использовать для растворения металлических отходов с высоким содержанием кобальта, в частности отходов на основе сплава "Ковар". Состав отходов, %: 10--17 Со; 23--51 Ni; 32--57 Fe; 0,1--0,3 Си.

В условиях окислительной атмосферы (барботаж воздухом) при температуре 70--75° С протекают следующие реакции:

CuS0₄ + Me = Си + AfeS0₄;

H₂S0₄ + Me = Me S0₄ + H₂;

2FeS0₄ + H₂S0₄ + 1/2 0₂ - Fe₂(S0₄)₃ + H₂0;

Fe₂(S0₄)₃ + Me = 2FeS0₄ + MeSO_t,

где Me -- никель, кобальт, железо.

Операция заканчивается при остаточной кислотности раствора 3--4 г/л H₂SO₄. Полученный раствор, содержащий, г/л: 5--8 Со; 12--20 Ni; 25--35 Fe; 6--12 Си, поступает в сборные емкости, откуда направляется на железо- и медеочистку. Очистка может быть проведена совместно с растворами от переработки первичного сырья или отдельно. Железо из раствора выделяется в виде гидрата (основной соли) трехвалентного железа, медь цементируется или выделяется в виде основного карбоната [СпС0₃-Си(ОН)₂]. Извлечение никеля и кобальта в раствор составляет больше 90%.

С предприятий твердых сплавов в переработку поступают нерастворимые остатки от выщелачивания спека бракованных вольфрам-молибденовых изделий. Их химический состав, %: 21--27 Со; 2--3 Ni; 2-3 Си; 3,5-- 6,0 Fe; 1--2 Mo; 2--4 W; 1--5 Ti. Кобальт в них представлен окислами высшей валентности СоО-Со₂Оз, а также окислами типа СоОЛт<?0.

При обычном сернокислотном выщелачивании подобного продукта при температуре 65--75° С, барботаже сернистым газом через 14-18 ч в раствор извлекается только 60--70% Со. Предварительный восстановительный обжиг рассматриваемых отходов позволяет повысить его извлечение в раствор до 96--98%.

Хорошие результаты, как показали сначала исследования, а затем практика, можно получить, применив высокотемпературное выщелачивание при 90--95° С. При барботаже сернистым газом в течение 6--7 ч н начальной концентрации серной кислоты 30--35 г/л в раствор переходит более 90% Со.

Полученные растворы состава, г/л: 45--60 Со; 4--6 Си; 4--6 Fe поступают на очистку от примесей. Металлы-спутники -- хром, титан, вольфрам, молибден -- остаются в остатке от выщелачивания. Их рационально перерабатывать на предприятиях вольфрам-молибденовой промышленности.

Глава 2. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛОАБРАЗИВНЫХ ОТХОДОВ МАГНИТНЫХ КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИХ И НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно магнитотвердых сплавов, содержащих железо, кобальт, никель в качестве основы, а также медь, алюминий, титан, ниобий, самарий. Окислительный обжиг металлоабразивных отходов производят в две стадии, между которыми осуществляют помол отходов до фракции не более 300 мкм и их магнитную сепарацию. Первую стадию обжига производят при температуре 900 - 1100°С в течение 1,5 - 3 ч, а вторую стадию - при температуре 900 - 1000°С в течение 1,0 - 1,5 ч.

Изобретение относится к области металлургии сплавов, а именно магнитотвердых сплавов, содержащих железо, кобальт, никель в качестве основы, а также медь, алюминий, титан, ниобий, самарий.

Известен способ переработки (переплава) отходов постоянных магнитов, включающий расплавление отходов в индукционной печи, дополнительный нагрев расплава плазмой или электрической дугой до 1600-2100oC и выдержку в данном интервале температур 1-10 мин на каждую массовую долю алюминия в отходах [1] .

Недостатком способа является то, что он не позволяет перерабатывать металлоабразивные отходы шлифования постоянных магнитов и не обеспечивает необходимой чистоты сплава по углероду и неметаллическим включением. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является способ алюминотермического восстановления металлов из их сплавов [2, 3].

Способ включает сушку окислов металлов, при необходимости их дополнительный окислительный обжиг, смешивание окислов с шлакообразующими компонентами и алюминиевым порошком, проведение алюминотермического восстановления.

Данный способ позволяет перерабатывать металлоабразивные отходы шлифования сплавов, но не адаптирован к магнитотвердым сплавам и не обеспечивает необходимой чистоты сплава по углероду и неметаллическим включениям, оказывающим вредное влияние на магнитные свойства и структуру магнитотвердых сплавов.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения содержания углерода и неметаллических включений в магнитных кобальтсодержащих и никельсодержащих сплавах.

Поставленная цель достигается тем, что окислительный обжиг металлоабразивных отходов проводят при температуре 900-1100oC в две стадии, между которыми отходы подвергают помолу до фракции не более 300 мкм и магнитной сепарации. После этого отходы смешивают со шлакообразующими компонентами и алюминиевым порошком, загружают в металлические или керамические реакционные емкости, нагревают до 300-500oC и проводят алюминотермическое восстановление.

На первой стадии окислительного обжига происходит активное окисление входящих в состав сплава элементов: алюминия, титана, ниобия, а также присутствующего в металлоабразивных отходах углерода, который попадает туда главным образом из смазывающе-охлаждающих жидкостей, содержащих масла. Окисляются также железо, кобальт, никель и медь. Однако происходящие при выгорании органических веществ процессы спекания снижают интенсивность окисления и препятствуют удалению углерода из отходов.

Помол спекшихся отходов увеличивает поверхность соприкосновения частиц отходов с кислородом и процессы окисления на второй стадии окислительного обжига идут значительно более интенсивно. Это позволяет снизить содержание углерода в отходах до 0,03 - 0,05% и максимально окислить все входящие в состав сплава элементы.

Магнитная сепарация помолотых отходов позволяет снизить в них содержание частиц корунда с 50% до 3-5%.

Обожженные и отсепарированные порошкообразные шлифотходы смешивают с шлакообразующими компонентами и с алюминиевым порошком. Известь совместно с образующими при восстановлении оксидами алюминия образуют легкоподвижный шлак. Проходя через этот шлак, капли жидкого металла очищаются от неметаллических включений.

Для проведения алюминотермического восстановления готовую реакционную смесь насыпают в реакционные емкости, нагревают до 300-500oC и поджигают.

В ходе реакции порошок алюминия восстанавливает железо, кобальт, никель и медь из их окислов. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла. Образующийся при этом оксид алюминия, а также уже имеющиеся в смеси оксиды алюминия, титана и ниобия вступают во взаимодействие со шлакообразующими компонентами и образуют жидкоподвижный шлак. Капли жидкого металла проходят через слой шлака и скапливаются на дне реакционной емкости, образуя слиток. Шлак оказывается на поверхности жидкого металла. Нагрев смеси перед началом реакции до 300-500oC позволяет шлаку сохранить жидкоподвижность до полного выхода из него металла и газов, выделяющихся при затвердевании слитка. Способ обеспечивает полное извлечение железа, кобальта, никеля и меди из металлоабразивных отходов, содержание углерода в сплаве не более 0,05% по массе и снижение индекса загрязненности сплава неметаллическими включениями по сравнению с прототипом на 10-15%.

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИККАТИВОВ ИЗ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

гидрометаллургический утилизация отход сиккатив

Развитие промышленности неуклонно ведет к значительному увеличению образующихся отходов. Эти отходы повышают расходные коэффициенты сырья на тонну товарной продукции, а попадая в биосферу, загрязняют и отравляют ее. В связи с этим выявляются несколько проблем утилизации отходов: экономическая, экологическая и социальная, которые взаимосвязаны.

Проблема охраны окружающей среды может быть решена двумя путями: переходом предприятий на малоотходные и безотходные технологии и комплексной переработкой образующихся отходов. В последнем случае необходимо создать условия, чтобы образующиеся отходы могли быть превращены в товарную продукцию или сырье для создания новой продукции. В промышленности органического синтеза стоимость сырья достигает 90-95% от стоимости готовой продукции, поэтому для улучшения технико-экономических характеристик основного процесса важно найти квалифицированное использование отходов. Переработка отходов должна стать самостоятельной отраслью химической технологии. Она требует дополнительных затрат, которые в некоторых случаях могут компенсироваться за счет стоимости реализуемого товарного продукта, полученного из отхода. В этом случае улучшаются технико-экономические показатели основного производства [1].

Очевидно, что каждое мероприятие, осуществляемое в промышленности с целью сокращения и ликвидации отходов, является составляющим элементом создания безотходной технологии.

В данной работе рассматриваются вопросы использования отходов производства электрохимического осаждения никеля, содержащих водные растворы солей никеля, такие как нитрат и ацетат никеля, в качестве сырья для производства сиккативов.

Сиккативы -- это соли монокарбоновых кислот (мыла). Они служат катализаторами процесса аутоокислительной полимеризации растительных масел, продуктов их обработки и модификации, а также маслосодержащих пленкообразующих веществ, катализаторами отверждения ненасыщенных полиэфиров, полиуретанов и других олигомеров.

Свойства применяемого сиккатива оказывают значительное влияние на механизм аутоокислительного превращения маслосодержащих материалов. В свою очередь свойства самих сиккативов сильно зависят от применяемых для их получения материалов, а также от способов их синтеза.

Сиккативы классифицируют по химическому составу, по способу получения и механизму действия. По химическому составу сиккативы различают в зависимости от содержания в них металла и солеобразующей кислоты. Наиболее распространены сиккативы, содержащие свинец, марганец, кобальт, и менее -- содержащие кальций, цинк, железо, стронций и др. Соответственно различают свинцовые, марганцевые, кобальтовые и другие сиккативы.

Сиккативы могут содержать один активный металл (монометаллические) или несколько металлов (полиметаллические). Примерами полиметаллических сиккативов являются свинцово-марганцевые, свинцово-марганцево-кобальтовые, свинцово-марганцево-кальциевые и т. п.

В зависимости от входящей в состав сиккативов органической кислоты различают нафтенаты -- соли нафтеновых кислот, линолеаты - соли жирных кислот льняного масла, резинаты - соли смоляных кислот канифоли (в основном абиетиновой), таллаты - соли жирных кислот таллового масла, октаты - соли 2-этилгексановой (октановой) кислоты.

Нафтенаты, линолеаты и резинаты свинца, марганца, кобальта, никеля и указанных металлов в различных сочетаниях легко растворяются в маслах при нагревании (120--150 °С), а также в растворителях.

Осажденные нафтенаты имеют более светлый цвет и отличаются более постоянным содержанием активного металла по сравнению с плавлеными сиккативами. Линолеатные сиккативы сообщают маслосодержащим пленкообразующим веществам более высокую эластичность, но меньший глянец, чем резинатные сиккативы [2].

В данной работе объектом исследования служил в качестве монокарбоновых кислот олеиновая кислота [3].

Также объектом исследования в качестве растворов солей сиккативирующего металла служил отход производства электрохимического осаждения никеля. Эти отходы представляют собой жидкости светло-зеленого цвета.

Синтез сиккатива проводят в присутствии углеводородных растворителей. В данной работе применялись следующие компоненты: гексан, уайт-спирит, нефрас С₄ 150/200.

Как уже было сказано выше, при получении сиккатива методом осаждения проводят две стадии: омыления и замещения. На I стадии омыления обычно используют натриевую или калиевую щелочи. Они равноценны, но натриевая щелочь значительно дешевле, причем на омыление ее расходуется в 3-3,5 раза меньше, чем калиевой. Поэтому в выборе щелочи играет роль только экономическая целесообразность. При отсутствии дефицита лучший компонент - натриевая щелочь. В процессе омыления применяют раствор щелочи низкой концентрации - наиболее оптимальная концентрация - 5 %масс. Раствор данной концентрации можно приготовить как из кристаллической щелочи, так и из более концентрированного раствора по правилу креста.

На первой стадии омыления олеиновой кислоты в общем виде протекает следующая реакция:

R-COOH + NaOH(KOH) R-COONa (К) + Н₂О

Процесс омыления олеиновой кислоты проводили следующим образом. В стеклянный реактор с мешалкой объемом 250 мл подавали 40 г олеиновой кислоты, которую при перемешивании нагревали до 90 °С и к нагретой олеиновой кислоте по частям добавляли 5%-ный водный раствор NаОН. Реакцию омыления проводили при перемешивании при температуре 80-90 °С. Продолжительность процесса омыления составляло примерно 2 часа. Окончание реакции омыления определяли по рН реакционной массы. Величина рН должна была составлять 7-8 ед. Самое важное в проведении реакции омыления - не допустить излишней щелочности полученной реакционной массы, так как это приводит к образованию основных солей, которые нерастворимы в маслах. В свою очередь это пагубно влияет на свойства получаемых пленок пленкообразующего вещества, ведя к их растрескиванию и матовости.

II стадия замещения. Полученное на первой стадии мыло - густая вязкая масса - транспортировать сложно, и поэтому нами было предложено П стадию проводить в том же реакторе. Реакционная масса представляла собой смесь горячего мыла и воды, которая была использована для разбавления щелочей и которая образовывалась в процессе омыления. Необходимо отметить, что температура в реакторе на протяжении всех двух стадий не должна снижаться ниже 80 °С и подниматься выше 100 °С. Указанный температурный режим 80-90 °С обеспечивает нормальное протекание обеих стадий технологического процесса. Повышение температуры выше 100 °С не попускается, для предотвращения закипания достаточно большого объема воды в реакторе с последующим выбросом реакционной массы.

II стадия предусматривает замещение щелочного металла в мыле на сиккативирующий металл и получение сиккатива в растворе. Для этого в реактор при температуре 80-90 °С и работающей мешалке подавалось рассчитанное количество соли сиккативирующего металла. Реакция замещения выглядит следующим образом:

2RCOONa + NiSO₄ (RCOO)₂Ni + Na₂SO₄

Для экстракции полученного сиккатива из водного раствора к нему добавляли любой из сказанных углеводородных растворителей: гексан, уайт-спирит, нефрас. Реакционную массу перемешивали примерно 30 мин, а затем давали системе отстояться. После добавления растворителя образовывалось два слоя: верхний - раствор сиккатива в углеводородном растворителе (темно-зеленого цвета), нижний - водный раствор соли натрия с примесями (бесцветный или светло-желтого цвета). Нижний маточный раствор постепенно сливали. Количество растворителя рассчитывалось, исходя из требуемого содержания металла в растворе сиккатива (обычно 1,3-2,0 %масс. металла в растворителе).

Таким образом, использование отходов производства - растворов солей никеля после электрохимического осаждения последнего - позволяет значительно снизить стоимость ЛКМ, расширить сырьевую базу получения сиккативов, а также способствует улучшению экологической обстановки в районе химических и нефтехимических предприятий.

Глава 4. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ

Изобретение относится к области металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к переработке свернутых медных никельсодержащих шлаков. Способ переработки медных никельсодержащих шлаков включает дробление, измельчение, магнитную сепарацию, получение магнитного и немагнитного продуктов, классификацию немагнитного продукта по фракциям и дальнейшую их переработку. Полученный магнитный продукт подвергают двухстадиальному выщелачиванию с получением на первой стадии никель-кобальтовых растворов и нерастворимого остатка, который подвергают вторичному выщелачиванию совместно с немагнитным продуктом фракции -6 мм при интенсивной аэрации с получением медных растворов, выщелачивание проводят растворами, содержащими свободную серную кислоту, при рН не более 3,5 и температуре раствора 50-80°С. Аэрацию осуществляют при расходе воздуха 5-8 нм3/ч на 1 нм3 раствора, обеспечивается селективное отделение меди от никеля, кобальта и железа, а также получение никель-кобальтовых и медных растворов для гидрометаллургии никеля, кобальта и меди.

Известен способ переработки сухого медного никельсодержащего конвертерного шлака (Мечев В.В., Конвертирование никельсодержащих медных штейновю - М. : Металлургия, 1973, с.9), включающий плавку шлака совместно медно-никелевым штейном в процессе его конвертирования на медно-никелевый файнштейн. По данному способу в результате сульфидирования из медного шлака в штейн извлекается медь, никель и кобальт, а железо переходит в конвертерные шлаки.

Известный способ не решает задачи отделения меди от никеля и кобальта с целью их раздельной переработки в медной и никелевой ветвях производства и приводит к ухудшению качества файнштейнов из-за увеличения содержания в них меди. Кроме того, способ характеризуется низкими показателями извлечения кобальта, высокими эксплуатационными затратами, многопередельностью технологической схемы и возвратом большого количества меди, никеля и кобальта для повторной переработки на никелевый и медный концентраты.

Известен способ переработки свернутого медного никельсодержащего конвертерного шлака (Сухарев С.В., Князев М.В. М.В., Альтерман Л.С. Промывка сухого свернутого шлака богатым медным никельсодержащим штейном на НГМК, Цветные металлы, 1989, N 1, c. 47), включающий плавку шлака совместно с медным никельсодержащим штейном в процессе его конвертирования на черновую медь. В результате сульфидорования из медного шлака в никельсодержащий медный штейн извлекается часть меди, а другая ее часть, а также никель, кобальт и железо переходят в медные конвертерные шлаки.

Известный способ только частично решает задачу отделения меди от никеля и кобальта с целью их раздельной переработки в медной и никелевой ветви производства. Способ характеризуется низкими показателями по извлечению никеля и кобальта, многопередельностью схемы, значительными затратами на переработку шлаков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ раздельной переработки свернутых медных никельсодержащих шлаков (Ежов Е.И., Огородникова Л.А., Сиркис А.Л., Желдыбин О.И., Емелина Л.Н. Разработка и внедрение ресурсосберегающих процессов в никель-кобальтовом производстве, сб. науч. трудов, Гипроникель, Ленинград, 1988, с.62), включающий крупное и среднее дробление, измельчение, магнитную сепарацию, получение магнитного и немагнитного продуктов, извлечение меди в немагнитный продукт, а никеля, кобальта и железа в магнитный продукт, классификацию по крупности немагнитной фракции шлака, плавку крупной части (фракция +6 мм) и мелкой части (фракция -6 мм) после ее окомкования на черновую медь с медным штейном, и плавку магнитного продукта после окомкования с медно-никелевым штейном.

К недостаткам известного способа относится низкое извлечение кобальта и никеля, многопередельность схемы и высокие затраты на переработку, значительный объем возврата никеля, кобальта и меди с магнитной фракцией в медно-никелевый штейн на повторную переработку.

Предлагаемый нами способ решает следующую техническую задачу; повышение извлечения цветных металлов, селективное отделение меди от никеля и кобальта, получение никель-кобальтовых растворов для электроэкстракции меди, снижение затрат на переработку медных шлаков, упрощение технологической схемы.

В производстве меди из медных сульфидных концентратов от флотационного разделения медно-никелевых файнштейнов медные никельсодержащие шлаки образуются при конвертировании медных штейнов или сернистой меди (с содержанием серы 1,5 - 3%) на черновую медь. Медные шлаки содержат, %: никель 12 - 18, медь 31 - 36, кобальт 0,16 - 0,2, железо 16 - 25 (или 0,5 - 2,0% при конвертировании сернистой меди с содержанием серы 1,5 - 3,5%). Выход шлаков от черновой меди по массе составляет до 30%.

Способ раздельной переработки шлаков, выработанный в качестве прототипа, включает получение трех составляющих: немагнитного продукта фракции +6 мм, немагнитного продукта фракции 0 - 6 мм и магнитного продукта фракции -2 мм. Распределение меди в данные продукты соответственно: до 8%; 40 - 70%; 22 - 52%;. На распределение металлов влияет неоднородность состава шлака, скорость его охлаждения, крупность частиц шлака после измельчения, режимные параметры технологии конвертирования. Медь в шлаке 78 - 85% находится в виде металлических сростков - "корольков" и на 14 - 20% в виде оксидных соединений, связанных с оксидами никеля, железа и кобальта, и 0,5 - 2,0% в виде сульфидных соединений. Никель, кобальт и железо в шлаке на 95 - 98% находятся в виде сложных оксидных образований. Содержание сульфидных минералов в шлаке не более 2%, количество шлакообразующих оксидов SiO2, Al2O3, CaO и MgO обычно не превышает 6%.

В немагнитной части шлака медь находится преимущественно в виде металлических сростков - "корольков". Крупная немагнитная часть шлака фракции +6 мм по химическому составу приближения к черной меди. В немагнитной части шлака фракции 0 - 6 мм никеля содержится до 10%.

В магнитной части шлака медь находится в двух формах: металлической не менее 70% и оксидной до 30% и сульфидной не более 0,5 - 2,0%. Никель, кобальт, железо в форме оксидных соединений, растворимых и не растворимых в серной кислоте.

Предложенный способ переработки медных никельсодержащих шлаков, включает дробление, измельчение, магнитную сепарацию, получение магнитного и немагнитного продуктов, классификацию немагнитного продукта по фракциям и дальнейшую их переработку, отличается тем, что магнитный продукт подвергают двухстадиальному выщелачиванию с получением на первой стадии никель-кобальтовых растворов и нерастворимого остатка, который подвергают вторичному выщелачиванию совместно с немагнитным продуктом фракции -6 мм при интенсивной аэрации с получением медных растворов, выщелачивание проводят растворами, содержащими свободную серную кислоту, при pH не более 3,5 и температуре раствора 50 - 80oC. Аэрацию осуществляют при расходе воздуха 5 - 8 нм3/ч на 1 нм3.

Рациональной температурой процесса выщелачивания определен диапазон температур 50 - 80oC, который по верхнему пределу обеспечивает в кислотой среде удовлетворительный износ реактора, ограничивает испарение растворов и образование аэрозолей. Снижение температуры ниже 50oC вызывает замедление процесса выщелачивания, причем как растворимых в серной кислоте соединений никеля, кобальта и железа, так и меди при аэрации раствора воздухом.

Кислотность процесса выщелачивания должна быть не более 3,5, т.к. при снижении кислотности происходит образование взвесей гидрозакиси никеля и железа, которые плохо фильтруются.

Процесс осуществляют следующим образом. Выщелачивание магнитного и немагнитного продуктов фракции -6 мм ведут в реакторе с подогревом, при атмосфере давлении и работающей вытяжной вентиляции, при постоянном перемешивании пульпы. Сернокислый раствор, содержащий свободную серную кислоту, закачивают в реактор, подогревают до 50 - 80oC, включают мешалку и загружают магнитную фракцию шлака в количестве, достаточном для нейтрализации серной кислоты из расчета перевода в раствор 30 - 45% никеля, кобальта, железа и 20 - 35% меди и завершении процесса при pH не более 3,5. Селективность отделения никеля, кобальта и железа от меди, содержащейся в магнитном продукте, обеспечивается тем, что в раствор переходят кислоторастворимые оксидные соединения никеля, кобальта, железа. Медь, находящаяся в магнитном продукте на 85 - 95% в виде металлической фазы, при отсутствии окислителя (аэрации) растворяется ограничено. Окончание процесса выщелачивания магнитного продукта определяется по уменьшению скорости срабатывания серной кислоты, измеряемой в граммах на литр раствора в единицу времени, которая по окончанию выщелачивания уменьшается в 8 - 10 раз по сравнению с началом выщелачивания. Полученный никель-кобальтовый раствор отфильтровывают и обезмеживают известными способами, например, экстракцией или электроэкстракцией меди с нерастворимым анодом или цементацией никелевым порошком. Очищенный никель-кобальтовый раствор с содержанием меди до 3 г/л направляют в гидрометаллургическое никелевое производство.

Нерастворимый остаток, полученный после первой стадии растворения магнитного продукта, содержащий кислотонерастворимые соединения никеля, кобальта и железа и металлическую медь, загружают совместно с немагнитным продуктом фракции -6 мм в следующий реактор на вторую стадию растворения. Предварительно в реактор заливается сернокислый раствор, содержащий свободную серную кислоту, раствор подогревается до температуры 50 - 80oC. Загрузка продуктов ведется при интенсивной аэрации раствора при расходе воздуха 5 - 8 нм3/ч на нм3 раствора. В ходе выщелачивания в раствор селективно переходит медь. Процесс ведут при pH не более 3,5 с переводом в раствор 95 - 98% меди из остатка первой стадии выщелачивания и из немагнитного продукта шлака. Окончание процесса контролируют по уменьшению скорости срабатывания серной кислоты. Полученный медный раствор с содержанием меди 45 - 55 г/л и примесей никеля, кобальта и железа суммарно не более 5 г/л направляют в гидрометаллургическое медное производство.

Нерастворимый остаток второй стадии выщелачивания, содержащий в основном оксидные соединения никеля, кобальта и железа и, как примесь, порядка 5% меди, направляют в никелевое рафинировочное производство на восстановление (или после сушки на плавку анодов для электролитического производства никеля).

Предлагаемый способ обеспечивает извлечение меди в растворы до 95 - 98%. Никель, кобальт, железо извлекаются на 25 - 45% в никель-кобальтовые растворы и на 55 - 75% в твердый остаток.

Таким образом, предлагаемый способ переработки медных никельсодержащих шлаков обеспечивает селективное отделение меди от никеля, кобальта и железа, а также получение никель-кобальтовых и медных растворов для гидрометаллургии никеля и кобальта и меди.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю.М. Петыхин, Л.В. Концова. Отходы нефтехимических производств - сырье для синтетических продуктов. Тематич. обзор.-М.: ЦНИИТЭНефтехим, №6, 1991. 72 с.

2. Орлова О.В., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок: Учебник для техникумов. - М., Химия, 1990. - 384 с.; ил.

3. Способ получения сиккатива. Патент РФ 2175663 МКИ С09F9/00/Гиниятуллин Н.Г., Хазиев К.К., Сафиуллин Р.Ш., Елизаров Д.В. - №99110795/04; Заяв. 25.05.1999; Опубл. 10.11.2001.

Размещено на Allbest.ru