СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ НИКЕЛЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
METHOD FOR PROCESSING SULPHIDE NICKEL CONCENTRATES

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности никеля, и может быть использовано для переработки сульфидного никелевого сырья, в том числе руд и концентратов, не содержащих в качестве примесей медь с получением чистых металлов или их солей.
Известен способ переработки сульфидных медных концентратов (предложенный для концентратов месторождения Эрдэнэт), включающий обжиг концентрата с NaCl при температурах 450-500°C, двухстадийное выщелачивание огарка серной кислотой и экстракцию-реэкстракцию меди с последующей электроэкстракцией, что позволяет достигать извлечения меди 95% (Медведев А.С., Со Ту, Хамхаш А., Гостеева Н.В., Птицын A.M. Вариант переработки сульфидного медного концентрата комбинированным методом, Цветные металлы, №1, 2010 г.).
Известен способ переработки сульфидных медных концентратов (предложенный для концентратов месторождения Удокан), включающий обжиг концентрата с KCl при температуре 450°C, выщелачивание продукта обжига водой и двухстадийное выщелачивание образующегося гидратного кека серной кислотой с получением в качестве конечных продуктов медного купороса и калийного удобрения (Медведев, А.С., Со Ту, Птицын A.M. Комбинированная технология переработки удоканского сульфидного медного концентрата // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2012. - №2. - С. 17-20.).
Недостатком двух вышеуказанных способов является то, что они применимы только к медным концентратам.
Известен способ переработки сульфидных никелевых файнштейнов, включающий двухстадийный окислительный обжиг при температурах 900-1200°C с промежуточным сульфат-хлорирующим обжигом при температуре 750-800°C при подшихтовке небольшого количества сильвинита, а для образования водорастворимых хлоридов и сульфатов меди и кобальта после первого окислительного обжига в огарке оставляют 1-3% серы. При этом никель не сульфатизируется и не хлорируется. Огарок сульфат-хлорирующего обжига направляют на выщелачивание сначала водой, а затем слабым раствором серной кислоты, в результате чего в раствор извлекается до 80% меди и до 30% кобальта, а никель остается в кеке, который направляют на вторую стадию окислительного обжига (Комплексная переработка медно-никелевого сырья, А.В. Ванюков, Н.И. Уткин.: Учебник для вузов. Челябинск, Металлургия, Челябинское отделение, 1988, 432 с.).
Недостатком способа является узкая область применения (только для никелевых файнштейнов) и его многостадийность.
Наиболее близким по технической сущности является способ переработки никелевого сырья (Патент RU 2533294 С1, опубликован 20.11.2014, бюл. №32), включающий смешивание исходного сырья с хлоридом натрия NaCl в соотношении 1:1-5-1:2 по массе, обжиг при температурах 350-400°C в течение 1,5-2 часа в трубчатой или муфельной печи при доступе кислорода воздуха, выщелачивание полученного огарка водой с переходом в раствор меди, кобальта и никеля.
Недостатком прототипа является то, что он подходит только для высокомедистых никелевых концентратов. При использовании указанного способа для переработки никелевых концентратов, не содержащих в качестве примеси медь (или содержащих медь в незначительных количествах - до 0,5%), извлечение никеля в воду из огарка не превышает 20%.
Технический результат предлагаемого способа направлен на упрощение известных технологий и создание экологически эффективной технологии переработки сульфидного никелевого концентрата с низким содержанием меди, позволяющей максимально полно переводить никель в водорастворимую форму и выщелачивать его водой, исключив или существенно сократив при этом выделение диоксида серы в атмосферу. При этом извлечение никеля в воду не менее 80%, меди - не менее 90%.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки сульфидного никелевого сырья на обжиг с хлоридом натрия направляют не сульфидный никелевый концентрат (или другое сырье), а смесь сульфидных никелевого и медного концентратов, которую также предварительно тщательно смешивают с хлоридом натрия в соотношении 1:0,5÷1:2 по массе (в зависимости от состава никелевого концентрата), а обжиг также ведут при температурах 350-400°C в течение 1,5-2 часа в трубчатой или муфельной печи при хорошем доступе воздуха. Выщелачивание огарка ведут водой при температурах до 100°C.
Способ осуществляется следующим образом. Сульфидный никелевый концентрат перемешивали с хлоридом натрия и сульфидным медным концентратом, меняя массовое соотношение меди к никелю. Шихту загружали в трубчатую печь и обжигали в присутствии кислорода воздуха. Полученный огарок подвергли водному выщелачиванию.
На фигуре 1 представлена зависимость извлечения никеля в воду при выщелачивании огарков различных концентратов (температура выщелачивания 90°C, продолжительность 1,5 ч, Т:Ж=1:7) от температуры обжига (продолжительность 1,5 ч, расход NaCl - 80% от массы концентрата). Видно, что для концентрата с высоким содержанием меди (массовое соотношение меди к никелю ~1:2,2) удается достичь извлечения никеля из спека ~90% при оптимальной температуре обжига. Для низкомедистого концентрата (массовое соотношение меди к никелю ~1:31) таких высоких извлечений достичь не удается.
На фигуре 2 представлена зависимость извлечения никеля в воду при выщелачивании огарков, полученных при обжиге концентратов с различным содержанием никеля и меди (температура выщелачивания 90°C, продолжительность выщелачивания 1,5 ч, Т:Ж=1:7, продолжительность обжига 1,5 ч, температура обжига 400°C, расход NaCl - 80% от массы концентрата) и извлечения никеля при водном выщелачивании огарка от соотношения Cu/Ni в обжигаемой смеси, которую получали путем добавления к Концентрату 3 (см. фиг. 1) различного количества сульфидного медного концентрата. При обжиге чистого Концентрата 3 с хлоридом натрия и незначительных добавках сульфидного медного концентрата извлечение никеля не превышает 20%. При массовом соотношении Cu/Ni от 0,5 до 2,5 извлечение никеля из огарка находится в пределах 40-55%, при массовом соотношении Cu/Ni больше 3 извлечение никеля в воду превышает 80%.
Таким образом, показана возможность переработки сульфидного никелевого концентрата с низким содержанием меди при помощи низкотемпературного обжига с хлоридом натрия путем подшихтовки в обжигаемую смесь сульфидного медного концентрата.
Следует отметить, что извлечение меди из огарка в воду также высокое - на уровне 90-95%. Кроме того, при корректировке pH полученного раствора до 6-7 никель остается в растворе, а медь остается в кеке. Таким образом можно разделять медь и никель.
Пример 1. В качестве исходного сырья использован сульфидный никелевый концентрат следующего состава, масс. %: Ni - 10,11; Cu - 0,32; Co - 0,34; Fe - 30,13; S - 13,91. Первоначально навеску шихты, состоящую из сульфидного никелевого концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении 1:0,8 соответственно, подвергли низкотемпературному обжигу при температуре 400°C в присутствии кислорода воздуха в течение 1,5 часа. Полученный огарок выщелачивали водой 1,5 часа при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило 15%. Вышеуказанных условий недостаточно для образования водорастворимого сульфата (и, возможно, хлорида) никеля при условиях обжига.
Пример 2. В качестве исходного сырья использован сульфидный никелевый концентрат следующего состава, масс. %: Ni - 10,11; Cu - 0,32; Со - 0,34; Fe - 30,13; S - 13,91 и сульфидный медный концентрат следующего состава, масс. %: Cu - 23,78; Fe - 6,61; S - 7,22. Первоначально навеску шихты, состоящую из сульфидного никелевого концентрата, сульфидного медного концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении 0,8:0,2:0,8 соответственно (то есть сохранен расход NaCl, равный 80% от массы смеси концентратов, а соотношение между никелевым и медным концентратом равно 4:1, что позволило добиться массового соотношения Cu:Ni в смеси - 0,62), подвергли низкотемпературному обжигу при температуре 400°C в присутствии кислорода воздуха в течение 1,5 часа. Полученный огарок выщелачивали водой 1,5 часа при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило 40%, что показывает катализующее влияние медного концентрата на образование водорастворимых соединений никеля при обжиге с хлоридом натрия. Извлечение меди при водном выщелачивании огарка составило 92%.
Пример 3. В качестве исходного сырья использован сульфидный никелевый концентрат следующего состава, масс. %: Ni - 10,11; Cu - 0,32; Co - 0,34; Fe - 30,13; S - 13,91 и сульфидный медный концентрат следующего состава, масс. %: Cu - 23,78; Fe - 6,61; S - 7,22. Первоначально навеску шихты, состоящую из сульфидного никелевого концентрата, сульфидного медного концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении 2:3:4 соответственно (то есть сохранен расход NaCl, равный 80% от массы смеси концентратов, а соотношение между никелевым и медным концентратом равно 2:3, что позволило добиться массового соотношения Cu:Ni в смеси - 3,56), подвергли низкотемпературному обжигу при температуре 400°C в присутствии кислорода воздуха в течение 1,5 часа. Полученный огарок выщелачивали водой 1,5 часа при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило 85%, извлечение меди при водном выщелачивании огарка составило 94%, что показывает возможность переработки низкомедистых сульфидных никелевых концентратов совместно с медными указанным способом.
Пример 4. В качестве исходного сырья использован сульфидный никелевый концентрат следующего состава, масс. %: Ni - 10,11; Cu - 0,32; Со - 0,34; Fe - 30,13; S - 13,91 и сульфидный медный концентрат следующего состава, масс. %: Cu - 23,78; Fe - 6,61; S - 7,22. Первоначально навеску шихты, состоящую из сульфидного никелевого концентрата, сульфидного медного концентрата и хлорида натрия, смешанных в массовом соотношении 1:4:4 соответственно (то есть сохранен расход NaCl, равный 80% от массы смеси концентратов, а соотношение между никелевым и медным концентратом равно 1:4, что позволило добиться массового соотношения Cu:Ni в смеси - 9,44), подвергли низкотемпературному обжигу при температуре 400°C в присутствии кислорода воздуха в течение 1,5 часа. Полученный огарок выщелачивали водой 1,5 часа при температуре 90°C и Т:Ж=1:7. Извлечение никеля в раствор составило 81%, извлечение меди при водном выщелачивании огарка составило 94%. Таким образом, показано, что существенное увеличение массового соотношения Cu:Ni не приводит к приросту извлечения никеля, которое остается на уровне 80-85%.