RS59334B1 - Luženje blagom kiselinom nikla i kobalta iz siromašne rude nikla koja sadrži i gvožđe - Google Patents

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Pronalazak se odnosi na metode za izdvajanje nikla i kobalta iz siromašnih ruda, uključujući metode delovanja kiseline sa niskim nivoom koncentracije, u dužem vremenskom periodu, da bi se sprovelo luženje nikla i kobalta iz siromašnih ruda koje takođe sadrže i gvožđe.

POZADINA PRONALASKA

[0002] Lateriti rude nikla su oksidacione ili su oksidirane rude koje se obično javljaju u tropskim oblastima gde je postojala prilika za mineralošku transformaciju iz prvobitnog ležišta minerala u kasniji oblik. Očekuje se da će lateriti nikla biti sve veći izvor nikla na svetskom tržištu zbog neadekvatnih resursa ležišta nikl sulfida.

[0003] Naslage laterita nikla u širokoj meri se razvrstavaju u dve kategorije, naslage limonit laterita i naslage saprolit laterita. Naslage limonita sadrže nikl koji se nalazi uglavnom unutar minerala oksi-hidroksida gvožđa koji se naziva i goetit. Izdvajanje nikla iz ovih limonitnih ruda obično zahteva tretiranje cele rude hidrometalurgijom (mada je u nekim slučajevima moguća i fizička nadogradnja), najčešće posle početnog pirometalurškog tretmana. Direktni hidrometalurgijski postupak, kojI se uglavnom primenjuje, je luženje kiselinama pod visokim pritiskom (HPAL). U ovom uglavnom se vrši luženje limonita u autoklavama sumpornom kiselinom, na temperaturnom režimu od približno 245° C do 270° C, da bi se rastvorio goetit i ponovo istaložio hematit. Nikl i kobalt koji su sadržani u mineralu goetitu oslobađaju se tokom luženja kiselinom pod visokim pritiskom i zatim se izdvajaju iz rastvora nakon odvajanja čvrstih ostataka iz rastvora, prečišćavanja rastvora i izdvajanja proizvoda od nikla (na primer, ploče metala od nikla, metal nikla ili nikl oksid u prahu, mešani talog hidroksida ili mešani talog sulfida). Alternativni postupak je Caron-ov proces, u kome se prvo limonit podvrgava procesu redukcionog pečenja, kako bi došlo do prekristalizacije goetita u hematit i redukcije nikla, kobalta i nešto gvožđa u metalno stanje. Kalcin iz procesa redukcionog pečenja se zatim, posle oksidacije podvrgava postupku luženja u rastvoru amonijak-amonijum karbonata, da bi se na taj način rastvarali nikl i kobalt. Iz rastvora se zatim vrši izdvajanje metala nikla i kobalta.

[0004] Saprolitne naslage lateita sadrže osnovne minerale koji su koncentrovani u magnezijum silikatima. Magnezijum silikati troše prekomerne količine kiseline u procesu HPAL. Caron-ov postupak se može koristiti za saprolite, ali izdvajanje je uglavnom slabo. Obično se topljenje primenjuje na saprolitima za dobijanje proizvoda Fe-Ni (fero nikla) ili Ni-Co-S smesa. Proizvod fero nikla može se koristiti za izradu nerđajućeg čelika, a iz smese nikl kobalt sumpora može se, posle procesa prerade dobiti metal nikl i kobalt.

[0005] Generalno, procesi koji uključuju sulfatizaciju zahtevaju upotrebu vodene ili koncentrovane sumporne kiseline ili se mogu izvesti sa sumpornim gasovima (sumpor dioksidom i sumpor trioksidom) kao sulfatnim agensom (Canterford, JH (1975), "The Treatment of Nickelferous Laterites", Minerals Sci. i Eng.7: 3-17 (Canterford)). Alternativno, sumporna kiselina se može proizvesti "in situ" oksidacijom sumpora, pirita ili drugih metalnih sulfida (CA922.903). Ovaj hemijski proces kombinuje visoku temperaturu oksidacije sulfida sa visokim temperaturama luženja lateritnih ruda. U mnogim slučajevima, alkoholne kiseline koje se dobijaju u toku procesa sulfacije, su visoko zagađene, pa shodno tome postoji veliki broj postupaka za izdvajanje koji se mogu koristiti za odvajanje nikla i kobalta ili za uklanjanje zagađenih komponenti. Na primer, rastvoreno gvožđe može se ukloniti korišćenjem procesa jarosita ili goetita. Ostali postupci uključuju selektivnu cementaciju nikla pomoću gvožđa ili selektivno taloženje visokokvalitetnog sulfidnog proizvoda korišćenjem aktiviranog pirotida.

[0006] Takođe su poznati procesi luženja lateritra u atmosferskim uslovima. Upotreba posude autoklave za visoke temperature i visoke pritiske može se, na primer, izbeći ukoliko se koristi proces "pug roasting", u kome se kiselina dodaje direktno u masu laterita koja je predviđena za pečenje (Canterford). Međutim, zabeleženo je da kiselinsko luženje pod uslovima smanjene količine tečnosti, pri atmosferskom pritisku, stvara zagađenu tečnost. Pored toga, visoke koncentracije kiselina i produženo vreme luženja primenjeno u primerima, praćeno je visokim nivoima izdvajanja sadržanog nikla i kobalta (Canterford). Jedan problem kod ovog procesa je stvaranje otpadnih zagađenih tečnosti koje mogu biti teške za prečišćavanje. Na primer, posle izdvajanja nikla i kobalta, može doći do stvaranja rastvora kiselog feritnog sulfata, a odlaganje ove tečnosti može biti problematično (Canterford).

[0007] U postupku luženja u atmosferskim uslovima, kao što je na primer prikazano u dokumentu US 6261527, reakcije luženja za luženje limonita mogu se prikazati na sledeći način:

2 FeO(OH) 3 H2SO4= Fe2(SO4)3+ 4H2O

NiO H2SO4= NiSO4+ H2O

CoO H2SO4= CoSO4+ H2O

MgO H2SO4= MgSO4+ H2O

ZnO H2SO4= ZnSO4+ H2O

CuO H2SO4= CuSO4+ H2O

Al2O3+ 3 H2SO4= Al2(SO4)3+ 3 H2O

Cr2O3+ 3 H2SO4= Cr2(SO4)3+ 3 H2O

MnO H2SO4= MnSO4+ H2O

MnO2+ SO2= MnSO4

[0008] Luženje limonita u atmosferskim uslovima generalno dovodi do rastvaranja velikih količina gvožđa, aluminijuma i drugih elemenata, zajedno sa niklom i kobaltom, tako da je značajan korak luženje saprolita/taloženje jarosita. Luženjem saprolita troši se višak kiseline i povećava se taloženje taloga jarosita ili goetita.

[0009] Za potrebe prikazivanja reakcija saprolita, "serpentinski" mineral može biti predstavljen kao hidrirani magnezijum silikat Mg3[Si2O5](OH)4. Alkalni katjoni se dodaju kako bi se stvorile vrste za formiranje taloga alunita i jarosita. Za potrebe prikazivanja reakcije, alkalni katjon će se spojiti sa natrijum hloridom (NaCl) i formiraće se natrijum jarosit/alunit. Reakcije saprolita mogu se prikazati na sledeći način:

Mg3[Si2O6](OH)4+ 3 H2SO4= 3 MgSO4+ 2 SiO2+ 5 H2O

3 Fe2(SO4)3+ 2 H2O 2 Mg3[Si2O5](OH)4+ 2 NaCl = 2 NaFe3(SO4)2(OH)6+ 5 MgSO4+ 4 SiO2+ MgCl2

3 Al2(SO4)3+ 2 H2O 2 Mg3[Si205](OH)4+ 2 NaCl= 2 NaAl3(SO4)2(OH)6+ 5 MgSO4+ 4 SiO2+ MgCl2

[0010] Alternativno izvođenje luženja u atmosferskim uslovima, koje obuhvata taloženje goetita, prikazano je u dokumentu (Liu, H. et al. (2004), "Atmospheric Leaching of Laterites with Iron Precipitation as Goethite", Međunarodni Laterit Nikl Simpozijum - 2004, Ed. Imrie, WP i dr., TMS (Warrendale), strana 347-368), gde nije obezbeđen izvor alkalnog katjona koji bi pokrenuo stvaranje jarosita i alunita.

[0011] Dalji alternativni postupci uključuju direktno luženje visoko serpentiniziranih saprolitskih ruda upotrebom sumporne kiseline visoke koncetracije u slatkoj ili morskoj vodi (dokumenti US 6.379.637; US 6.391.089; i Curtook, W. (2004), "Improvement to the Acid Pressure Leaching of Nickel Laterite Ores",) Međunarodni Laterit Nikl Simpozijum - 2004, Ed. Imrie, WP, et al, TMS (Warrendale), strane 325-334).

Još jedan postupak je opisan u dokumentu WO2009/146485 gde se luženje metala kao što su nikl i/ili kobalt iz rude kao što je laterit, izvodi korišćenjem prvog rastvora za luženje koji sadrži mineralne kiseline i organske kiseline kao što je malična kiselina, koja, posle kontakta sa rudom, daljim luženjem daje određenu količinu metala i kao rezultat reakcije, organsku kiselinu.

[0012] Shodno tome, postoji niz postupaka u kojima se primenjuju velike količine kiseline da bi se izvukla velika količina nikla iz laterita ruda nikla.

SUŠTINA PRONALASKA

[0013] Pronalazak obezbeđuje postupke u kojima se koriste relativno niski nivoi koncentracije (razblažene) kiseline da bi se izlužile rude koje sadrže malu količinu nikla, uključujući procese koji obezbeđuju relativno visoke nivoe ekstrakcije nikla i kobalta iz laterita rude nikla, u kombinaciji sa relativno niskim nivoima ekstrakcije gvožđa.

[0014] U jednom aspektu, pronalazak obezbeđuje metode za izdvajanje nikla i/ili kobalta i/ili metala kao nusproizvoda iz siromašne rude, kao što su laterit rude nikla ili ostaci posle primene Caron-ovog procesa. Ovi postupci mogu uključivati podvrgavanje materijala produženom luženju kiselinom uz primenu kiseline sa niskim nivoom koncentracije. Baza se može dodati u lužnu kašu radi neutralizacije zaostale kiselosti u kaši i poboljšanja taloženja metala, kao što su gvožđe, aluminijum i hrom, kao hidroksidi metala. Izlužena ruda (ili tragovi) mogu se odvojiti od rastvora koji ne sadrže gvožđe / aluminijum / hrom radi dobijanja nikla i kobalta, na primer procesom taloženja mešavine hidroksida, taloženja mešavine sulfida, izdvajanja rastvarača/elektrolize ili izdvajanja rastvarača i redukcije vodonikom. U alternativnim rešenjima, lužni talog nakon neutralizacije sa bazom može biti usmeren na postupak izdvajanja "iz kaše", kao što je postupak sa smolom u kaši, tako da se izbegne odvajanje lužnog ostataka rude (tragova rude) od rastvora koji ne sadrži gvožđe / aluminijum / hrom pre postupka izdvajanja nikla i kobalta. Konačni rastvori i/ili isprani ostaci rude (ili tragovi) mogu se podvrgnuti tretmanu radi zaštite životne sredine pre odlaganja.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0015]

Slika 1 je dijagram shema koja prikazuje postupak luženja siromašne rude sa niskim nivoima koncentracije kiseline, koji je praćen delimičnom neutralizacijom taloga sa zagađenim elementima, odvajanjem čvrste materije od tečnosti i ispiranjem ostatka da bi se dobio rastvor koji sadrži nikl i kobalt, izdvajanjem nikla i kobalta i na kraju tretiranjem ostatka radi zaštite životne sredine i otpadnih voda koje se ispuštaju u životnu sredinu;

Slika 2 je dijagram shema koja prikazuje postupak luženja siromašne rude sa niskim nivoima koncentracije kiseline, koji je praćen delimičnom neutralizacijom taloga sa zagađenim elementima, korišćenjem jonoizmenjivačke smole u kaši za izdvajanje nikla i kobalta i ispiranjem izdvojene smole radi dobijanja rastvora koji sadrži nikl i kobalt, izdvajanjem nikla i kobalta i na kraju tretiranjem ostatka radi zaštite životne sredine i otpadnih voda koje se ispuštaju u životnu sredinu;

Slika 3 je dijagram koji prikazuje izdvajanje nikla kao funkciju dodavanja kiseline za luženje uzorka ostataka sirovine iz Caron-ovog procesa; i

Slika 4 je dijagram koji prikazuje specifičnu upotrebu kiseline po jedinici izdvajanja nikla kao funkciju dodavanja kiseline za luženje uzorka ostataka sirovine iz Caron-ovog procesa.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0016] U skladu sa jednim aspektom pronalaska, predviđen je postupak za izdvajanje nikla, kobalta i nusproizvoda drugih metala iz siromašne rude, koji je uopšteno prikazan na Slici 1. Siromašna rude može, na primer, biti laterit rude nikla ili ostatak proizvodnog procesa kao što su ostaci sirovine iz Caron-ovog procesa.

[0017] U vezi sa ovim pronalaskom, izraz "siromašna ruda" može se, na primer, odnositi na saprolitsku rudu koja ima sadržaj nikla koji se kreće u granicama <1,5% Ni, ili <1% Ni. Takve rude se takođe mogu karakterisati koncentracijom Mg od 10% ili više. Alternativna siromašna ruda, na primer iz ostataka sirovine iz Caron-ovog procesa, može imati sadržaj nikla koji se kreće u granicama <0,5% Ni i sadržaj kobalta koji se kreće u granicama <0,2% Co. Uopšteno, siromašne rude su rude koje nije ekonomično tretirati konvencionalnim postupkom topljenja feronikla ili ostatka koji u svom sastavu ima feronikl.

[0018] Ruda se može, na primer, pripremiti kao fino mlevena suspenzija tehnikama miniranja, drobljenja i mlevenja. U slučaju ostataka sirovine iz Caron-ovog procesa, sirovina je uglavnom fino usitnjena i moguće je da neće zahtevati dodatno smanjivanje veličine. Kaša se može, na primer, pripremiti upotrebom slatke vode, slane vode, slankaste vode ili reciklirane vode. U određenim rešenjima, čvrsti sadržaj kaše može, na primer, biti u granicama od oko 2% do oko 65%, ili na nivou gde je dodat minimalni sadržaj vode, a da se pri tome zadrže prihvatljiva reološka svojstva za kašu.

[0019] Ovde prikazani primeri ilustruju rešenja u kojima se pokazalo moguće da se kaša tretira sa malim količinama kiseline, pri čemu se izdvaja prihvatljiva količina nikla i kobalta bez nepotrebno velike potrošnje kiseline. Da bi se obezbedili prihvatljivi uslovi za postizanje takvog izdvajanja, temperatura luženja razblaženom kiselinom može varirati od temperature okoline do blizu tačke ključanja rastvora kiseline; i vreme luženja može varirati od nekoliko sati do nekoliko dana. Način dovođenja u vezu kiseline i kaše može, na primer, biti u konvencionalnom atmosferskom reaktoru sa mešanjem, u kadi, na gomili ili u recirkulirajućem zgušnjivaču. U nekim realizacijama, podlivanje i prelivanje recirkulirajućeg zgušnjivača može, na primer, neprekidno da se obavlja da bi se obezbedio siguran kontakt čvrste i tečne komponente.

[0020] Da bi se olakšalo izdvajanje kobalta, kaši se može dodati reagens tokom luženja. Uklanjanje gvožđa iz rastvora može se olakšati dodavanjem baze i provetravanjem ili dodavanjem kiseonika ili dodavanjem hemijskog oksidansa u suspenziju radi oksidacije feroznog gvožđa (Fe (III)) u feritno gvožđe (Fe (II)), tako da se može se formirati talog koji sadrži gvožđe. Lužna kaša može da sadrži delimično izlužene rude u čvrstom stanju i rastvor koji sadrži rastvoreni nikl, kobalt i razne kontaminirajuće elemente, kao što su gvožđe, aluminijum, silicijum, hrom, cink, magnezijum, mangan ili bakar. U nekim rešenjima, talog se može podvrgnuti delimičnoj neutralizaciji da bi se istaložili kontaminirajući elementi pre koraka izdvajanja nikla. Ovi ostaci u talogu se, na primer, mogu izdvojiti korišćenjem pogodnog izvora baze, kao što su krečnjak, rastvor kreča, magnezija, soda bikarbona, natrijum hidroksid ili bilo koja druga baza. U posmatranim rešenjima, temperatura za delimičnu neutralizaciju može biti u rasponu od temerature okoline, približno do tačke ključanja kiseline. PH za delimičnu neutralizaciju može varirati u zavisnosti od korišćene temperature, a u posmatranim rešenjima će se uglavnom nalaziti u opsegu pH od oko 3,5 do oko 5,5.

[0021] Posle delimične neutralizacije, lužna kaša može se podvrgnuti postupku odvajanja čvrstih od tečnih materija i zatim procesu pranja kako bi se odvojio rastvor koji sadrži nikl i kobalt od delimično nataloženih čvrstih materijala. Ovo se može, na primer, izvesti na konvencionalnim ili visoko postavljenim ili dubokim kalupima za zgušnjavanje, koji su tako postavljeni i raspoređeni da budu u suprotnom smeru u odnosu na tok tečnosti za ispiranje kako bi se obezbedilo efikasno pranje čvrstih komponenti. U posmatranim rešenjima, broj zgušnjivača koji su postavljeni u suprotnom smeru od smera tečnosti može biti između 6 i 8. Količina vode za ispiranje (voda za ispiranje dodata po jedinici rastvora u donjoj suspenziji zgušnjivača izražena u tonama pranja po toni rastvora) može, na primer, biti između oko 1.0 i oko 3.0 ili u opsegu od oko 1.6 do oko 2.0. Alternativno, čvrste materije se mogu filtrirati i isprati sa minimalnom količinom vode za pranje neophodnom za efikasno pranje čvrstog ostatka.

[0022] Alternativni postupak za izdvajanja nikla i kobalta uključuje postupak izdvajanja smole iz kaše (slika 2). Proces izdvajanja smole iz kaše može uključiti kretanje čestica smole u pravcu koji je suprotan smeru kretanja tečnosti kroz seriju rezervoara koji su opremljeni mrežama (sita) za odvajanje čestica smole od čestica materijala koji delimično sadrže rudu. Veličina čestica smole može, prema tome, biti izabrana da bude krupnija od veličine grubih čestica čvrstih materija. Može postojati više faza adsorpcije u toku strujanja koje je suprotno od strujanja u rezervoaru, na primer između 2 i 10 ili češće u opsegu od 3 do 4. U nekim realizacijama, pogodan adsorbent za smolu radi izdvajanja nikla i kobalta bio bi smola na koju se deluje iminodisirćetnom kiselinom koja ima sposobnost helacije. Na primer, može se koristiti smola tipa Lankess TP207. Smola koja je korišćena u procesu može se izdvojiti prosejavanjem (ili drugom pogodnom metodom) i usmeravati na pranje i ispiranje kiselinom radi izdvajanja nikla i kobalta iz pomenutog rastvora.

[0023] U nekim rešenjima, vazduh ili kiseonik ili hemijski oksidans mogu da se dodaju tokom procesa luženja, tako da se izlužena ruda gvožđa oksidira. U svakom slučaju, u alternativnim rešenjima, potrebna je oksidacija redukovanog gvožđa ili tokom luženja ili pre koraka smola u kaši. Uklanjanje gvožđa i podešavanje pH mogu biti potrebni samo ako se izdvajanje nikla i kobalta vrši metodom smola u kaši, i to sa određenim smolama. Ako se koristi razdvajanje čvrstih od tečnih komponenti pomoću zgušnjivača ili filtera, tada se izdvajanje gvožđa i podešavanje pH mogu odložiti. Nadalje, postoje smole za koje može da ne bude potrebno podešavanje pH (npr. Dowex M4195 kompanije Dow) koje se mogu direktno koristiti za izdvajanje nikla i kobalta u prisustvu rastvorenog gvožđa (smole koje su pogodne za rad sa niklom i kobaltom, tako da ostatci gvožđe u rastvoru neće ometati odvajanje).

[0024] Rastvor koji sadrži nikl i kobalt koji je dobijen ili iz procesa razdvajanja čvrstih i tečnih komponenti ili iz procesa u kome se koristi metod smola u kaši može biti usmeren na korak u kome dolazi do izdvajanja proizvoda od nikla i kobalta. To može da obuhvata jedan ili više koraka taloženja mešanih hidroksida, taloženja mešanih sulfida, ekstrakciju rastvarača ili izdvajanje nikla i kobalta putem razmene jona; nakon čega sledi elektroliza metala, taloženje ili redukcija do metala.

[0025] Tokovi zagađivanja životne sredine koji potiču iz procesa prema pronalasku mogu se tretirati tako da ispunjavaju propise o životnoj sredini, uključujući tokove koji potiču iz procesa razdvajanja čvrstih i tečnih komponenti, nečistoće u smoli i kaši i/ili rastvora ili čvrstih ostataka iz postupka izdvajanja nikla i kobalta. To može, na primer, uključivati dalju neutralizaciju krečnjakom ili krečom pre taloženja u otpadu.

PRIMERI

Primer 1. Luženje kiselinom ostataka sirovine iz Caron-ovog procesa.

[0026] U seriji od četiri eksperimenta, izluživano je 100 g ostatka sirovine iz Caron-ovog procesa, koji sadrži 0,51% Ni i 0,054% Co. Potpuna analiza materijala koji je dobijen kao ostatak prethodnog procesa prikazan je u Tabeli 1.

Tabela 1. Analiza elemenata ostatka sirovine iz Caron-ovog procesa.

[0027] Pripremljena je smeša sa gustinom kaše od 100 g ostataka, koja je suspendovana u 1 L vode. Za četiri eksperimenta, dodato je 10, 25, 50 ili 100 g koncentrovane sumporne kiseline, što je ekvivalentno dodavanju od 100, 250, 500 ili 1000 kg H2SO4/t ostataka. Odgovarajuće ekstrakcije nikla i kobalta prikazane su u Tabeli 2. Ukupno vreme luženja bilo je 48 sati na temperaturi od 50 ° C.

Tabela 2. Izdvajanja nikla i kobalta za različite količine koncentrovane sumporne kiseline koja se dodaje ostacima sirovine iz Caron-ovog procesa

[0028] Slika 5 pokazuje da dodavanje sve većih količina kiseline u opsegu od 100 do 1000 kg H2SO4/t ostataka rezultira povećanim iskorišćenja nikla. Koristeći iste podatke ispitivanja, specifična upotreba kiseline kao funkcija dodavanja kiseline prikazana je na Slici 6 i pokazuje da se sa sve većim dodavanjem kiseline upotreba kiseline povećava više od 5 puta sa 55 na 278 kg H2SO4/kg izdvojenog Ni. Raspon prihvatljivog dodavanja kiseline može se izračunati na osnovu ekonomskih principa za svaki slučaj, i može na primer biti u rasponu od 50 do 300 kg H2SO4/t ili još preciznije, u blizini vrednosti od 100 kg H2SO4/t.

Primer 2. Luženje kiselinom ostataka sirovine iz Caron-ovog procesa u uslovima promenljive temperature uz ubrizgavanje kiseonika.

[0029] Pri radu je 100 g ostatka sirovine iz Caron-ovog procesa suspendovano u 1 L vode za svako od četiri ispitivanja na temperaturama od 50° C do 80° C uz ubrizgavanje kiseonika. U tim uslovima je dodato 10 g koncentrovane sumporne kiseline u svakom od četiri testa, što odgovara količini od 100 kg H2SO4/t ostatka. Odgovarajuće izdvajanje nikla i kobalta prikazano je u Tabeli 3. Ukupno vreme luženja bilo je 48 h. Postoji jasna prednost da u radu na višim temperaturama dolazi do više ukupnog izdvajanja nikla i kobalta.

Tabela 3. Izdvajanje nikla i kobalta iz ostataka sirovine iz Caron-ovog procesa

u uslovima različitih temperatura.

Primer 3. Luženje kiselinom saprolita rude nikla sa 100 i 200 kg H2SO4/t rude.

[0030] Dobijena je ruda saprolita nikla sa sastavom koji je prikazan u Tabeli 4. Uzorak rude je mleven u laboratorijskom mlinu do veličine čestica P80 = 50 µm.

Tabela 4. Analiza elementata u sastavu saprolita rude nikla.

[0031] Za svaki od dva ispitivanja, 500 g saprolitske rude je suspendovano u 1 L dejonizovane vode u posudi. Dodato je 50 ili 100 g koncentrovane sumporne kiseline u svakom od dva ispitivanja što odgovara dodacima kiseline od 100 i 200 kg H2SO4/t ostatka, respektivno. Ukupno vreme ispiranja je bilo 48 sati na 80° C. Obe smeše su mešane na 900 obrtaja u minuti. Posle luženja kiselinom, svaka suspenzija je podvrgnuta razdvajanju čvrstih od tečnih komponenti i zatim ispiranju deioniziranom vodom da bi se razdvojio rastvor koji sadrži nikl i kobalt od čvrstih produkata. Zapremina vode za pranje za slučaj dodavanja ostataka od 100 kg H2SO4/t ostataka je bila 1500 mL i nakon odvajanja i ispiranja, čvrste supstance su imale masu od 462,8 g. Zapremina vode za pranje za slučaj dodavanja ostataka od 200 kg H2SO4/t ostataka je bila 2470 mL i nakon odvajanja i ispiranja, čvrste supstance su imale masu od 405,78 g.

[0032] Postignuti rezultati koji su ostvareni bili su izdvajanje 35,7% Ni sa dodatkom kiseline od 100 kg/t i 50,05% izdvojenog Ni sa dodatkom kiseline od 200 kg/t. Uporedni brojevi za izdvajanje kobalta bili su 62,16%, odnosno 70,92%, respektivno. Što se tiče izdvajanja Fe, samo 0,25% Fe je izdvojeno sa dodatkom kiseline od 100 kg/t, a 3,16% Fe je izdvojeno sa dodatkom kiseline od 200 kg/t. Sva izdvajanja se posmatraju i upoređuju kao odnos izdvajanja metala iz rastvora u odnosu na izdvajanje metala iz originalnih 500 g sirovine.

[0033] U svakom slučaju kiselina je skoro u potpunosti iskorišćena. Za prvi test (100 kg/t kiseline), krajnji pH je bio 2,80 (Tabela 5), a u drugom slučaju (200 kg/t kiseline) pH je bio 1,25 (Tabela 14), što ukazuje na nešto veću zaostalu kiselinu u rastvoru. Ako je Redox potencijal visok (npr. 700 mV), to može ukazivati na postojanje viška MnO2 koji sadrži Co u čvrstim česticama. Ovo može dati malu vrednost izdvajanja Co, što bi se moglo poboljšati u nekim realizacijama dodavanjem rastvorljivog reagensa. Na primer, sumpor-dioksid može da se doda da bi se postiglo smanjenje oksidacionog potencijala i luženje oksidovanih oblika mangana i kobalta sledećim predviđenim reakcijama:

MnO2+ SO2 = MnSO4

Co2O3 SO2 H2SO4 = 2 CoSO4 H2O

Tabela 5. pH i Redox potencijal kod saprolita rude nikla u obliku kaše u različitim vremenskim intervalima u slučaju dodavanja 100 kg kiseline H2SO4/t rude.

Tabela 6. pH i Redox potencijal kod saprolita rude nikla u obliku kaše u različitim vremenskim intervalima u slučaju dodavanja 200 kg kiseline H2SO4/t rude.

[0034] Potrošnja kiseline izračunata iz glavnih elemenata rastvorenih u rastvoru prikazana je u tabelama 15 i 16. Prilikom dodavanja kiseline od 100 kg/t, rastvorljivi metali (Al, Ca, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni i Zn) pokazali su potrošnju kiseline od 79,9 kg/t (Tabela 7). Razlika je verovatno nastala zbog formiranja nekog gipsa i verovatno nekog jarosita tokom luženja (CaSO4.2H2O i NaFe3(SO4)2(OH)6). Ovi čvrsti talozi troše kiselinu (sulfat) pri njihovoj hemijskoj reakciji.

Tabela 7. Odnos masa kod saprolita rude nikla u obliku kaše u slučaju dodavanja 100 kg kiseline H2SO4/t rude.

1

[0035] Slično, za test sa 200 kg H2SO4/t, proračun potrošnje kiseline pokazao je vrednost 161 kg/t saprolita (Tabela 8). Potrošnja kiseline (kako se očekuje) u velikoj meri je rezultat rastvaranja magnezijuma. Ostali glavni učesnici su Al, Ca, Fe, Mn i Ni. Potrošnja manje kiseline se pripisuje uticaju Co, Cu, Zn.

Tabela 8. Odnos masa kod saprolita rude nikla u obliku kaše u slučaju dodavanja 200 kg kiseline H2SO4/t rude.

[0036] Nivo Ni, Co, Zn, Cu, Mn povećavao se tokom svakog primera ispiranja. Nivo Mg na početku je visok a na kraju se povećao što je glavni razlog povećanja potrošnje kiseline. Nivo Al u rastvoru ima skok na početku i polako opada za primer od 100 kg/t, dok je na kraju za primer od 200 kg/t gotovo nepromenjen. Nivo Fe u rastvoru dostiže vrednost od 1789 mg/L za primer od 100 kg/t i opada na 71 mg/L. To je posledica hidrolize Fe2(SO4)3da bi se formirao jarosit a kao posledica je oslobađanje kiseline. Ovo je povoljna reakcija jer kiselina koja se oslobađa posle taloženja Fe nastavlja da izlužuje Ni i druge metale. Kao rezultat toga, manje količine kiseline mogu se koristiti za dobijanje zadovoljavajućih količina izdvojenog nikla i kobalta.

3 Fe2(SO4)3+ H2O = 2 (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6+ 5 H2SO4

[0037] Za primer od 200 kg/t, Fe u rastvoru je dostiglo vrednost preko 4000 mg/L pa se zatim smanjilo na oko 1500 mg/L pri uticaju iste reakcije.

[0038] Iako su ovde razmatrane različite realizacije ovog pronalaska, mnoge varijacije i modifikacije mogu se izvršiti u okviru obima ovog pronalaska u skladu sa uobičajenim opštim znanjem stručnjaka u ovoj oblasti. Takve modifikacije uključuju zamenu poznatih ekvivalenta za bilo koji aspekt ovog pronalaska kako bi se postigao isti rezultat u osnovi na isti način. Numerički rasponi uključuju brojeve koji definišu različite raspone. Termin "koji sadrži" je ovde korišćen kao bilo koji termin otvorenog tipa, koji je u osnovi ekvivalentan frazi "uključujući, ali ne ograničavajući se na", i reč "sadrži" ima odgovarajuće značenje. Kako je ovde korišćeno, (u tekstu na engleskom jeziku) jednina je označena sa "a", ili "an", dok "the" označava množinu, osim ako iz konteksta jasno proizilazi drugačije. Tako, na primer, kad se kaže "a thing" (stvar), tada se podrazumeva više nego jedna od takvih stvari.

1

Claims (15)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Metod za izdvajanje nikla i kobalta iz siromašne rude koja sadrži oko 7% do oko 40% gvožđa, manje od oko 1.5% nikla i manje od oko 0.2% kobalta, koji metod obuhvata: luženje suspenzije siromašne rude sa oko 50 do oko 300 kg kiseline po toni siromašne rude tokom oko 3 sata do oko 72 sata na temperaturi između temperature okoline i oko tačke ključanja rastvora da bi se formirala lužna kaša, pri čemu se tokom luženja izdvaja manje od oko 3,5% gvožđa koje je prisutno u siromašnoj rudi;

dodavanje baze u lužnu kašu radi prilagođavanja pH kaše u opseg od oko 3,5 do oko 5 i taloženja kontaminirajućih elemenata, pri čemu se formira neutralizovana kaša; i zatim jedno od:

(a) odvajanje rastvora koji sadrži nikl i kobalt od neutralizovane kaše; ili (b) izdvajanje nikla i kobalta iz neutralizovane kaše postupkom smola u kaši radi formiranja koncetrovane smole;

pranje koncetrovane smole; i

ispiranje nikla i kobalta iz koncetrovane smole koristeći drugu kiselinu da bi se formirao rastvor koji sadrži nikl i kobalt; i

izdvajanje nikla i kobalta iz rastvora koji sadrži nikl i kobalt, pri čemu se izdvaja oko 60% do oko 70% kobalta i oko 30% do oko 55% nikla koji su prisutni u siromašnoj rudi.

2. Metod prema zahtevu 1, gde je kiselina H2SO4.

3. Metod prema zahtevu 1, gde se siromašna ruda luži sa oko 100 do oko 200 kg kiseline po toni siromašne rude.

4. Metod prema zahtevu 1, gde se siromašna ruda luži sa oko 100 kg kiseline po toni siromašne rude.

5. Metod prema zahtevu 1, gde je temperatura oko 80° C.

6. Metod prema zahtevu 1, gde je siromašna ruda laterit rude nikla.

7. Metod prema zahtevu 1, gde je siromašna ruda procesni ostatak.

8. Metod prema zahtevu 1, gde je procesni ostatak ostatak iz Caron-ovog procesa.

9. Metod prema zahtevu 1, gde se ruda luži tokom oko 24 do oko 48 sati.

10. Metod prema zahtevu 1, koji dalje obuhvata dodavanje redukcionog sredstva tokom luženja.

11. Metod prema zahtevu 10, gde je redukciono sredstvo sumpor dioksid.

12. Metod prema zahtevu 1, koji dalje obuhvata prozračivanje ili oksigenaciju lužne kaše pre ili tokom dodavanja baze u lužnu kašu.

13. Metod prema zahtevu 1, gde su kontaminirajući elementi gvožđe, aluminijum, silicijum, hrom, cink, magnezijum, mangan, bakar ili bilo koja njihova kombinacija.

14. Metod prema zahtevu 1, gde je baza krečnjak, kreč, magnezij, soda u prahu ili soda bikarbona.

15. Metod prema zahtevu 1, gde se tokom luženja izdvaja manje od oko 1% gvožđa koje je prisutno u siromašnoj rudi.

1