RU2756326C2 - Method for processing oxidized nickel-cobalt ore - Google Patents
Method for processing oxidized nickel-cobalt ore Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756326C2 RU2756326C2 RU2020109333A RU2020109333A RU2756326C2 RU 2756326 C2 RU2756326 C2 RU 2756326C2 RU 2020109333 A RU2020109333 A RU 2020109333A RU 2020109333 A RU2020109333 A RU 2020109333A RU 2756326 C2 RU2756326 C2 RU 2756326C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- cobalt
- ore
- sulfuric acid
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 5
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002816 nickel compounds Chemical class 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenecobalt Chemical class [Co]=S VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/02—Roasting processes
- C22B1/06—Sulfating roasting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/005—Preliminary treatment of ores, e.g. by roasting or by the Krupp-Renn process
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/647—Aspects related to microwave heating combined with other heating techniques
- H05B6/6473—Aspects related to microwave heating combined with other heating techniques combined with convection heating
- H05B6/6479—Aspects related to microwave heating combined with other heating techniques combined with convection heating using steam
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам извлечения никеля и кобальта из руд и может быть использовано при переработке окисленных никелькобальтовых руд. The invention relates to methods for extracting nickel and cobalt from ores and can be used in the processing of oxidized nickel-cobalt ores.
Наиболее распространенным на практике является пирометаллургический способ переработки окисленной никелевой руды - плавка с получением файнштейна или ферроникеля /1. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. М.: ООО "Наука и технологии ", 2001. Т.2: Окисленные никелевые руды, стр.3 85-3 88/. В существующих условиях плавка исходной руды с содержанием никеля менее 1% в традиционных режимах экономически не оправдана. The most common in practice is the pyrometallurgical method of processing oxidized nickel ore - smelting to obtain matte or ferronickel / 1. Reznik I.D., Ermakov G.P., Shneerson Ya.M. Nickel. M .: OOO "Science and technology", 2001. Vol.2: Oxidized nickel ores, p. 3 85-3 88 /. Under existing conditions, the smelting of the original ore with a nickel content of less than 1% in traditional modes is not economically justified.
Прямое выщелачивание никеля из окисленных руд кислыми и щелочными растворами не обеспечивает приемлемого извлечения никеля в раствор. Причинами неполного выщелачивания являются минералогические свойства руды. В категории окисленных никелевых руд значительную долю составляют руды магнезиального и железисто-магнезиального технологического типа со средним содержанием в мас.%: 20-50 SiO2; 10-25 MgO; 10-30 Fe2O3 + FeO; 2-6 Al2O3; 0,2-0,5 MnO; 0,6-1,2 Ni; 0,01-0,04 Co. Основными фазовыми составляющими таких руд являются серпентин Mg6[Si4O10](OH)8, монтмориллонит Mg3Al2Fe2 3+[Si4O10](OH)4·nH2O, кварц SiO2. В серпентинах никель входит в структуру минерала изоморфно в виде иона металла, а в кристаллическую структуру монтмориллонита изоморфно входит в форме оксида NiO. Указанные никельсодержащие фазы в умеренных условиях растворяются с большими затруднениями. Direct leaching of nickel from oxidized ores with acidic and alkaline solutions does not provide an acceptable recovery of nickel into solution. The reasons for incomplete leaching are the mineralogical properties of the ore. In the category of oxidized nickel ores, a significant share is made up of ores of magnesian and ferruginous-magnesian technological types with an average content in wt%: 20-50 SiO 2 ; 10-25 MgO; 10-30 Fe 2 O 3 + FeO; 2-6 Al 2 O 3 ; 0.2-0.5 MnO; 0.6-1.2 Ni; 0.01-0.04 Co. The main phase components of such ores are serpentine Mg 6 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 , montmorillonite Mg 3 Al 2 Fe 2 3+ [Si 4 O 10 ] (OH) 4 · nH 2 O, quartz SiO 2 . In serpentines, nickel enters the structure of the mineral isomorphically in the form of a metal ion, and isomorphically enters the crystal structure of montmorillonite in the form of oxide NiO. These nickel-containing phases under moderate conditions dissolve with great difficulty.
Известно несколько гидрометаллургических концепций переработки исходных окисленных никелевых руд, включающих различные варианты активации процесса выщелачивания. При использовании способа автоклавного сернокислотного выщелачивания никеля и кобальта из окисленных руд /2. Zubryckyj N., Evans D.J.I., Mackiw V.N. Preferential sulfation of nikel and cobalt in lateritic ores // Journal of metals. 1965. May. P.478-486/. /, на заводе Моа Бей пульпу, содержащую 45% руды, подогревают в нагревательных колоннах острым паром, а затем выщелачивают в цепочке из четырех паролифтных автоклавов. Обработку ведут растворами серной кислоты при температуре 240-250°С (давление около 4,0 МПа). Перемешивание в автоклавах осуществляют острым паром. Время выщелачивания 1-2 часа, при этом в раствор переходит около 95% никеля и кобальта. Недостатки процесса: высокая стоимость аппаратуры для автоклавного выщелачивания, сложность эксплуатации автоклавов. There are several hydrometallurgical concepts for the processing of the original oxidized nickel ores, including various options for activating the leaching process. When using the method of autoclave sulfuric acid leaching of nickel and cobalt from oxidized ores / 2. Zubryckyj N., Evans D. J. I., Mackiw V. N. Preferential sulfation of nikel and cobalt in lateritic ores // Journal of metals. 1965. May. P.478-486 /. /, at the Moa Bay plant, a slurry containing 45% ore is heated in heating columns with live steam, and then leached in a chain of four steam-lift autoclaves. The treatment is carried out with solutions of sulfuric acid at a temperature of 240-250 ° C (pressure of about 4.0 MPa). Stirring in autoclaves is carried out with live steam. The leaching time is 1-2 hours, while about 95% of nickel and cobalt passes into the solution. Disadvantages of the process: the high cost of equipment for autoclave leaching, the complexity of the operation of autoclaves.
Известны комбинированные технологии, первым подготовительным этапом которых является высокотемпературная обработка руды – восстановительный, хлорирующий, сульфидирующий обжиг, целью которого является изменение физико-химических свойств руды и последующее извлечение целевых металлов обогатительными или гидрометаллургическими методами. В частности, способ переработки окисленных никелевых руд /1/ включает восстановительный обжиг руды с селективным восстановлением никеля и кобальта и последующим выщелачиванием огарка аммиачно-карбонатным раствором в присутствии кислорода с переводом цветных металлов в раствор (процесс Карона). К недостаткам технологии относят повышенные затраты, обусловленные необходимостью измельчения руды до крупности 85 % класса -0,075 мм, недостаточно высокое, на уровне 80 %, извлечение никеля и кобальта в раствор. По причине высоких удельных затрат примеров практического применения данного варианта для руд с содержанием никеля менее 1% не известно. Known combined technologies, the first preparatory stage of which is high-temperature ore processing - reductive, chlorinating, sulfiding roasting, the purpose of which is to change the physicochemical properties of the ore and the subsequent extraction of target metals by dressing or hydrometallurgical methods. In particular, the method of processing oxidized nickel ores / 1 / includes reductive roasting of ore with selective reduction of nickel and cobalt and subsequent leaching of the cinder with an ammonia-carbonate solution in the presence of oxygen with the transfer of non-ferrous metals into solution (Karon process). The disadvantages of the technology include increased costs due to the need to grind the ore to a size of 85% of the class -0.075 mm, insufficiently high, at the level of 80%, the extraction of nickel and cobalt into solution. Due to the high unit costs, examples of the practical application of this option for ores with a nickel content of less than 1% are not known.
В другой группе методов предложено в качестве способа предварительной подготовки использовать высокотемпературную сульфатизацию, которая заключается в смешивании руды с серной кислотой, термической обработке смеси и последующем выщелачивании металлов из продукта сульфатизации /3. Патент РФ 2596510 МПК С22В23/00 Способ переработки окисленных никелевых руд/. В этих случаях руду распульповывают в воде, пульпу смешивают с заданным количеством концентрированной серной кислоты, полученную реакционную массу гранулируют и обжигают при температуре до 700-750°С, выщелачивают из огарка сульфаты и осаждают из раствора сульфиды никеля и кобальта. При использовании подобных методов достигается весьма высокое извлечение никеля и кобальта в продуктивные растворы. Недостатки способа - сложность подготовки шихты руды с серной кислотой к прокалке (распульповка руды в воде, сушка кислой пасты, дробление высушенной пасты со значительным выходом продукта некондиционной крупности), проведение двух термических операций (сушка и прокалка) и, соответственно, увеличение количества оборудования, относительно невысокое извлечение никеля из богатых окисленных руд. In another group of methods, it is proposed to use high-temperature sulfation as a method of preliminary preparation, which consists in mixing ore with sulfuric acid, heat treatment of the mixture and subsequent leaching of metals from the sulfation product / 3. RF patent 2596510 IPC С22В23 / 00 Method for processing oxidized nickel ores /. In these cases, the ore is pulped in water, the pulp is mixed with a predetermined amount of concentrated sulfuric acid, the resulting reaction mass is granulated and roasted at temperatures up to 700-750 ° C, sulfates are leached from the cinder, and nickel and cobalt sulfides are precipitated from the solution. When using such methods, a very high recovery of nickel and cobalt in productive solutions is achieved. The disadvantages of this method are the complexity of preparing a charge of ore with sulfuric acid for calcination (de-pulping of ore in water, drying of acidic paste, crushing of dried paste with a significant yield of substandard product size), carrying out two thermal operations (drying and calcining) and, accordingly, an increase in the number of equipment, relatively low extraction of nickel from rich oxidized ores.
Известен способ переработки окисленной никелькобальтовой руды /4. Патент РФ №2287597, МПК7 С22В23/00. Способ переработки окисленной никель-кобальтовой руды/, в наибольшей степени обобщающий особенности методов, основанных на сульфатизации. Данный способ выбран в качестве прототипа и включает смешивание руды с серной кислотой, термическую обработку полученного продукта, перевод в раствор растворимых сульфатов и извлечение никеля и кобальта из растворов. Прототип отличается тем, что руду смешивают с серной кислотой с использованием гранулятора, полученные гранулы сульфатизируют, а затем прокаливают в работающей в режиме противотока трубчатой вращающейся печи, из прокаленных гранул выщелачивают водой никель и кобальт. Из описания примеров реализации способа-прототипа следует, что лучшие результаты достигаются при прокаливании в диапазоне температур 650-750 °С в течении 3,5-4 часов. В указанных условиях достигается весьма высокое извлечение никеля и кобальта в раствор. Основным недостатком прототипа являются высокие затраты на термическую обработку реакционной смеси руды с серной кислотой. В условиях невысокого содержания никеля в окисленных рудах (менее 1%) и стабильно низкой цены товарного никеля использование технологии по способу прототипа не обеспечивает должной рентабельности.A known method of processing oxidized nickel-cobalt ore / 4. RF patent No. 2287597, IPC 7 С22В23 / 00. A method for processing oxidized nickel-cobalt ore /, to the greatest extent generalizing the features of methods based on sulfatization. This method is selected as a prototype and includes mixing ore with sulfuric acid, heat treatment of the resulting product, transferring soluble sulfates into solution and recovering nickel and cobalt from solutions. The prototype differs in that the ore is mixed with sulfuric acid using a granulator, the resulting granules are sulfatized, and then calcined in a tubular rotary kiln operating in a counterflow mode, nickel and cobalt are leached from the calcined granules with water. From the description of examples of the implementation of the prototype method, it follows that the best results are achieved when calcined in the temperature range 650-750 ° C for 3.5-4 hours. Under these conditions, a very high recovery of nickel and cobalt into solution is achieved. The main disadvantage of the prototype is the high cost of heat treatment of the reaction mixture of ore with sulfuric acid. In conditions of a low nickel content in oxidized ores (less than 1%) and a consistently low price of commercial nickel, the use of technology according to the prototype method does not provide adequate profitability.
Техническая проблема, на решение которой направлен предлагаемый способ, заключается в высоких удельных затратах при переработке типовой окисленной никелевой руды методом сульфатизации по способу прототипа The technical problem to be solved by the proposed method lies in the high unit costs in the processing of a typical oxidized nickel ore by sulfatization according to the prototype method
Технический результат достигается изменением условий термической обработки смеси окисленной руды и серной кислоты, в частности проведение термической обработки с наложением СВЧ энергии в атмосфере водяного пара. The technical result is achieved by changing the conditions of heat treatment of a mixture of oxidized ore and sulfuric acid, in particular, carrying out heat treatment with the imposition of microwave energy in an atmosphere of water vapor.
Технический результат достигается при использовании способа переработки окисленной никелькобальтовой руды, включающий смешение руды с серной кислотой, термическую обработку смеси, выщелачивание водой никеля и кобальта из продукта термической обработки и выделение никеля и кобальта из продуктивных растворов. Согласно предлагаемому способу термическую обработку смеси руды и серной кислоты проводят в СВЧ печи при температуре 200-250 °С в течение 10 -15 минут в атмосфере водяного пара. The technical result is achieved when using a method for processing oxidized nickel-cobalt ore, including mixing the ore with sulfuric acid, heat treatment of the mixture, water leaching of nickel and cobalt from the heat treatment product and the separation of nickel and cobalt from productive solutions. According to the proposed method, the heat treatment of a mixture of ore and sulfuric acid is carried out in a microwave oven at a temperature of 200-250 ° C for 10 -15 minutes in an atmosphere of water vapor.
Сущность изобретения поясняется фигурой 1 (таблица), где приведены результаты опытов, проведенных в сопоставимых условиях. The essence of the invention is illustrated by figure 1 (table), which shows the results of experiments carried out in comparable conditions.
Доказательствами определяющего влияния отличительных признаков предлагаемого способа на достижение технического результата служит совокупность теоретических основ и результатов специальных исследований. The evidence of the determining influence of the distinctive features of the proposed method on the achievement of the technical result is a set of theoretical foundations and the results of special studies.
Как отмечено выше, основные проблемы при выщелачивании никеля и кобальта из окисленных руд связаны с химическим упорством минералов, в состав которых входят эти металлы. По литературным данным при использовании умеренных параметров – атмосферное давление, температура меньше 100 °С, водные растворы серной кислоты - выщелачивание никеля и кобальта протекает с низкой скоростью. Приведенные в описаниях аналогов и прототипа методы активации направлены, прежде всего, на интенсификацию разложения упорных никельсодержащих минеральных фаз. As noted above, the main problems in leaching nickel and cobalt from oxidized ores are associated with the chemical tenacity of the minerals that contain these metals. According to the literature, when using moderate parameters - atmospheric pressure, temperature less than 100 ° C, aqueous solutions of sulfuric acid - the leaching of nickel and cobalt proceeds at a low rate. The activation methods given in the descriptions of analogs and prototypes are aimed primarily at intensifying the decomposition of refractory nickel-containing mineral phases.
Термическая обработка смеси руда - серная кислота проводится при повышенных температурах. В открытой системе по мере нагрева вода, изначально введенная в смесь для качественного перемешивания, а также кристаллическая вода исходной руды, испаряется на начальном этапе. При дальнейшем нагреве до температур 300 – 700 °С обработке подвергается смесь сухой руды с ограниченным количеством концентрированной серной кислоты. Такая смесь по факту является твердой, а возможные процессы сводятся к взаимодействию серной кислоты с исходными твердыми никельсодержащими фазами; при этом продуктами взаимодействия являются новые твердые фазы, например сульфаты или простые оксиды. Важно, что в изучаемой системе невозможна диссоциация, нет ионов и нет ионной диффузии. В числе множества других превращений взаимодействие кислоты с одним из никельсодержащих минералов может описываться такой реакцией: Heat treatment of a mixture of ore - sulfuric acid is carried out at elevated temperatures. In an open system, as it heats up, the water initially introduced into the mixture for high-quality mixing, as well as the crystalline water of the original ore, evaporates at the initial stage. Upon further heating to temperatures of 300 - 700 ° C, a mixture of dry ore with a limited amount of concentrated sulfuric acid is processed. Such a mixture is in fact solid, and possible processes are reduced to the interaction of sulfuric acid with the original solid nickel-containing phases; in this case, the reaction products are new solid phases, for example sulfates or simple oxides. It is important that dissociation is impossible in the system under study, there are no ions and there is no ionic diffusion. Among many other transformations, the interaction of an acid with one of the nickel-containing minerals can be described by the following reaction:
NiFe2O4 +H2SO4 = NiSO4+2Fe2O3 +H2O (пар)NiFe 2 O 4 + H 2 SO 4 = NiSO 4 + 2Fe 2 O 3 + H 2 O (steam)
C учетом возможности подобных допущений кинетика сульфатизации будет лимитироваться внутренней диффузией молекулы серной кислоты через слой сульфата никеля и оксида железа, а также других возможных продуктов к поверхности исходного минерала.Taking into account the possibility of such assumptions, the kinetics of sulfation will be limited by the internal diffusion of a sulfuric acid molecule through a layer of nickel sulfate and iron oxide, as well as other possible products to the surface of the initial mineral.
Специальными исследованиями установлено, что несравнимо более сильное, чем у известных способов, включая способ-прототип, активирующее действие на сульфатизацию упорных никельсодержащих фаз оказывает СВЧ энергия. Проникающее волновое воздействие резко интенсифицирует массообмен в изучаемой системе. Даже в области умеренных температур – 200-250 °С - разложение упорных минеральных форм с образованием растворимых соединений никеля завершается в течение 20-30 минут. При меньших значениях указанных параметров эффективность сульфатизации снижается, а увеличение температуры и продолжительности выше отмеченных значений к положительному эффекту не приводит. Special studies have found that microwave energy is incomparably stronger than that of the known methods, including the prototype method, which activates the sulfatization of resistant nickel-containing phases. Penetrating wave action sharply intensifies mass transfer in the studied system. Even in the region of moderate temperatures - 200-250 ° C - the decomposition of resistant mineral forms with the formation of soluble nickel compounds is completed within 20-30 minutes. At lower values of these parameters, the efficiency of sulfatization decreases, and an increase in temperature and duration above the noted values does not lead to a positive effect.
Дополнительные опыты показали, что еще активнее сульфатизация с наложением СВЧ энергии протекает в атмосфере водяного пара. Механизм положительного влияния пара и оценка количественных характеристик использования пара требует системного изучения. Additional experiments have shown that sulfatization with superposition of microwave energy proceeds even more actively in an atmosphere of water vapor. The mechanism of the positive influence of steam and the assessment of the quantitative characteristics of the use of steam requires a systematic study.
Анализ растворов, полученных при выщелачивании водой полученных продуктов сульфатизации показывает, что извлечение никеля в раствор в оптимальных условиях достигает 90-95%. При этом продолжительность сульфатизации и удельные энергозатраты на эту операцию в 10 раз меньше, чем в способе прототипа Analysis of solutions obtained by leaching the obtained products of sulfatization with water shows that the extraction of nickel into solution under optimal conditions reaches 90-95%. At the same time, the duration of sulfatization and specific energy consumption for this operation is 10 times less than in the prototype method
Примером реализации предложенного способа служат результаты следующих опытов. An example of the implementation of the proposed method are the results of the following experiments.
В качестве объекта исследований использовали сухую, измельченную до крупности – 0,2 мм, окисленную никелевую руду с содержанием никеля 0,9% и кобальта 0,06% одного из месторождений Урала. Навески руды массой по 10 г смешивали с водой и с концентрированной серной кислотой в пропорции 1:0,5: 0,7. Дозировку кислоты выбрали по результатам предварительной оценки кислотоемкости руды. Данный параметр является индивидуальной характеристикой руды и не может быть отнесен к отличительным признакам способа. Полученную смесь помещали в лабораторную СВЧ печь и обрабатывали в течении заданного времени при заданной температуре. Через реакционную массу пропускали пар от внешнего источника.The object of research was dry, crushed to a particle size of 0.2 mm, oxidized nickel ore with a nickel content of 0.9% and cobalt of 0.06% from one of the Urals deposits. Samples of ore weighing 10 g were mixed with water and concentrated sulfuric acid in a ratio of 1: 0.5: 0.7. The acid dosage was chosen based on the results of a preliminary assessment of the acidity of the ore. This parameter is an individual characteristic of the ore and cannot be attributed to the distinctive features of the method. The resulting mixture was placed in a laboratory microwave oven and processed for a specified time at a specified temperature. Steam from an external source was passed through the reaction mass.
По завершении опытов продукты сульфатизации выщелачивали водой, растворы анализировали на содержание никеля и кобальта. По результатам анализа оценивали степень извлечения.At the end of the experiments, the sulfation products were leached with water, and the solutions were analyzed for the content of nickel and cobalt. Based on the results of the analysis, the degree of extraction was estimated.
Для сравнения проведены опыты по условиям способа прототипа. For comparison, experiments were carried out on the conditions of the prototype method.
Результаты приведены в таблице (фиг.1). The results are shown in the table (figure 1).
Сравнительный анализ технических решений в т.ч. способа, представленного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения, позволяет сделать вывод что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение необходимого технического результата. Реализация предложенного способа дает возможность сократить продолжительность сульфатизации в 10-15 раз, а энергозатраты в 5-10 раз. Comparative analysis of technical solutions, incl. the method, presented as a prototype, and the proposed invention, allows us to conclude that it is the combination of the claimed features that ensures the achievement of the required technical result. The implementation of the proposed method makes it possible to reduce the duration of sulfatization by 10-15 times, and energy consumption by 5-10 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109333A RU2756326C2 (en) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | Method for processing oxidized nickel-cobalt ore |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109333A RU2756326C2 (en) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | Method for processing oxidized nickel-cobalt ore |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020109333A3 RU2020109333A3 (en) | 2021-09-03 |
| RU2020109333A RU2020109333A (en) | 2021-09-03 |
| RU2756326C2 true RU2756326C2 (en) | 2021-09-29 |
Family
ID=77662995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020109333A RU2756326C2 (en) | 2020-03-03 | 2020-03-03 | Method for processing oxidized nickel-cobalt ore |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2756326C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803695C1 (en) * | 2022-11-08 | 2023-09-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Processing method for oxidized nickel ore |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1326334A1 (en) * | 1985-05-05 | 1987-07-30 | Институт Геотехнической Механики Ан Усср | Method of processing materials |
| RU2287597C2 (en) * | 2004-08-27 | 2006-11-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Геовест" | Method of reprocessing of the oxygenated nickel-cobalt ores |
| EA008573B1 (en) * | 2003-07-22 | 2007-06-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Геовест" | Method for processing oxidises nickel-cobalt ore (variants) |
| CN110846496A (en) * | 2019-12-03 | 2020-02-28 | 山东国大黄金股份有限公司 | Sulfating roasting smelting method of sulfur-containing copper-cobalt concentrate |
-
2020
- 2020-03-03 RU RU2020109333A patent/RU2756326C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1326334A1 (en) * | 1985-05-05 | 1987-07-30 | Институт Геотехнической Механики Ан Усср | Method of processing materials |
| EA008573B1 (en) * | 2003-07-22 | 2007-06-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Геовест" | Method for processing oxidises nickel-cobalt ore (variants) |
| RU2287597C2 (en) * | 2004-08-27 | 2006-11-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Геовест" | Method of reprocessing of the oxygenated nickel-cobalt ores |
| CN110846496A (en) * | 2019-12-03 | 2020-02-28 | 山东国大黄金股份有限公司 | Sulfating roasting smelting method of sulfur-containing copper-cobalt concentrate |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КИОРЕСКУ А.В. Биовыщелачивание никеля, меди и кобальта из предварительно обработанной СВЧ-излучением руды. Успехи современного естествознания., 2019, N12 (ч.1), с.51-56. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803695C1 (en) * | 2022-11-08 | 2023-09-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Processing method for oxidized nickel ore |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2020109333A3 (en) | 2021-09-03 |
| RU2020109333A (en) | 2021-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100410399C (en) | Process for the recovery of nickel and cobalt from laterite ores by reaction with concentrated acid and water leaching | |
| Mu et al. | Synchronous extraction of nickel and copper from a mixed oxide-sulfide nickel ore in a low-temperature roasting system | |
| Li et al. | The extraction of valuable metals and phase transformation and formation mechanism in roasting-water leaching process of laterite with ammonium sulfate | |
| JP5445777B2 (en) | Method for producing ferronickel smelting raw material from low-grade nickel oxide ore | |
| Ma et al. | Effect of activation pretreatment of limonitic laterite ores using sodium fluoride and sulfuric acid on water leaching of nickel and cobalt | |
| Liu et al. | Recovery of cobalt and nickel from magnesium-rich sulfate leach liquor with magnesium oxide precipitation method | |
| AU2009321543B2 (en) | Method for treating nickel laterite ore | |
| WO2013163711A1 (en) | System and method for rare earths extraction | |
| Dong et al. | The effect of pre-roasting on atmospheric sulfuric acid leaching of saprolitic laterites | |
| CN102041378A (en) | Chlorination segregation method for enriching nickel and cobalt from nickel laterite | |
| US20060263282A1 (en) | Process for nickel and cobalt extraction from laterite ores | |
| CN109811122A (en) | The extracting method of rare earth oxide | |
| Zhai et al. | Intensification of sulphation and pressure acid leaching of nickel laterite by microwave radiation | |
| Qiang et al. | Leaching of nickel laterite ore assisted by microwave technique | |
| RU2756326C2 (en) | Method for processing oxidized nickel-cobalt ore | |
| US3244513A (en) | Process for the treatment of lateritic ores to obtain cobalt and nickel values | |
| CN102220483B (en) | Two-stage roasting treatment method for laterite nickel ore | |
| RU2287597C2 (en) | Method of reprocessing of the oxygenated nickel-cobalt ores | |
| RU2803695C1 (en) | Processing method for oxidized nickel ore | |
| Dong et al. | Leaching Behavior of Scandium from Limonitic Laterite Ores Under Sulfation Roasting–Water Leaching | |
| WO2024131932A1 (en) | Method for improving quality of intermediate product of mixed nickel-cobalt hydroxide precipitate, and hydrometallurgical treatment method | |
| RU2596510C1 (en) | Method of processing oxidized nickel ores | |
| CA1131916A (en) | Activated roasting of high magnesium nickeliferous laterites and garnierites | |
| RU2245933C1 (en) | Method for reprocessing of oxidized nickel-cobalt ore | |
| Yong et al. | Extraction of valuable metals from low nickel matte by calcified roasting− acid leaching process |