RU2803695C1 - Processing method for oxidized nickel ore - Google Patents
Processing method for oxidized nickel ore Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803695C1 RU2803695C1 RU2022128959A RU2022128959A RU2803695C1 RU 2803695 C1 RU2803695 C1 RU 2803695C1 RU 2022128959 A RU2022128959 A RU 2022128959A RU 2022128959 A RU2022128959 A RU 2022128959A RU 2803695 C1 RU2803695 C1 RU 2803695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- reaction mixture
- processing
- ore
- microwave oven
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 103
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 9
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 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
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003818 cinder Substances 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
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- CNJLMVZFWLNOEP-UHFFFAOYSA-N 4,7,7-trimethylbicyclo[4.1.0]heptan-5-one Chemical compound O=C1C(C)CCC2C(C)(C)C12 CNJLMVZFWLNOEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating 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
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenecobalt Chemical class [Co]=S VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способам извлечения никеля из руд и может быть использовано при переработке окисленных никелевых руд. The invention relates to methods for extracting nickel from ores and can be used in the processing of oxidized nickel ores.
На практике наибольшее распространение при переработке окисленной никелевой руды получил пирометаллургический способ - 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. In practice, the most widely used method for processing oxidized nickel ore is the pyrometallurgical method - smelting to produce matte or ferronickel / 1 . Reznik I.D., Ermakov G.P., Shneerson Ya.M. Nickel. M.: LLC "Science and Technology", 2001. T.2: Oxidized Nickel Ores, pp. 3 85-3 88/. Under current conditions, smelting initial 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 magnesium and ferrous-magnesian technological type 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 mineral structure isomorphically in the form of a metal ion, and isomorphically enters the crystal structure of montmorillonite in the form of NiO oxide. These nickel-containing phases dissolve under moderate conditions with great difficulty.
Известны различные варианты активации выщелачивания окисленных никелевых руд. 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. Недостатки процесса: высокая стоимость аппаратуры для автоклавного выщелачивания, сложность эксплуатации автоклавов.There are various options for activating the leaching of oxidized nickel ores. When using the method of autoclave sulfuric acid leaching of nickel and cobalt from oxidized ores / 2 . Zubryckyj N., Evans DJI, Mackiw VN Preferential sulfation of nickel and cobalt in lateritic ores // Journal of metals. 1965. May. P. 478-486/, at the Moa Bay plant, pulp containing 45% ore is heated in heating columns with live steam and then leached in a chain of four steam-lift autoclaves. Treatment is carried out with sulfuric acid solutions at a temperature of 240-250°C (pressure about 4.0 MPa). Mixing in autoclaves is carried out with live steam. Disadvantages of the process: high cost of equipment for autoclave leaching, difficulty in operating 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 на измельчение и обжиг, недостаточно высокое извлечение никеля и кобальта в раствор.Combined technologies are known, the first preparatory stage of which is high-temperature processing of ore - reducing, chlorinating, sulfiding roasting, the purpose of which is to change the physical and chemical properties of the ore and the subsequent extraction of target metals by enrichment or hydrometallurgical methods. In particular, the method of processing oxidized nickel ores / 1 / includes reduction roasting of the 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 (Caron process). The disadvantages of the technology include increased costs for grinding and roasting, and insufficient extraction of nickel and cobalt into the solution.
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; 4. Патент РФ №2287597, МПК7 С22В23/00/. 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 растворимые 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 и относительно невысокое извлечение никеля из богатых окисленных руд. В условиях невысокого содержания никеля в окисленных рудах (менее 1%) и стабильно низкой цены товарного никеля использование технологии по способу прототипа не обеспечивает требуемой рентабельности. In another group of methods, it is proposed to use high-temperature sulfatization as a method of preliminary preparation, which consists of mixing ore with sulfuric acid, heat treatment of the mixture and subsequent leaching of metals from the sulfatization product /3.RF PatentNo. 2596510IPC С22В23/00;4. RF Patent No. 2287597, IPC7С22В23/00/. In these cases, the ore is pulped in water, the pulp is mixed with a given amount of concentrated sulfuric acid, the resulting reaction mass is granulated and fired at temperatures up to 700-750°C, soluble 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 into productive solutions is achieved. The disadvantages of this method are the difficulty of preparing the ore charge with sulfuric acid for calcination and the relatively low extraction of nickel from rich oxidized ores. In conditions of low nickel content in oxidized ores (less than 1%) and a consistently low price of commercial nickel, the use of technology using the prototype method does not provide the required profitability.
Известен способ переработки окисленной никелькобальтовой руды /5. РФ № 2756326 от 0.09.2021, бюл. №25/, выбранный прототипом и включающий смешение руды с серной кислотой, термическую обработку смеси в СВЧ печи при температуре 200-250°С в течение 10 -15 минут в атмосфере водяного пара и последующее выщелачивание водой никеля и кобальта из продукта термической обработки. Проведение термической обработки с использованием СВЧ энергии в атмосфере водяного пара позволяет сократить требуемую продолжительность взаимодействия серной кислоты и руды, а также уменьшить удельные затраты на переработку сырья. There is a known method for processing oxidized nickel-cobalt ore / 5. RF No. 2756326 dated 09/09/2021, Bulletin. No. 25/, selected by the prototype and including mixing ore with sulfuric acid, heat treatment of the mixture in a microwave oven at a temperature of 200-250 ° C for 10 -15 minutes in an atmosphere of water vapor and subsequent leaching of nickel and cobalt from the heat treatment product with water. Carrying out heat treatment using microwave energy in an atmosphere of water vapor makes it possible to reduce the required duration of interaction between sulfuric acid and ore, as well as to reduce the specific costs of processing raw materials.
В качестве основного недостатка способа-прототипа следует отметить технологическую сложность, выражающуюся в двухстадийности переработки руды. На первой стадии проводят термическую обработку смеси руды и концентрированной серной кислотой, на второй стадии продукт термической обработки смешивают с водой и проводят выщелачивание никеля и кобальта. Примечательно, что длительность термической обработки составляет 10-15 минут, а продолжительность последующего выщелачивания при умеренных условиях еще 45-60 минут. Кроме того, СВЧ обработка по известному способу проводится в атмосфере пара. Необходимость целевой генерации пара существенно повышает удельные затраты энергии на переработку руды.As the main disadvantage of the prototype method, it should be noted the technological complexity, expressed in the two-stage ore processing. At the first stage, the mixture of ore and concentrated sulfuric acid are heat treated; at the second stage, the heat treatment product is mixed with water and nickel and cobalt are leached. It is noteworthy that the duration of heat treatment is 10-15 minutes, and the duration of subsequent leaching under moderate conditions is another 45-60 minutes. In addition, microwave processing according to a known method is carried out in a steam atmosphere. The need for targeted steam generation significantly increases the specific energy consumption for ore processing.
Техническая проблема, на решение которой направлен предлагаемый способ, заключается в технологической сложности и повышенных удельных энергозатратах. The technical problem that the proposed method is aimed at solving is technological complexity and increased specific energy consumption.
Технический результат обеспечивается изменением свойств реакционной смеси и очередности технологических операций. The technical result is ensured by changing the properties of the reaction mixture and the sequence of technological operations.
Технический результат достигается при использовании способа переработки окисленной никелевой руды, включающий смешение руды с серной кислотой с получением реакционной смеси, обработку реакционной смеси в СВЧ печи, выщелачивание никеля из продукта обработки реакционной смеси в СВЧ печи. В отличие от прототипа руду смешивают с водным раствором серной кислоты, реакционную смесь обрабатывают в СВЧ печи и одновременно выщелачивают никель из продуктов обработки в СВЧ печи в реакторе с механической мешалкой, при этом с помощью насоса осуществляют циркуляцию реакционной смеси из реактора с механической мешалкой через СВЧ печь с возвратом в реактор. Согласно предлагаемому способу термическую обработку реакционной смеси руды и водного раствора серной кислоты проводят в СВЧ печи при температуре 95-100°С, при этом общая длительность термической обработки реакционной смеси и выщелачивания никеля составляет 30-45 минут. The technical result is achieved by using a method for processing oxidized nickel ore, including mixing the ore with sulfuric acid to obtain a reaction mixture, processing the reaction mixture in a microwave oven, leaching nickel from the product of processing the reaction mixture in a microwave oven. Unlike the prototype, the ore is mixed with an aqueous solution of sulfuric acid, the reaction mixture is processed in a microwave oven and at the same time nickel is leached from the processing products in the microwave oven in a reactor with a mechanical stirrer, while using a pump, the reaction mixture is circulated from the reactor with a mechanical stirrer through the microwave furnace with return to the reactor. According to the proposed method, heat treatment of the reaction mixture of ore and an aqueous solution of sulfuric acid is carried out in a microwave oven at a temperature of 95-100°C, while the total duration of heat treatment of the reaction mixture and nickel leaching is 30-45 minutes.
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 conducted under comparable conditions.
Доказательствами определяющего влияния отличительных признаков предлагаемого способа на достижение технического результата служит совокупность теоретических основ и результатов специальных исследований. Evidence of the decisive influence of the distinctive features of the proposed method on achieving a technical result is a set of theoretical foundations and results of special research.
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 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. The main problems in leaching nickel and cobalt from oxidized ores are related to the chemical resistance of the minerals that contain these metals. According to the literature, when using moderate parameters, leaching of nickel and cobalt occurs at a low rate. The activation methods given in the descriptions of analogues and the prototype are aimed primarily at intensifying the decomposition of refractory nickel-containing mineral phases.
Ранее установлено, что СВЧ энергия оказывает сильное активирующее действие на сульфатизацию упорных никельсодержащих фаз. Проникающее волновое воздействие резко интенсифицирует массообмен в изучаемой системе, что приводит к разрушению труднорастворимых соединений и образованию простых солей, хорошо растворяемых на последующей стадии выщелачивания. В атмосфере пара усиливается только процесс разложения упорных соединений. Другими словами, в способе прототипа на стадии СВЧ обработки реакционной смеси происходит лишь трансформация труднорастворимых соединений, но при недостатке воды в смеси собственно растворения с переходом никеля в раствор не наблюдается. It was previously established that microwave energy has a strong activating effect on the sulfatization of refractory nickel-containing phases. The penetrating wave action sharply intensifies mass transfer in the system under study, which leads to the destruction of sparingly soluble compounds and the formation of simple salts that are readily soluble at the subsequent stage of leaching. In a steam atmosphere, only the process of decomposition of stubborn compounds is enhanced. In other words, in the prototype method, at the stage of microwave treatment of the reaction mixture, only the transformation of sparingly soluble compounds occurs, but if there is a lack of water in the mixture, the actual dissolution with the transition of nickel into solution is not observed.
Повышенный расход энергии на стадии термической СВЧ обработки во многом связан с затратами на испарение воды, изначально присутствующей в реакционной смеси. Задачей предлагаемого способа является проведение СВЧ обработки совместно с выщелачиванием без энергозатрат на испарение. Известно, что при обработке гетерогенных систем, в частности пульпы, состоящей из кислого раствора и твердых минеральных частиц, проявляется СКИН-эффект, суть которого заключается в приоритетном нагреве твердой поверхности. Водная фаза, контактирующая с поверхностью частиц руды, под действием СВЧ энергии за короткое время, измеряемое секундами, нагревается до температуры кипения. В этой ситуации в поверхностном слое растворяемых частиц руды формируются условия, близкие к автоклавным. При достаточном количестве водного раствора кислоты происходит не только разложение исходных труднорастворимых соединений, но и растворение образующихся вторичных никельсодержащих соединений. В основном объеме жидкой фазы перегрев за короткое время не происходит, и по факту «автоклавные режимы» достигаются только в зоне нужных превращений. The increased energy consumption at the stage of thermal microwave treatment is largely due to the cost of evaporating water initially present in the reaction mixture. The objective of the proposed method is to carry out microwave treatment together with leaching without energy consumption for evaporation. It is known that when treating heterogeneous systems, in particular pulp consisting of an acidic solution and solid mineral particles, the SKIN effect appears, the essence of which is the priority heating of the solid surface. The aqueous phase in contact with the surface of the ore particles is heated to boiling point under the influence of microwave energy in a short time, measured in seconds. In this situation, conditions close to autoclave conditions are formed in the surface layer of dissolved ore particles. With a sufficient amount of aqueous acid solution, not only the decomposition of the initial sparingly soluble compounds occurs, but also the dissolution of the resulting secondary nickel-containing compounds. In the main volume of the liquid phase, overheating does not occur in a short time, and in fact, “autoclave modes” are achieved only in the zone of the desired transformations.
Предлагаемый способ предусматривает принудительную циркуляцию реакционной смеси в контуре СВЧ печь - реактор с механической мешалкой. При оптимальной скорости циркуляции реакционной смеси в контуре СВЧ печь - реактор пульпа (реакционная смесь) находится в зоне действия СВЧ в течение времени, при котором температура смеси близка, но не превышает 100°С. Важно, что достигается интенсивное разложение труднорастворимых соединений с одновременным переходом никеля в раствор, но испарение воды не происходит.The proposed method involves forced circulation of the reaction mixture in the microwave oven-reactor circuit with a mechanical stirrer. At the optimal circulation rate of the reaction mixture in the microwave oven-reactor circuit, the pulp (reaction mixture) is in the microwave action zone for a time at which the temperature of the mixture is close to, but does not exceed 100°C. It is important that intensive decomposition of sparingly soluble compounds is achieved with the simultaneous transition of nickel into solution, but evaporation of water does not occur.
На достижение указанных выше целей в определяющей степени влияют признаки, указанные в отличительной части формулы: The achievement of the above goals is largely influenced by the characteristics indicated in the distinctive part of the formula:
- одновременное проведение термической обработки и выщелачивания, рекомендуемый диапазон температуры при СВЧ обработке 95-10°С позволяют технологически упростить процесс, сократить удельный расход энергии и продолжительность процесса в целом; - simultaneous conduct of heat treatment and leaching, the recommended temperature range for microwave treatment is 95-10°C, which makes it possible to technologically simplify the process, reduce specific energy consumption and the duration of the process as a whole;
- длительность обработки руды по предлагаемому способу дольше 45 минут положительного результата не приносит, а при длительности менее 30 минут заметно уменьшается извлечение никеля в раствор. - the duration of ore processing by the proposed method longer than 45 minutes does not bring a positive result, and with a duration of less than 30 minutes, the extraction of nickel into the solution is noticeably reduced.
Оптимальные значения удельного расхода и концентрации серной кислоты, а также соотношения жидкой и твердой фаз при переработке никелевой руды в определяющей степени зависят от свойств руды и не могут быть приведены в качестве отличительных признаков.The optimal values of specific consumption and concentration of sulfuric acid, as well as the ratio of liquid and solid phases when processing nickel ore, depend to a large extent on the properties of the ore and cannot be given as distinctive features.
Примером реализации предложенного способа служат результаты следующих опытов. An example of the implementation of the proposed method is 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% одного из месторождений Урала. Навески руды массой по 100 г смешивали с водным раствором серной кислоты 100 г/л в пропорции Ж:Т=5:1. Дозировку кислоты выбрали по результатам предварительной оценки кислотоемкости руды. Полученную смесь помещали в реактор с механической мешалкой. Реактор снабжен циркуляционным перистальтическим насосом, прокачивающим реакционную смесь (пульпу) по СВЧ прозрачному каналу из фторопласта через лабораторную СВЧ печь. Из СВЧ печи пульпа самотеком возвращалась в реактор. При работающем циркуляционном насосе проводили циркуляцию пульпы в течение заданного времени при заданной температуре. Температуру пульпы на выходе из СВЧ печи измеряли термометром сопротивления и регулировали изменением потребляемой мощности СВЧ печи. О превышении температуры выше 100°С судили по интенсивному парообразованию в контуре циркуляции. The object of research was dry, crushed to a size of 0.2 mm, oxidized nickel ore with a nickel content of 0.9% from one of the deposits of the Urals. Weights of ore weighing 100 g were mixed with an aqueous solution of sulfuric acid 100 g/l in the proportion W:S=5:1. The acid dosage was chosen based on the results of a preliminary assessment of the acid capacity of the ore. The resulting mixture was placed in a reactor with a mechanical stirrer. The reactor is equipped with a circulation peristaltic pump that pumps the reaction mixture (pulp) through a microwave transparent fluoroplastic channel through a laboratory microwave oven. From the microwave oven, the pulp returned by gravity to the reactor. With the circulation pump running, the pulp was circulated for a given time at a given temperature. The temperature of the pulp at the outlet of the microwave oven was measured with a resistance thermometer and regulated by changing the power consumption of the microwave oven. The temperature exceeding 100°C was judged by intense vapor formation in the circulation circuit.
В опытах с помощью лабораторного ваттметра контролировали расход электроэнергии.In the experiments, electricity consumption was monitored using a laboratory wattmeter.
По завершении опытов растворы анализировали на содержание никеля и оценивали степень извлечения.At the end of the experiments, the solutions were analyzed for nickel content and the degree of extraction was assessed.
Для сравнения проведены опыты по условиям способа прототипа. For comparison, experiments were carried out under the conditions of the prototype method.
Результаты приведены в таблице (фиг. 1). The results are shown in the table (Fig. 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 проводить выщелачивание никеля из окисленной руды в одну стадию, сократить продолжительность в 1,5-2 раза, а энергозатраты в 2-3 раза. 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 carry out leaching of nickel from oxidized ore in one stage, reducing the duration by 1.5-2 times, and energy consumption by 2-3 times.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2803695C1 true RU2803695C1 (en) | 2023-09-19 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453617C2 (en) * | 2009-06-04 | 2012-06-20 | Сергей Фёдорович Павлов | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ores |
| RU2502811C1 (en) * | 2012-12-19 | 2013-12-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Method for processing of oxidised nickel ores |
| RU2503731C1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") | Method of nickel extraction |
| RU2756326C2 (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for processing oxidized nickel-cobalt ore |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453617C2 (en) * | 2009-06-04 | 2012-06-20 | Сергей Фёдорович Павлов | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ores |
| RU2503731C1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") | Method of nickel extraction |
| RU2502811C1 (en) * | 2012-12-19 | 2013-12-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Method for processing of oxidised nickel ores |
| RU2756326C2 (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for processing oxidized nickel-cobalt ore |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| AL-HARAHSHEH M. et al. Microwave-assisted leaching - a review., Hydrometallurgy, June 2004, v.73, Issues 3-4, p. 189-203. AGACAYAK T. et al. Effect of Microwave Heating on the Leaching of Lateritic Nickel Ore in Perchloric Acid., Journal of the Chemical Society of Pakistan, 30.08.2015. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101919266B1 (en) | Leaching method for lithium ion battery scrap and method for recovering metal from lithium ion battery scrap | |
| CA1037261A (en) | Oxidation-leaching of chalcopyrite | |
| KR20070053211A (en) | Recovery of nickel and cobalt from laterite ores by reaction with concentrated acid and water leaching | |
| CN109207740A (en) | The extraction vanadium method of vanadium-bearing slag of high calcium and high phosphor | |
| CN104388679B (en) | Method containing vanadium raw materials vanadium extraction | |
| FI121180B (en) | A method for treating nickel plater ore | |
| EP1587964B1 (en) | Process for nickel and cobalt extraction from laterite ores | |
| CN109081375A (en) | A process for ammonia gas recovery for vanadium production, ammonium production and waste water recycling | |
| US5393320A (en) | Leaching process for nickel cobalt and manganese ores | |
| WO2013163711A1 (en) | System and method for rare earths extraction | |
| WO2024021237A1 (en) | Recovery method for lithium iron phosphate | |
| Zhao et al. | Transformation mechanism and selective leaching of nickel and cobalt from limonitic laterite ore using sulfation-roasting-leaching process | |
| Gan et al. | Kinetics of manganese leaching from an iron-rich manganese dioxide ore with bagasse pith as a reductant | |
| RU2803695C1 (en) | Processing method for oxidized nickel ore | |
| EP1425428B1 (en) | Method for obtaining cobalt and nickel from ores and ore concentrates | |
| US3244513A (en) | Process for the treatment of lateritic ores to obtain cobalt and nickel values | |
| CN104313343B (en) | A kind of high arsenic leaches gold extracting method containing gold sulfur concentrate oxidizing roasting-microwave-assisted | |
| RU2756326C2 (en) | Method for processing oxidized nickel-cobalt ore | |
| CN109136565A (en) | A kind of method of cyanidation tailings harmless treatment and resource utilization | |
| Safarzadeh et al. | The effect of heat treatment on selective separation of nickel from Cd–Ni zinc plant residues | |
| CN102220483A (en) | Two-stage roasting treatment method for laterite nickel ore | |
| RU2605741C1 (en) | Method of processing tungsten concentrates | |
| RU2245933C1 (en) | Method for reprocessing of oxidized nickel-cobalt ore | |
| RU2778335C1 (en) | Method for processing zinc cakes | |
| JP6087360B2 (en) | Selective base metal leaching from laterite ores |