Исследование и разработка комбинированного способа переработки сульфидных никелевых концентратов с получением гидроксида никеля

• Автор: Имидеев, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Обзор способов переработки сульфидных никелевых концентратов

Введение

1.1 Получение сульфидных никелевых концентратов

1.2 Пирометаллургнческие способы

1.2.1 Электроплавка

1.2.2 Плавка во взвешенном состоянии

1.3 Гидрометаллургнческие способы

1.3.1 Автоклавное аммиачное выщелачивание

1.3.2 Окислительное автоклавное выщелачивание

1.3.3 Биоокисление
1.4 Хлоридные способы
1.4.1 Хлоридное выщелачивание
1.4.2 Хлорирование сульфидного сырья цветных металлов
элементарным хлором
1.5 Комбинированные способы
1.5.1 Окислительный и сульфатизирующий обжиг
1.5.2 Хлорирование сульфидного сырья цветных металлов спеканием с
хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов
Выводы и постановка задачи исследовании
2 Характеристика материалов и методика проведения экспериментов..
2.1 Вещественный состав сульфидных концентратов
2.1.1 Концентрат Норильской обогатительной фабрики
2.1.2 Концентрат обогатительной фабрики ОАО «Кольская ГМК»
2.1.3 Концентрат обогатительной фабрики «Black Swan»
2.1.4 Концентрат Удоканского месторождения
2.2 Методика проведения экспериментов
2.2.1 Спекание в муфельной печи
2.2.2 Спекание в трубчатой печи
2.2.3 Выщелачивание
2.2.4 Определение никеля в растворе
3 Спекание с хлоридом натрия

3.1 Изучение термодинамики взаимодействия сульфидного
никелевого концентрата с хлоридом натрия
Выводы
3.2 Исследование продуктов спекания
3.2.1 Спёк
3.2.2 Газовая фаза
Выводы
3.3 Определение оптимальных режимов спекания
3.3.1 Расход 1МаС
3.3.2 Температура спекания
3.3.3 Продолжительность спекания
3.3.4 Обсуждение результатов и выводы
3.4 Влияние меди
3.5 Выщелачивание спёка
4 Получение гидроксида никеля
4.1 Обзор способов получения и очистки гидроксида никеля
4.2 Экспериментальная часть
4.2.1 Декантационная отмывка
4.2.2 Очистка с использованием ионообменных смол
Выводы
5 Технологическая часть
5.1 Лабораторные испытания
5.2 Технологическая схема
5.3 Экономические показатели предлагаемой технологии
Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д

Введение
Актуальность работы. Основными требованиями к современным металлургическим технологиям являются: экономическая эффективность, безопасные и безвредные условия труда, устранение вредных выбросов в атмосферу и высокая степень комплексности используемого сырья. Последнее особенно актуально для сульфидных никелевых концентратов, содержащих, помимо никеля, медь, кобальт, а также драгоценные металлы.
В промышленной практике сульфидные никелевые концентраты перерабатывают преимущественно пирометаллургическими способами, в основе которых лежит плавка на штейн, что приводит к высокому энергопотреблению и образованию большого количества сернистых газов, требующих утилизации. Гидрометаллургические способы, основанные на автоклавном выщелачивании, связаны с высокой стоимостью оборудования и сложностью технологического цикла.
В последнее время в литературе большое количество работ посвящается комбинированным технологиям переработки сульфидных концентратов тяжёлых цветных металлов на основе низкотемпературного спекания сульфидного сырья с хлоридами щелочных металлов для перевода серы в сульфатную форму, а ценных компонентов - в раствор. Технология позволяет значительно повысить комплексность использования сырья, снизить себестоимость получаемых товарных продуктов и решить экологические проблемы. Такой вариант разработан в НИТУ «МИСиС» для переработки сульфидных медных концентратов Эрдэнэтского и Удоканского месторождений с получением катодной меди и медного купороса, соответственно. Однако остаются не выясненными вопросы поведения компонентов и механизма их взаимодействия в процессе низкотемпературного спекания, что не позволяет оптимизировать параметры спекания и выщелачивания полученных продуктов. Кроме того, растворы выщелачивания могут быть использованы для получения высокочистых гидроксидов никеля и кобальта, используемых

выщелачивания спёка и химический анализ полученных растворов показали, что медь в спёке преимущественно присутствует в составе хлорида, в то же время подтверждено присутствие в спёке комплексных сульфидов и хлоридов. Исследования, проведенные в горизонтальной трубчатой электрической печи, показали возможность извлечения до 96 % меди из халькопирита в результате спекания и последующего водного выщелачивания спёка.
Более поздние сведения по обжигу сульфидных медных концентратов с хлоридом натрия или калия отражены в работах [88,89,90]. Рассмотрены способы переработки сульфидного медного сырья путем низкотемпературного обжига с NaCl и КС1 и последующего выщелачивания огарка для двух концентратов - удоканского (Россия) и эрдэнэтского (Монголия). Оптимальная температура при обжиге концентратов с NaCl - 450 °С. Однако, обжиг концентратов с КС1 может стать более экономически выгодным чем с NaCl, поскольку в этом случае образуется сульфат калия - ценное минеральное удобрение. Наилучшие результаты по извлечению меди в раствор получены в результате обжига при температуре 450 °С, продолжительности обжига 1 ч и при выщелачивании водой при Т:Ж= 1:8, температуре 25 °С в течение 2 ч. Общее извлечение меди по анализам фильтратов, объединенных с промводами, более 99,5 %, по анализу кеков - 98,2 %. В работе [89] показано, что температура обжига с КС1 может быть снижена до 450 °С. В этом случае при продолжительности обжига 1 ч. извлечение меди из концентрата в раствор превышает 95 %. По мнению авторов работы [90], в основе
низкотемпературного обжига сульфидного медного концентрата лежит электрохимический механизм.
Интересными представляются данные по обжигу сульфида меди с хлоридом кальция в присутствии кислорода. По данным авторов работы [91] первоначально сульфид меди окисляется до оксидов и сульфатов с выделением диоксида серы. Диоксид серы в свою очередь участвует в разложении хлорида кальция с выделением хлора, который является хлоратором для сульфида, оксидов (I и II) и сульфата меди. В результате взаимодействия образуются CuCl