Создание новой комплексной технологии получения никеля, кобальта и драгоценных металлов из восстановленной технической закиси никеля и медно-никелевых файнштейнов

• Автор: Попов, Игорь Олегович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 307 с. : 15 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НОВОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЯ, КОБАЛЬТА И ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ЗАКИСИ НИКЕЛЯ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ
1.1. Современные сульфатные гидрометаллургические технологии переработки окисленного и сульфидного никелевого сырья. Спо собы получения АНСо электролитов в гидрометаллургии никеля литературный обзор
1.2. Обоснование структуры сырья новой гидрометаллургической технологии получения никеля, кобальта и концентратов драго ценных металлов для КГМК
1.3. Создание концепции физикохимических процессов новой комплексной технологии получения никеля, кобальта и концентра тов драгоценных металлов из оксиднлх, металлооксидных, металлосульфидных и сульфидных никелевых сплавов

1.4. Методы исследований основных физикохимических процессов новой технологии

1.5. Разработка способа получения активного никеля из огарков обжига никелевого сульфидного концентрата продуктами совместной газификации и оксидирования твердого углеродистого и жидкого углеводородного топлива. Исследование макрокинетики восстановления технической закиси никеля
1.6. Исследование способа повышения активности никелевого порошка в трубчатой вращающейся печи для гидрометаллургиче ских процессов его переработки
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НОВОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЦЕМЕНТАЦИОН д НОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАКИСИ НИКЕЛЯ
2.1. Создание химических ОСНОВ НОВОЙ комплексной технологии окислительноцементационного выщелачивания ВЗН
2.2. Исследование параллельных реакций окислительноцементационного выщелачивания ВЗН и создание макрокинетических основ технологии
2.3. Разработка физикохимических основ технологии окислительноцементационного выщелачивания ВЗН
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ МАКРОКИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЦЕМЕНТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ТЕХНИЧЕС 5 КОЙ ЗАКИСИ НИКЕЛЯ И РАЗРАБОТКИ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПОЛУЧЕНИЯ МСо ЭЛЕКТРОЛИТОВ.
3.1. Разработка вариантов технологии окислительноцементационного выщелачивания ВЗН и схем наработки МСо электроли 5 тов
3.2. Макрокинетические закономерности окислительноцементационной технологии раздельного выщелачивания ВЗН и ОЦМ в замк 7 нутой комплексной технологии ЭЭН
3.3. Испытания периодической схемы раздельного окислительноцементационного выщелачивания ВЗН и ОЦМ в замкнутой ком 1 плексной технологии ЭЭН
3.4. Макрокинетические закономерности окислительноцементационной технологии совместного выщелачивания ВЗН и ОЦМ в од 3 ном реакторе
3.5. Макрокинетические закономерности совмещенных процессов измельчения и окислительноцементационного выщелачивания ВЗН в шаровой мельнице. Разработка способа цементации и измельчения ВЗН в шаровой мельнице
3.6. Исследование технологии и макрокинетики раздельного окислительноцементационного выщелачивания ВЗН и ОЦМ в непре 1 рывном режиме на полупромышленной установке
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СУЛЬФИДНОЙ И МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФАЗЫ МЕДНОНИКЕЛЕВЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ И ОКИСЛЕННОЙ МЕДЬЮ. РАЗРАБОТКА И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 2 ТЕХНОЛОГИИ ОКИСЛИТЕЛЬНОЦЕМЕНТАЦИОННОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ РЯДОВЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ.
4.1. Разработка и исследование технологии окислительноцементационного выщелачивания медноникелевых файнштейнов в суль 2 фатных электролитах с примесным содержанием ионов СГ.
4.2. Разработка и исследование технологии модифицирования метал лической и сульфидной фазы медноникелевых файнштейнов.
4.3. Разработка и исследование технологии окислительноцементационного выщелачивания при атмосферных условиях модифицированных металлической медью медноникелевых файнштейнов.
4.4. Испытания на пилотной установке макрокинетики окислительноцементационного выщелачивания модифицированного медью медноникелевого файнштейна и разработки принципиально новой схемы его переработки.
4.5. Исследование вещественного состава модифицированного медью медноникелевого файнштейна.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ И ЭЛЕКТРОЭКСТРАКЦИИ НИКЕЛЯ ИЗ РАСТВОРОВ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАКИСИ НИКЕЛЯ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ
5.1. Исследование и теоретическое обоснование особенностей процессов комплексной технологии очистки сульфатных электролитов окислительноцементационного выщелачивания восстановленной технической закиси никеля от катионов Ре2, Со2, Си2.
5.2. Исследование закономерностей комплексной технологии очистки сульфатных растворов выщелачивания восстановленной технической закиси никеля в каскаде реакторов непрерывного действия полупромышленной установки электроэкстракции никеля. Очистка от Ре2, Си2, Со2, 1п2, РЬ2 при примесном содержании ионов СГ в электролитах
5.3. Поведение цинка и свинца. Баланс по цинку и свинцу .
5.4. Исследование и электроэкстракция никеля из сульфатных растворов окислительноцементационного выщелачивания восстановленной технической закиси никеля
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НОВОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАКИСИ НИКЕЛЯ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФАЙНШТЕЙНОВ
6.1. Метод концентрирования благородных металлов из остатков выщелачивания восстановленной технической закиси никеля и модифицированных файнштейнов.
6.2. Исследование и разработка принципиально новой комплексной технологии концентрирования благородных металлов из остатков окислительноцементационного выщелачивания восстановленной технической закиси никеля
ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ РАФИНИРОВАННЫХ 8 РАСТВОРОВ И СОЕДИНЕНИЙ КОБАЛЬТА
7.1. Исследование процессов растворения технических гидроксидов кобальта с восстановлением металлическим никелем, кобальтом 8 в сульфатных электролитах с примесным содержанием ионов С1.
7.2. Исследование вариантов очистки никелькобальтовых растворов
от примесей железа и марганца гидроксидами никеля высшей ва 7 лентности
7.3. Экспериментальное исследование очистки сульфатных кобальто вых растворов от металловпримесей жидкостной экстракцией
7.4. Разработка и испытание экстракционной технологии получения рафинированных химических соединений кобальта. Эксперимен тальнос исследование технологии и наработка опытных партий солей кобальта
ГЛАВА 8. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ КОНВЕРТЕРНЫХ ШЛАКОВ В КОМПЛЕКСНОЙ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ 4 ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЯ, КОБАЛЬТА И ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
8.1. Разработка и исследование технологии подготовки медных конвертерных шлаков для гидрометаллургической переработки.
8.2. Исследование поведения меди, никеля, кобальта и железа при гидрометаллургической переработке свернутых никельсодержа 8 щих медных шлаков.
8.3. Исследование вещественного состава медного конвертерного шлака.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Принципиальные схемы полупромышленной установки комплексной гидрометаллургической технологии переработки 1 ВЗН электроэкстракцией, ППУ ЭЭН ВЗН.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.Структура зерен оборотной цементной меди технологии окислительноцементационного выщелачивания ВЗН на 7 ППУ ЭЭН.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Вещественный состав остатков выщелачивания восстановленной технической закиси никеля ППУ ЭЭН.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Химический и вещественные составы использованных промышленных образцов файнштейнов КГМК, НГК и немагнитной фракции файнштейнов ЮАР. Вещественный состав остатков 2 окислительноцементационного выщелачивания файнштейнов КГМК, НГК и немагнитной фракции файнштейнов ЮАР.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Обобщенные результаты полупромышленных испытаний ЭЭН на ППУ Копия протокола НТС комбината Североникель с участием ОАО Институт Гипроникель Рассмотрение ре 9 зультатов испытаний сернокислотного растворения ВЗН на ППУ электроэкстракции никеля ЦЭН1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Акт результатов испытаний процесса непрерывного выщелачивания оборотной цементной меди ППУ ЭЭН в пульса 1 ционных колоннах.
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Выписка из отчета ОИЧ ПИЦ КГМК за г. Разработка и внедрение усовершенствованной технологии восстановления закиси никеля в ТП для ЭЭН на ППУ оценка экономиче 3 ского эффекта от внедрения усовершенствованной технологии восстановления на комбинате Североникель.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


СмгУ А,Си тв. М, Си тв. Автором впервые установлено содержание серы в образованных сульфидах никеля после кристаллизации расплавов модифицированных файнштейнов на уровне , что ниже уровня их содержания ,5 для рядовых файнштейнов впервые установлена возможность сравнительно глубокого выщелачивания в сульфатных средах с примесным содержанием ионов СГ никеля из сульфидов модифицированных файнштейнов с переводом никеля в растворы более чем на . Основные сформулированные научные посылки, объясняющие повышенную растворимость в сернокислых средах i, Со, сульфидной фазы модифицированных медью i сплавов, состоят в следующем. Морфология сульфидов. Образование фаз ii и i,Си тв. С путем выделения сульфида никеля из кристаллической металлической фазы. По морфологии сульфид никеля в данном случае не обособляется и в определенной мере наследует металлические свойства металлической фазы, поскольку связан с ней ионными и ковалентными связями. Окисленность металлосульфидного расплава i, Со, , Си. Природные сульфидные минералы никеля и окисленные кислородом воздуха сульфидные расплавы файнштейнов содержат избыточное насыщенное количество кислорода и окисленную фазу. При кристаллизации данных расплавов и отделения из них избыточного кислорода в атмосферу и твердую окисленную фазу шлак поскольку растворимость кислорода в твердых сплавах меньше, чем расплавах устанавливается равновесие в соответствии с активностями кислорода фаз, а также температурой и парциальным давлением 2 и 0 На активность кислорода и его межфазнос распределение О, Ьме0 и 0 в окисленных сульфидных расплавах оказывает влияние сера, а также вещественный состав фаз. Для нестехиометрических сульфидов и оксидов i, Со, , Си в соответствии с ионным строением расплавов и кристаллов, увеличение окисленности реализуется кристаллохимическими превращениями для которых характерно уменьшение металлических свойств увеличение отношения в сульфиде и О в равновесном оксиде. С позиций электрохимии увеличение окисленности и положительного электрического потенциала фаз облагораживание уменьшает цементационную активность в водных сернокислых растворах. Для восстановительных процессов получения металлосульфидного расплава и его кристаллизации характерно уменьшение окислительного потенциала фаз и i0О, и 0 О уменьшается содержание магнетитовой фазы, повышается основность шлаков, уменьшается содержание кислорода в металлической и сульфидной фазе, как следствие раскисления расплава. В данном случае, при уменьшении окисленности сплава, термодинамически вероятны кристаллохимические превращения в направлении повышения металлических свойств сплава уменьшение отношения в сульфидной и О в оксидной и металлической фазе. Восстановительные процессы с позиций электрохимии разблагораживают в определенной мере металлизированные сплавы на i основе и, соответственно, увеличивают цементационную способность в водных сернокислых средах их фазовых составляющих, поскольку уменьшают содержание в них кислорода. Раскисление расплава меди СУ по данным 8 позволило снизить содержание в ней кислорода 0, до 0,,3 масс Характерно уменьшение содержания кислорода и активностей равновесных оксидов i, Со, , а также Си, в зависимости от равновесного состава I2 таблица 1. Для модифицированных металлической медью файнштейнов в плавках с коксом образующийся 7. Данные раскисленные металлосульфидные сплавы, как установлено в главе 4, имеют более высокую реакционную способность в сернокислых электролитах. Таблица 1. Продолжительность формирования кристаллической структуры сульфидов никеля. Данное положение, являющееся составной частью основ повышения активности никеля в модифицированных файнштейнах предложено д. Кубасовым В. Л. ГНЦ И4НЦВЕТМЕТ. Действительно, ввиду сравнительно небольшого промежутка времени твердофазного формирования вторичного сульфида никеля при температуре С, достройка его кристаллической структуры атомами серы может быть не завершенной. Отношение в сульфидах i, Со, . Структура сульфида никеля iii схематично приведена на рис.