льфидного концентрату. Технологічна схема переробки включала в себе наступні основні операції:
розчинення колективного концентрату;
очистка розчину від домішок;
автоклавного осадження порошку металевого нікелю;
осадження чорнового кобальтового осаду;
розчинення кобальтового осаду, автоклавного осадження порошку металевого кобальту;
виробництво сульфату амонію.
Гідрометалургійна переробка сульфідних нікелевих руд
Автоклавное вилуговування
У практиці гідрометалургійної переробки сульфідних нікелевих руд ефективне промислове застосування знайшли автоклавні процеси.
При автоклавном вилуговуванні сульфідної сировини як розчинники найчастіше використовують сірчанокислий і аміачні розчини. У загальному вигляді сумарні реакції вилуговування можна представити рівняннями:
МеS + O2 + 2H2SO4=2MeSO4 + 2S + 2H2O (2.101)
2МеS + O2 + aq=2MeSO4 aq (2.102)
МеS + O2 + n (NH3) + aq=Me (NH3) nSO4 (2.103)
Форма окислення сульфідів визначається кислотністю розчину і температурою.
Так при температурі не менше 113оС і рН=1,0-1,5 і достатній концентрації окислювача більшість сульфідів окислюється з утворенням елементарної сірки. При недостатній концентрації окислювача в даних умовах окислення сульфідів відбуватиметься з утворенням сірководню. При температурі вище температури плавлення елементарної сірки в окислювальних умовах окислення сульфідів відбуватиметься з утворенням сульфатів.
У лужних (аміачних) середовищах освіту елементарної сірки неможливо. Основними продуктами окислення сульфідів будуть містять сірку іони типу SxOy2- або NH4SO4NH2.
Реакції сірчанокислотного або аміачного вилуговування ставляться до гетерогенним процесам і протікають через ряд послідовних стадій:
насичення розчину газоподібним киснем;
дифузія кисню і розчинника до реакційної поверхні сульфіду;
хімічна реакція;
дифузія продуктів реакції в об'єм розчину.
Швидкість таких процесів визначається швидкістю лімітуючої стадії. Визначення лімітуючої стадії дає можливість свідомо впливати на швидкість реакції шляхом зміни тих чи інших параметрів процесу. Наприклад, якщо лімітуючої стадією є третя (хімічна реакція), то найбільш дієвими факторами впливу на швидкість реакції є температура і каталізатор.
У сульфідних концентратах, що надходять на вилуговування, кольорові метали і залізо представлені нижчими і вищими сульфідами.
Так у флотаційних концентратах основними формами заліза є FeS2, FexSy і FeS.
Пірит є одним з найбільш стійких сульфідів і в аміачної середовищі практично не окислюється. Окислення піриту в кислому середовищі протікає по реакціях:
FeS + 7O2 + 2H2O=2FeSO4 + 2H2SO4 (2.104)
2FeSO4 + 0,5O2 + H2SO4=Fe2 (SO4) 3 + H2O (2.105) 2 (SO4) + 4H2O=Fe2O3 · H2O + 3H2SO4 (2.106)
ложение реакцій (2.104), (2.105) і (2.106) дає сумарну реакцію окислення піриту в кислих середовищах:
2FeS2 + 7,5O2 + 5H2O=Fe2O3 · H2O + 4H2SO4 (2.107)
Окислення пирротина в кислих середовищах протікає з утворенням сірководню, який може окислятся до елементарної сірки:
FeS + H2SO4=FeSO4 + H2S (2.108)
FeSO4 + 0,5O2 + H2SO4=Fe2 (SO4) 3 + H2O (2.109) 2S + Fe2 (SO4) 3=2 FeSO4 + H2SO4 + S (2.110) 2 (SO4) 3 + 4H2O=Fe2O3 · H2O + 3H2SO4 (2.111)
У аміачних розчинах окислення пірротіга протікає з помітною швидкістю по рівняннях реакцій:
FeS + NH 3 + H 2 O=Fe 2 O 3 · H 2 O + (NH 4) 2 S 2 O 3 (2.112)
(NH 4) 2 S 2 O 3 + 2O 2=(NH 4) 2 S 3 O 6 + (NH 4) 2 SO 4 (2.113)
(NH 4) 2 S 3 O 6 + 2O 2 + 4NH 3 + H 2 O=NH 4 SO 3 NH 2 +2 (NH 4) 2 SO 4 (2.114)
Нікель і кобальт у флотаційних концентратах представлені вищими сульфідами типу МeS, асоційованими з сульфідами заліза. У Штейн нікель і кобальт присутні у вигляді сульфідів Ni 3 S 2 і Co 4 S 3.
При автоклавном вилуговуванні в сірчанокислих середовищах окислення сульфідів нікелю протікає по реакціях:
NiS + 2O 2=NiSO 4 (2.115) + 0,5O 2 + H 2 SO 4=NiSO 4 + S + H 2 O (2.116) 3 S 2 + 4,5O 2 + H 2 SO 4=3NiSO 4 + H 2 O (2.117)
Освіта елементарної сірки по реакції (2.116) незначно. Тому окислення сульфідів нікелю супроводжується в основному утворенням сульфатів.
При аміачному вилуговуванні сульфідних матеріалів нікель, мідь, кобальт у вигляді аммиакатов переходять в розчин, а залізо, окислюючись, переходить в осад у вигляді гідрооксиду.
Аміачне вилуговування в автоклавах для переробки сульфідних мідних концентратів, що містять 14,0% Ni, 3,0% Cu, 0,2-0,4% Co, 35% Fe, 28,0% S , використовується канадською компанією «Ш...
