Спосіб вилуговування металу з руди

1. Спосіб вилуговування металу з руди, що містить вказаний метал, який полягає в тому, що проводять наступні стадії: (а) вилуговування руди у присутності хлористоводневої кислоти з утворенням розчинного хлориду металу в розчині для вилуговування; (б) додавання сірчаної кислоти і/або діоксиду сірки в розчин для вилуговування; (в) регенерацію твердого сульфату металу або сульфіту металу з розчину для вилуговування; і (г) регенерацію хлористоводневої кислоти; і (д) безперервне перетворення принаймні частини хлористоводневої кислоти з розчину в пароподібну фазу. 2. Спосіб за п. 1, де хлористоводневу кислоту в пароподібній фазі повертають на стадію (а). 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, де хлористоводневу кислоту перетворюють на пароподібну фазу при нагріванні. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, де хлористоводневу кислоту в пароподібній фазі перед поверненням на стадію (а) піддають перегонці для видалення води. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, де сірчану кислоту і/або діоксид сірки додають в розчин для вилуговування після стадії вилуговування і одночасно регенерують хлористоводневу кислоту. 6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який полягає в тому, що сірчану кислоту і/або діоксид сірки дода 2 (19) 1 3 Дійсний винахід відноситься до способу вилуговування, при якому відбувається накопичення або регенерація соляної кислоти і вилуговування металу з руди хлоридним розчином. У минулому у ряді способів використовували відносно концентровані сольові хлоридні розчини як середовище для вилуговування неблагородних металів, один з останніх варіантів включає гідромідний спосіб Оутокумпу, описаний у ряді патентів, таких як WO 2003/35916, WP 2003/89675 та ін. Відомо, що хлоридні сольові розчини високої іонної сили в основному забезпечують швидше і повніше вилуговування в порівнянні із звичайним відносно розбавленим сульфатним середовищем. Проте, регенерація розчинених цінних матеріалів з таких сольових розчинів є трудомістким процесом і виключає стандартну електролітичну обробку. Протягом багатьох років дослідження в багатьох науково-дослідних центрах були направлені на використання соляної кислоти (хлоридного середовища) для вилуговування нікелю з латеритних руд, перш за все слід згадати роботи в цій галузі, проведені в університеті м. Лідс їм. Н.М. Райса [N.M. Rice of Leeds University (див. Rice, 1989]. При обробці обох типів руди, типового силікату (серпентину) і оксидної руди (лимоніту), спостерігалися оптимальні кінетичні параметри, що свідчило про можливість використання вказаної системи для вилуговування цінних металів, таких як нікель, з ряду матеріалів типу латеритів. Особливий інтерес представляє швидка кінетика (1 год.) вилуговування при високій температурі, зазвичай більше 80°С, в 4 Μ розчині соляної кислоти. Була розроблена концептуальна схема (Rice і Strong, 1974) з використанням вилуговування соляною кислотою для солюбілізації цінного кобальту і нікелю, які потім видаляли екстракцією розчинником з подальшим гідролізом і одержували у вигляді гідроксиду нікелю (з використанням магнезії як нейтралізуючого агенту), відповідно. Основними компонентами, які вносять вклад у використання дорогої соляної кислоти, с домішки, такі як залізо і магній. Хлорид заліза видаляють з розчину екстракцією розчинником і обробкою на стадії випалення з розпиленням, при цьому утворюється стійкий гематит і регенерується соляна кислота, яка прямує в рециркуляційну систему на стадію вилуговування. Аналогічним чином, хлорид магнію обробляють на стадії випалення з розпиленням, при цьому утворюється магнезія (яку використовують як комерційний побічний продукт і використовують як нейтралізуючий агент) і регенерується соляна кислота (повертається в рециркуляційну систему на стадію вилуговування). Встановлено, що приблизно 70% світових природних запасів нікелю міститься в латеритній руді. В даний час лише приблизно 40% нікелю, що випускається в промисловості, екстрагують з латеритних руд і передбачається, що до 2012 р. ця величина зросте приблизно до 50% (розрахунки Dalvi та ін., 2004). Таким чином в даний час існує необхідність в розробці нового процесу для регенерації нікелю і кобальту з латеритних родовищ, який характеризується значно нижчими експлуа 93991 4 таційними характеристиками і перш за все нижчими капітальними витратами в порівнянні з сучасними технологіями. Більш того, з урахуванням запасів в майбутньому і зростання потреби в нікелі приблизно на 4% (залежно від різних чинників) потреба у виробництві нікелю складатиме 4000045000 тон нікелю на рік, що випускається в промисловості, щоб задовольнити потреби (розрахунки Dalvi та ін., 2004). Навіть якщо використовувати додаткову розробку нових джерел (запасів) невеликих сульфідних родовищ, основні проекти, що передбачають нові способи розробки латеритів (такі як проекти з кислотного вилуговування при високому тиску Goro і Ravensthrope, нові ливарні печі, такі як печі Koniambo, і нові способи гідрометалургійної сульфідної обробки, такі як спосіб Voisey's Bay), всі ці способи не зможуть задовольнити потреби. Геологія і мінералогія Латеритні родовища нікелю включають два основні пласти (горизонту), тобто лимонітний (гідратовані оксиди заліза) поверхневий матеріал (0,8-1,5% Ni, низький вміст магнію, високий вміст заліза) і глибший пласт, сапролітний (гідросилікати магнію) матеріал (1,5-3% Ni, високий вміст магнію, низький вміст заліза). Вказані пласти утворюються при ерозії вихідної скельної породи, у формі мінералів Fe-Mg-Si-O. В процесі латеритизації Ni і Co концентруються в 3-30 разів в порівнянні з вихідною породою. Процес латеритизації є динамічним, а глибинний розріз в основному є моментальним знімком, причому в самому нижньому шарі знаходиться порівняно нещодавно змінена порода. Безліч лимонітних родовищ утворюється, коли надлишковий вільний кремній (у складі вихідної породи) повторно осідає після його вилуговування з Mg-силікатної структури з утворенням силікатних відкладень (прикладом руди такого типу є силікатне родовище Jacare). У м'якших умовах ерозії, наприклад, в умовах сухішого або холоднішого клімату, або в умовах обмеженого руху ґрунтових вод (поганий дренаж), міра вилуговування знижується, що приводить до утворення смектичних глин. Поклади глини (якщо вони присутні) зазвичай знаходяться між лимонітною і сапролітною зонами (прикладом такого родовища є поклади Murrin, які містять в глибинному розрізі переміжні смектичні зони). Поблизу латеритної материкової скельної породи із зміненою поверхнею розділу утворюються збагачені нікелем (більше 20% Ni) гідратовані мінерали Mg-силікатні (відомі як гарнієрити). Гарнієрити найбільш поширені в тектонічно активних пластах, таких як Нова Каледонія. Між материковим ґрунтом або шаром гарнієриту (якщо він присутній) і шаром лимоніту або глини (якщо він присутній) розташовується перехідна зона, що містить значно змінений магній-силікатний матеріал, названий сапролітною зоною. При ерозії вихідної породи може також утворитися вільний кремній, що залягає в найбільш проникних геологічних структурах, таких як зони поперечного зрушення, розломів, жил і тріщин [детальний огляд див. Monhemius, 1987 і Elias, 2002]. 5 93991 6 І нарешті в результаті нерівномірної ерозії (у Процес Карона розрізі) латеритного горизонту, а також за рахунок Спочатку руду висушують в роторній печі і обнерівномірної розробки окремі зразки руди, наприпалюють у відновних умовах. Ni і Co селективно клад, сапроліт, можуть містити різні кількості інших відновлюються при приблизно 700 °С до металів руд, наприклад, лимоніт і глину. Таким чином ла(приблизно 10% Fe частково відновлюється). Яктерит як сировина характеризується надзвичайно що вміст силікатів в сировині є підвищеним (за мінливим мінералогічним складом і пов'язаними з рахунок переробки більшої кількості сапролітної ним характеристиками переробки. Основними руди), то відбувається повторна кристалізація фоджерелами латеритного нікелю у всьому світі є рстериту (аморфного Mg-силікату) і при цьому руди лимонітного типу і у меншій мірі руди сапровідбувається захоплення Ni, тобто нікель не піддалітного типу. ється вилуговуванню. Аналогічним чином вищі Використовувані на практиці сучасні способи температури відновлення і надлишкове відновВажливою стадією переробки по можливості є лення приводять до підвищеної можливості утвофізичне збагачення, оскільки при переробці нікерення тугоплавкої фази (у відношенні до вилуголевої руди високої якості найбільш доцільною є вування). Після охолодження сплав вилуговують в економічність будь-якого використовуваного проатмосфері повітря в окислювальних умовах (повіцесу. На жаль обидва типи руди, лимоніт і сапротря) в розчині аміак-карбонат амонію (рН~10). Виліт насилу піддаються збагаченню, оскільки Ni голужені Ni (Co) і Fe утворюють надзвичайно міцні могенно змішаний з мінералами гетитом і магнійамінокомплекси в розчині. Іон заліза (II) окислюсилікатом, відповідно. Існує певна можливість фіється до заліза (III) і гідролізується у вигляді желазичного збагачення, але лише якщо присутній крутинізованого гідроксиду заліза (Co спільно осідає з пний безрудний матеріал, такий як крупний кварц гідроксидом заліза і значну частину не можна ре(у силікатних або сапролітних рудах) або магнетит генерувати). Після розділення системи рідина(у лимонітних рудах). тверда речовина, деяка кількість Ni і весь Co осіПроцес плавлення дають у вигляді сульфідів у присутності газоподібСапролітна руда зазвичай містить 20-50% віного H2S (Co є менш розчинним в порівнянні з Ni). льної води і на першій стадії її видаляють висушуРозчин Ni (що не містить Co) потім упарюють з ванням. Потім руду прожарюють для видалення парою, при цьому утворюється основний карбонат структурованої води з подальшим відновленням Ni Ni (тверда фаза), СО2 і аміак в газоподібній фазі. і Fe до металів в печі в суміші з коксом або вугілСО2 і аміак регенерують для повторного викорислям. Mg, Si тощо утворюють шлак, що дозволяє тання при абсорбції водою з утворенням розчину видалити рідкий розплавлений сплав Ni-Fe. Потім аміак-карбонат амонію. Кек карбонату нікелю або потрібне рафінування (переплавка) для видалення використовують як комерційний продукт, або підзалишкових S, С і Si. При використанні способу дають подальшій переробці з використанням безвиробництва штейна потрібне додавання S в піч лічі методів кінцевої обробки для регенерації Ni з для випалення у відновлюючих умовах. При цьому карбонатів або з розчину (див. Monhemius, 1987). відбувається взаємодія з металічним Ni і Fe з Властивості способу: утворенням сульфідів. Вказаний матеріал потім - спосіб призначений для обробки лимонітних плавлять, при цьому оксиди утворюють шлак, а руд, хоча його можна використовувати для пересульфіди утворюють штейн. Нарешті, через конробки деяких типів сапролітів (при збільшенні кільвертер продувають повітря для окислення основкості утворюється форстерит, що приводить до ної кількості Fe до шлаку. Властивості способу: збільшення втрат нікелю), - спосіб призначений для обробки сапролітних - хоча основна кількість реагентів (аміак і СО2) руд, перш за все збагачених гамеритом, поступають в рециркуляційну систему процесу, - економічні граничні показники якості рудної спостерігаються значні втрати (перш за все за расировини для проектів «коричневого поля» (оновхунок вилуговування магнію), крім того потрібні лення старих підприємств) з низькою вартістю допоміжні реагенти для одержання продукту з відскладають приблизно 1,7% Ni, а для проектів «коносно високим ступенем очищення, ричневого поля» (оновлення старих підприємств) з - більше 60% сумарної спожитої енергії виковисокою вартістю приблизно 2,1% Ni (Dalvi та ін., ристовується на попередніх стадіях процесу (ви2004), сушування вологої руди і відновне випалення), - мінливість руди за складом необхідно усеретоді як на стадіях кінцевої обробки знову викорисднювати, щоб забезпечувати вказану якість обротовуються методи гідрометалургійної обробки, блюваної сировини (якість Ni, температура плавтобто процес з енергетичної точки зору є украй лення шлаку залежить від SiO2/MgO і FeO тощо), неефективним, - до недоліків процесу плавлення відносяться - фільтрація є неефективною у зв'язку з желевисокі капіталовкладення і енергетичні витрати, а подібною природою осадженого гідроксиду заліза, також аспекти охорони довкілля, отже економіч- низький вихід екстракції для обох процесів: ність процесу в значній мірі залежить від регіонапірометалургічного (утворення форстериту) і гідльних цін на енергоресурси, рометалургійного (співосадження Co і блокування - хоча вихід Ni є досить високим (-90%), вихід вилужених часток за рахунок осадження Fe) проCo як побічного продукту або дуже малий або повцесів, загальний вихід Ni складає приблизно 75% і ністю відсутній, по-перше, завдяки низькому вмісту Co 50%. Co в сапролітних рудах і, по-друге, за рахунок ниНе слід чекати, що вказану технологію можна використовувати для розробки нових проектів у зького виходу ( 50%), (Dalvi та ін., 2004), наспразв'язку з низьким виходом цінних металів і викоривді присутність Со у феро-никелі є небажаною. 7 93991 8 станням сировини з низьким вмістом Ni (переважВстановлено, що основною причиною використанно лимонітні руди), крім того, вказані процеси виня кислоти є Mg, причому усунути цей недолік момагають високих витрат на енергію і реагенти (див. жна лише за рахунок переробки рудної сировини з Dalvi та ін., 2004). низьким вмістом Mg (руда лимонітного типу). Крім Процес кислотного вилуговування при високотого, приблизно половина вартості пов'язана з му тиску (HPAL) необхідністю заповнювати вихідний рівень реагенУ металургії процес HPAL вважається відностів (для компенсації утворення бісульфату «при но простим, на першій стадії використовують кистемпературі»), які насправді не використовуються лотне розкладання при високій температурі більдля вилуговування). «Додаткову» кислоту потрібно ше 245°С. Одержану суспензію нейтралізують також додавати для нейтралізації після вилуговувапном і декантують в протитечії, потім видаляють вання під тиском. Чим вище густину пульпи (судомішки і осаджують Ni і Со у вигляді сульфідів спензії), тим у меншій мірі витрати на реагенти (H2S) або гідроксидів (вапно), або безпосередньо впливають на абсолютну вартість (вартість/фунти витягують Ni і Co екстракцією розчинником (схема одержаного Ni). Проте, існує межа максимальної Goro). Необв'язкові подальші очищення і роздіщільності пульпи у зв'язку з обмеженнями за в'язлення включають повторне розчинення (якщо при кістю. осадженні одержують тверду речовину) і очищенНові розробки ня з використанням екстракції розчинником або В даний час в промисловості існує тенденція селективне осадження. І нарешті, метал регенерозробки і проектування ефективних способів атрують електролізом або відновленням воднем, мосферного вилуговування (AL), перш за все у або оксид нікелю одержують з використанням пізв'язку з пониженими капіталовкладеннями, а тарогідролізу (хлориди використовують у вигляді SX кож для переробки як лимонітів, так і сапрол ітів. або IX, але не для процесу вилуговування). Спосіб на основі сульфатів, незамкнута сисВластивості процесу: тема - спосіб призначений для переробки лимонітЗазвичай лимонітну руду вилуговують при виних руд, і таким чином його можна використовувасокій залишковій концентрації кислоти, тоді як сати для більшого числа типів руди в порівнянні із пролітну руду (з вищою здатністю до нейтралізації) способом плавлення (запаси лимонітної руди знапотім використовують для нейтралізації залишкочно перевищують запаси сапролітної руди високої вої кислоти і кислоти, що утворюється при гідролізі якості), але економічність способу в значній мірі Fe. Такий підхід забезпечує не лише економію визалежить від вмісту загальних поглиначів кислоти, трат на нейтралізацію, але також додаткову ексттобто А1 (з глини) і перш за все Mg (