Спосіб переробки кобальтового кеку

УКРАЇНА ««и А«... 6650 11 Ч С1 (5П5С22В23/П0 ОПИЄДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВІ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ КОБАЛЬТОВОГО КЕКУ 1 (20)94301112,07.04.93 (21)4610668/02 (22)30.11.88, SU (46)29.12.94. Бюл. №8-1 (56) 1 Борбат В.Ф., Волков В.И., Казанский Л.А. Производство кобальта из сульфидных руд. М., Металлургия, 1983 г. с. 99. 2. Бюллетень цветной металлургии, ЦНИИ, № 13-14, 1958, с. 61-65 (прототип). (71) Інститут металофізики АН УРСР (UA) (72) Співаковський Володимир Ворисович, Маковська Галина Володимирівна, Мойса Л і д і я Петрівна, Тризна Людмила Григорівна, ГІІ гопол Ольга Сергіївна, Борисова Вале п „ }>~% Іванівна, Гудзенко Надія Іванівчь, .у^яков Васілій Міхайловіч (RU), Єомаков І єннадій Пєтровіч (RU), Мєльніков Зіктор ЕИсїіьсвіч (RU), Владіміров Ян Анатольєвіч ^Ri І), Кзлінкіна Аліна Вячеславовна (Ro), Оніщин Ьоріс Пєтровіч (RU), Рябко Олександр Гєоргієвіч (RU) (73) Інститут металофізики АН України (UA) (57} Способ переработки кобальтового кека, включающий получение кобальтового концентрата репульпацией кека в серной кислоте, р а с т в о р е н и е к о н ц е н т р а т а п р и нагревании, очистку от примесей, получение металлического кобальта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что кобальтовый концентрат par творяют в соляной кислоте, охлаждают и подвергают образующийся хлорид кобальта кристаллизационной противоточной многостадийной очистке до заданной чистоты после предварительного заполнения аппаратуры кристаллическим хлоридом кобальта и его насыщенными растворами на линии кристаллизационной очистки и раствором хлорида кобальта на линии электроэкстракции кобальта, при этом отработанный электролит э л е к т р о э к с т р а к ц и и кобальта донасыщают очищенным хлоридом кобальта, и часть полученного раствора с расходом, равным расходу оборотных маточников кри сталлизации, направляют на последнюю стадию перекристаллизации хлорида кобальта, остальной раствор - вновь на электроэкстракцию кобальта, а маточник первой стадии кристаллизации или его часть с со держанием 10-33% кобальта от вводимого с концентратом направляют на кислотную репульпацию кобальтового кека после предварительного удаления из маточника железа и марганца в виде гидроксидов обработкой его частью кобальтового кека при 70-80°С и рН = 0,8-1,2. . Изобретение относится к области гидрометаллургического производства цветных металлов, в частности, к производству кобальта и никеля и может быть использовано для получения металлического кобальта и хлорида кобальта Известен способ получения электролитного кобальта с соотношением Co:NI~250, включающий растворение никель-кобальтового кека (состав, мас.%: 22 Ni, 12 Со, 5 Си. 2 Fe) с использованием сернистого газа и серной кислоты, очистку раствора от железа при рН ~ 4,0 с помощью никель-кобальтового кека в качестве окислителя и нейтрализатора, обезмеживание активным никелевым порошком, доочистку от желез' С > O О СЛ О О з 6650 получение первого кобальтового концентрата (в нем соотношение концентраций Co.Ni ~ И (осаждением Со(ОН)з гипохлоритом натрия, переочистку концентрата при частичном растворении его в серной кислоте и повторном осаждении гидроксида кобальта гипохлоритом, прокаливание, измельчение полученного осадка с последующей обработкой раствором кальцинированной соды для удаления сульфата, изготовление анодов восстановлением полученной окиси кобальта (в ней соотношение Co.Ni ~ 70 и она часто является товарным продуктом), электрорафинирование кобальта в сульфатно-хлоридных растворах, очистку отработайного электролита от никеля и меди с использованием Na2S, от железа - с использованием СІ2 и СоСОзО). Способ предусматривает р а с х о д о в а н и е с у щ е с т в е н н ы х количеств реагентов (ЫагСОз, СІ2, NaCIO, Na2S), образующих прометок сульфата и хлорида натрия, содержащий примеси тяжелых цветных металлов. 5 10 15 20 В качестве прототипа выбран способ переработки кобальтового кека по которому 25 кек (состав его, в мас.%: 9-Ю Со, 9-10 Ni, 0,8 Fe, 0,09 Си, 53 НгО, Co:Ni ~ 1 (подвергают КИСЛОТНОЙ репульпации с получением кобальтового концентрата с соотношением Со: 15. Процесс репульпации включает рас- 30 творение 1 /3 общего количества кека в серной кислоте и корректировку - осаждение кобальта из раствора введением 2/3 общего количества кека в пульпу. Растворение ведется при 70°С с интенсивным перемешива- 35 нием до получения избыточной кислотности 100-125 г/л H2SO4. Содержание кобальта в растворе должно составлять 30-40 г/л, содержание никеля - 100-120 г/л. При этом условии практически весь никель переходит 40 в раствор. Осадок отфильтровывают, промывают. Фильтрат направляют в цех электролиза никеля (ЦЭН). Полученный концентрат растворяют в серной кислоте в присутствии восстановителя (сернистого газа), очищают 45 раствор от железа и меди осаждением их гидроксидов раствором соды, от марганца осаждением его гидроксида (IV) с помощью хлора. Для разделения кобальта и никеля осаждают гидроксид кобальта (111), исполь- 50 зуя соду, щелочь и хлор. Полученный осадок - товарный гидроксид,кобальта с соотношением концентраций Co.NI ~330 - подвергают сушке, прокалке, восстановительной плавке оксидов в присутствии графита и поп- 55 учают товарный металлический кобальт марки К-1. В фильтрате доосаждают кобальт хлором (после осаждения Со(ОН)з и содой, затем извлекают никель содой в виде карбоната после чого образовавшийся раствор солей натрия выводят из процесса в канализацию (2). К недостаткам этого способа относятся использование больших количеств реагентов (СІ2, Na2CO3, NaOH) и наличие промстока хлорида и сульфата натрия с примесями кобальта и никеля. Технической задачей является создание такого способа переработки кобальтового кека, который бы позволил исключить промстоки и снизить расход реагентов при переработке кобальтового кека. Поставленная задача решается тем что в способе переработки кобальтового кека, включающим получение кобальтового концентрата репульпацией кека в серной кислоте, растворение концентрата при нагревании очистку от примесей, получение металлического кобальта, кобальтовый концентрат растворяют в соляной кислоте, охлаждают и подвергают образующийся хлорид кобальта кристаллизационной противоточной многостадийной очистке от заданной чистоты после предварительного заполнения аппаратуры кристаллическим хлоридом кобальта и его насыщенными растворами на линии кристаллизационной очистки и раствором хлорида кобальта на линии электроэкстракции кобальта, при этом отработанный электролит электроэкстракции кобальта донасыщают очищенным хлоридом кобальта и часть полученного раствора с расходом, равным расходу оборотных маточников кристаллизации направляют на последнюю стадию перекристаллизации хлорида кобальта, остальной раствор вновь на электроэкстракцию кобальта, а маточник первой стадии кристаллизации или его часть с содержанием 10-33% кобальта от вводимого с концентратом направляют на кислотную репульпацию кобальтового кека после предварительного удаления из маточника железа и марганца в виде гидроксидов обработкой его частью кобальтового кека при 70-80°С и рН-0,8-1,2. Проверка заявляемого способа была осуществлена в лабораторных условиях и на опытном участке комбината "Северни кель" путем переработки кобальтового кека в соответствии со схемой на рис. 1 с получением соли хлорида кобальта и металлического кобальта марки К-1. П р и м е р 1. Кобальтовый кек с соотношением концентраций Со: Ni ~l направляют на кислотную репульпацию. Процесс ведут в соответствии с известным способом (см. Р.А. Гофаров, В.И. Емельянов, Г.Ф Нехорошкин. В помощь олектролизнику., Мурманское книжное из-во, 1970, с. 57-60). Он позволяет уменьшить содержание никеля в 6650 осадке и получить кобальтовый концентрат с соотношением концентраций Co:Ni ~ 15. Никельсодержащий фильтрат направляют в ЦЭН. Концентрат растворяют в соляной кислоте, раствор частично упаривают до плотности 1,50-1,52 г/см 3 при 1 и кислотности и подвергают кристаллизации СоСІг • бНгО, снижая температуру до 15-18°С, используя в качестве хладоагента воду с температурой 4-10°С. Отделяют кристаллы. Из полученных 10 кристаллов хлорида кобальта перекристаллизацией их из водных сред предварительно готовят маточники необходимых стадий кристаллизации, очищенные кристаллы СоСІг * 6НгО и раствор для электроэкстрак- 15 ции кобальта. Затем процесс ведут в соответствии со схемой. Концентрат при нагревании до 80-110°С и перемешивании растворяют во втором маточнике и части первого с помощью соляной кислоты. Ох- 20 лаждают раствор. Полученные кристаллы направляют на противоточную многостадийную перекристаллизацию в маточниках. Изменяя температуру от 60-70°С при растворении до 15-18°С при охлаждении 25 раствора, первые кристаллы перекристаллизовывают в третьем маточнике, полученные вторые кристаллы в четвертом маточнике, Последние п-кристаллы хлорида кобальта растворяют в отработанном электролите 30 электроэкстракции кобальта, донасыщоя его очищенным хлоридом кобальта до 180190 г/л кобальта. Часть этого раствора, рае ную расходу оборотных маточников, напргзляют на перекристаллизацию предпоследних (п-1)- кристаллов, остальной раствор после разбавления его водой до 150 г/л Со - на электроэкстракцию кобальта и хлора при плотности тока 350 А/м , напряжении 3 вольта и температуре 65°С. Очистку отработанного электролита злектроэкстракции кобальта совмещают с общей очисткой хлорида кобальта кристаллизационным методом. Примеси выводят с частью маточника первой кристаллизации, содержащей 10-33% кобальта от общего его количества, вводимого с концентратом. В табл. приведены данные, характеризующие количество концентрата, необходимое для растворения количества соляной кислоты, число стадий кристаллизации для получения хлорида кобальта с соотношением концентраций Co.Ni не меньше 166 (при степени кристаллизации кобальта 0,666) для получения 1 кг металлического кобаль га с соотношением концентраций Co:Ni не меньше 340 в зависимости от количества выводимого с примесями кобальта в маточнике первой стадии кристаллизации. 6650 КО(50Л7/} ИНОГО КПКП. н; CJ., '' л її. »Ї1 г кок 1 — 1іКис/ютнпл рощчыищкя іжльтрят п ц:ЛГ " " неї маточник I I КХ ' 2 - із 1ЦЯІ • .і: p Уппривание \\Л) — — і кристмлли 1 І ivJ ;. .г... потомпик Ш І О^иоткм UoCL/GH,,() і'- ц I I U U u —~-[Кристаллизации II ' 1 _ ~~ ооодик "і ) 1ІЛПИ U.OX 1 кристаллы (п-1) [Очистка СоСІ./бНоОІ маточник п __ | псрскрис " Кристаллизация п '* на псрскристаллизоііиіс І Кристаллизация кристаллов CoClo'GIL/J крис'Га чяіі п і [Растворение | раствор СІ, в Ц'ЛІ _L_JI отработанный1 алоктрШіИт * І)лгктропкстрокцші' j '~' , J?i C o Упорядник Замовлення 637 Техред М.Моргентал Коректор М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655. ГСП. КиТв-53, Львівська пл.. 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101