УДК 669.243
ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛЯНОКИСЛОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ОКИСЛЕННОЙ НИКЕЛЕВОЙ РУДЫ СЕРОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
© Колмачихина Ольга Борисовна1, e-mail: olga.cuprum@gmail.com; Колмачихин Валерий Николаевич2, канд. техн. наук, e-mail: b.v.kolmachikhin@urfu.ru;
Набойченко Станислав Степанович, д-р техн. наук, проф., чл.-корр. РАН, e-mail: svmamyachenkov@yandex.ru
1 ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н.Ельцина». Россия, г. Екатеринбург
2 ЗАО Русская медная компания. Россия, г. Екатеринбург Статья поступила 28.09.2013 г.
Проведены лабораторные исследования выщелачивания окисленной никелевой руды соляной кислотой в зависимости от температуры, продолжительности выщелачивания и расхода кислоты на выщелачивание. Выявлено, что наибольшее влияние на извлечение металлов в раствор оказывает дозировка соляной кислоты. Максимально достигнутое извлечение никеля в раствор составило 88,2%.
Ключевые слова: окисленная никелевая руда; соляная кислота; выщелачивание.
Традиционным способом переработки окисленной никелевой руды в России остается плавка на штейн с использованием восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки. Процесс характеризуется высоким расходом дорогостоящего кокса, низким извлечением никеля и кобальта в штейн. Основной рудной базой уральских никелевых заводов является Серовское месторождение (Свердловская обл.). Особенность руд этого месторождения - повышенное содержание (до 25-40%) оксида магния, что затрудняет их плавку в шахтной печи.
Заслуживает внимания поиск новых, в частности гидрометаллургических, технологий, позволяющих снизить себестоимость переработки руды и повысить комплексность ее использования.
По данным авторов работ [1-3], эффективным реагентом для извлечения ценных компонентов из окисленных никелевых руд является соляная кислота. Однако, имеющиеся данные не достаточны для технологических разработок применительно к окисленным никелевым рудам Серовского месторожде-
100
Таблица 1. Химический анализ окисленной никелевой руды Серовского месторождения, %
20
ния. Состав образцов руды приведен в табл. 1. Пробы взяты из разных участков месторождения окисленных никелевых руд. Руду состава 1 выщелачивали в растворе соляной кислоты (32% НС1) в стеклянном реакторе объемом 500 мл при скорости вращения мешалки 900 мин-1. Опыты проводили в термостате при фиксированной температуре. По окончании опыта пульпу фильтровали, кек промывали, сушили, затем в растворе и промывной воде определяли содержание М, Mg, Бе, НС1; в кеке -М, Со, Mg, Бе, А1, БЮ2.
В результате экспериментов были получены зависимости извлечения в раствор М, Со, Mg, Бе, А1 от температуры (рис. 1). Результаты опытов показали, что изменение температуры в интервале 20-80 °С мало влияет на извлечение в раствор М, Со, Mg, А1.
Извлечение железа, достигая максимума при 80 °С, снижается при увеличении температуры выщелачивания до 100 °С, возможно, вследствие гидролиза. С увеличением расхода кислоты более 2 л/кг руды извлечение железа в раствор растет вследствие подавления реакции гидролиза.
При увеличении температуры выщелачивания до 100 °С извлечение в раствор М, Со, Mg, А1 возрастает на 10-20%.
40
Номер пробы (состава) Ni Co Fe2°3 MgO Al2°3 Si02
Состав 1 1,60 0,031 21,89 16,34 4,51 43,97
Состав 2 1,44 0,03 20,21 22,3 6,31 39,5
60
Температура, °С
80
100
Рис. 1. Извлечение металлов в раствор (Ж:Т= 10:1, продолжительность процесса 2 ч, расход НС1 - 5 л/кг руды): 1 - кобальт; 2 - никель; 3 - магний; 4 - алюминий; 5 - железо
100
0 15 30 45 60 75
Продолжительность, мин
Рис. 2. Извлечение никеля в раствор в зависимости от времени выщелачивания при расходе кислоты 1,5 л/кг руды (Ж:Т = 10:1): 1 - 20 °С; 2 - 60 °С; 3 - 80 °С; 4 - 100 °С
90 -
Температура, °С
Рис. 3. Зависимость извлечения никеля в раствор от температуры выщелачивания (расход кислоты 1,5 л/кг руды): 1 - 15 мин; 2 - 30 мин; 3 - 45 мин; 4 - 60 мин
Максимальное извлечение никеля в раствор достигнуто при температуре, близкой к 100 °С, и составило 82%, кобальта - 81%. Максимальное содержание в растворе при этом составило 0,39 г/дм3 никеля и 0,007 г/дм3 кобальта. Основной причиной слабого влияния температуры на извлечение никеля и кобальта является значительная доля («50%) песковых (+1 мм) фракций. Полученные результаты подтверждают возможность извлечения в раствор никеля и кобальта на уровне 80% при солянокислом выщелачивании. Однако обращает на себя внимание высокий расход кислоты, значительный объем получаемых растворов и низкое содержание в них никеля и кобальта (0,39 и 0,007 г/дм3 соответственно).
Последующие опыты проводили с пробой руды состава 2, измельченной до крупности -0,1 мм. За первые 30 мин выщелачивания (рис. 2) в раствор переходит 40-70% никеля. Затем извлечение никеля практически не меняется. Повышение температуры с 20 до 60 °С (рис. 3) слабо влияет на извлечение никеля в раствор. Извлечение никеля при 100 °С в 1,5 раза выше, чем при 60 °С. Повышение извлечения никеля в интервале 80-100 °С связано с развитием реак-
Продолжительность, мин
Рис. 4. Зависимость извлечения железа в раствор от продолжительности выщелачивания (расход кислоты 1,5 л/кг руды): 1 - 20 °С; 2 - 40 °С; 3 - 100 °С
ции гидролиза перешедшего в раствор железа, повышением кислотности раствора. С повышением расхода кислоты с 1,5 до 2,5 л/кг руды отмечено увеличение извлечения никеля и железа в раствор, зафиксированное при расходе НС1 более 2,1 л/кг руды, что связано с вскрытием труднорастворимых форм никеля.
Зависимость извлечения железа в раствор от продолжительности выщелачивания при различной температуре приведена на рис. 4.
Магний переходит в раствор в несколько стадий. В первые 30 мин выщелачиваются легкорастворимые соединения (MgCO3, MgO). В интервале 30-45 мин вследствие развития реакции MgC12 + wMgO = MgC12•wMgO отмечено некоторое снижение концентрации магния в растворе. В интервале 45-60 мин происходит разрушение оксихлорида магния с образованием MgC12. Повышение температуры выше 70 °С оказывает слабое влияние на увеличение извлечения магния в раствор. Увеличение расхода соляной кислоты с 1,5 до 2 л/кг руды сопровождается скачкообразным ростом извлечения магния, дальнейшее увеличение расхода кислоты незначительно влияет на рост извлечения магния в раствор.
Заключение. 1. Соляная кислота - эффективный растворитель никеля окисленных никелевых руд Серовского месторождения. Максимально достигнутое извлечение никеля в раствор составило 88,2% (температура 90 °С, Ж:Т = 10:1, расход кислоты 2,5 л/кг руды).
2. Отмечено высокое извлечение в раствор сопутствующих металлов: «90% Бе; «73% А1 и «21% Mg.
На извлечение металлов в раствор наибольшее влияние оказывает дозировка соляной кислоты. Максимальное извлечение никеля удается достичь только при высокой остаточной кислотности («160 г/дм3).
Библиографический список
1. Грань Н.И., Онищин Б.П., Майзель Е.И. Электроплавка окисленных никелевых руд. М. : Металлургия, 1971. 248 с.
2. Резник И.Д., Харлакова Т.А., Коняев О.В. О переводе уральских никелевых заводов на выплавку ферроникеля в шахтных печах // Цветные металлы. 1987. № 6. С. 17-19.
3. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель: в 3 т. М. : Машиностроение, 2000. Т. 1-3. 384 с.
INVESTIGATION OF SEROVSKY DEPOSIT OXIDIZED NICKEL ORE LEACHING BY HYDROCHLORIC ACID
© Kolmachikhina O.B., Kolmachikhin V.N., Naboychenko S.S.
Laboratory research of oxidized nickel ore leaching by hydrochloric acid depending on temperature, leaching time and acid amount was carried out. Hydrochloric acid amount has shown the most significant effect on metal recovery. Highest achieved nickel recovery into solution was 88,2%. Keywords: oxidized nickel ore; hydrochloric acid; leaching.
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ
Представитель дивизиона «Северсталь Российская сталь» стал победителем областного конкурса «Инженер-новатор-2014»
Представитель Череповецкого металлургического комбината (входит в дивизион «Северсталь Российская сталь») стал победителем областного конкурса «Инженер-новатор-2014»* в номинации «Инженерное искусство молодых». Это менеджер Центра технического развития и качества ЧерМК по разработке новых технологий и продуктов Максим Сахаров.
На первое место в конкурсной номинации «Инженерное искусство молодых» Максима Сахарова вывел ряд серьезных инженерных достижений. В их числе разработка технологии производства новых видов штрипсового проката для производства труб большого диаметра под крупнейшие газовые проекты, такие как «Бованенково-Ухта», «Средняя Азия-Китай», «Южный поток», а также реализация проекта унифицированного химического состава штрипсовых марок сталей.
Эти разработки защищены патентами и уже получили применение в производстве, обеспечив серьезный эффект. Так, унификация химических составов сталей, позволяет компании снижать издержки на сталеплавильном переделе, повышать эффективность планирования производства.
Это не единственная награда, которой на конкурсе были удостоены представители «Северстали». Так, в номинации «Профессиональные инженеры» второе место присуждено старшему менеджеру по производству горячекатаного проката Алексею Огольцову. Лауреатом конкурса в номинации «Профессиональные инженеры» стала менеджер по рентгенострук-турному анализу Татьяна Вархалева. Оба представителя также являются сотрудниками Центра технического развития и качества.
Чествование победителей конкурса прошло в стенах Вологодского Кремля.
* Конкурс «Инженер-новатор» ежегодно организуется Департаментом экономического развития Вологодской области, региональной общественной организацией «Союз промышленников и предпринимателей» и ассоциацией «Машиностроительные предприятия Вологодской области». В общей сложности в конкурсе «Инженер-новатор-2014» приняли участие 18 организаций Вологодской области.
Управление внешних коммуникаций ОАО «Северсталь»
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.