Описание и режимные параметры переработки промпродуктов в гидрометаллургическом отделении.

7.1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА.

В гидрометаллургическом отделении, когда объемы растворов, в которых производится осаждение, велики, возникают трудности равномерного смешивания реагирующего раствора и нейтрализатора. При этом неизбежны местные перенасыщения нейтрализатором, локальные превышения заданного рН и, естественно, происходит соосаждение в соотношениях, значительно превышающих состав равновесия твердой фазы.

Кроме того, при осаждении примесей сгустки NiCO₃ (мицеллы) обволакиваются осаждающимся гидратом металла Fe(OH)₃ или Co(OH)₃. Вследствие этого не весь карбонат никеля имеет возможность прореагировать с очищаемым раствором. Образующийся при осаждении примеси кек содержит значительное количество непрореагировавшего карбоната.

Первичный железистый кек содержит железо и никель в соотношении примерно 1,3-1,5 к 1, а первичный кобальтовый кек содержит никель и кобальт в отношении примерно 1,2 -1,8 к 1.

Прямой вывод такого количества никеля с кеками недопустим, требуется применение дополнительной операции взаимодействия кека с раствором кислоты, называемой репульпацией.

Операция репульпации основана на том, что рН осаждения никеля выше рН осаждения примесей:

Ni(OH)₂ - pH - 7,1

Fe(OH) ₃ - рН - 1,6

Co(OH) ₃ - рН - 1,0

В первую очередь для кислотной обработки используются растворы после регенерации свечевых фильтров соответствующих переделов, имеющих остаточную кислотность 25-50 г/дм³.

Для процесса репульпации кеков характерно влияние роста температуры и интенсивности перемешивания на скорость реакции. Поэтому реакционное оборудование оснащается высокоэффективными системами перемешивания и подогрева пульпы. В отделении операция репульпации производится для извлечения никеля из железистых и кобальтовых кеков.

7.2 ПРОИЗВОДСТВО КОБАЛЬТОВОГО КОНЦЕНТРАТА.

7.2.1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.

Процесс включает в себя следующие операции:

- подготовка пульпы первичного кобальтового кека;

- растворение пульпы в кислом растворе;

- разбавление раствора и осаждение кобальта;

- фильтрование пульпы на свечевых фильтрах;

- фильтрование пульп на дисковом вакуум-фильтре;

- контрольное фильтрование пульпы.

Исходная пульпа подвергается фильтрованию для отделения никельсодержащего раствора и возвращения его в основной циркуляционный поток. Отфильтрованный кек распульповывается водой или промводами и подвергается кислотной обработке. При этом никель и большая часть кобальта переходит в раствор. Перешедший в раствор кобальт осаждается вновь кеком, содержащим гидрат окиси никеля.

Растворение и осаждение кобальта протекает по реакциям:

Растворение

2Co(OH) ₃ + 3H₂SO₄ + 2NaCl = 2CoSO₄ + Na₂SO₄ + Cl₂ + 6H₂O

2Ni(OH) ₃ + 3H₂SO₄ + 2NaCl = 2NiSO₄ + Na₂SO₄ + Cl₂ + 6H₂O

NiCO₃ + H₂SO₄ = NiSO₄ + H₂O + CO₂

Ni(OH)₂ + H₂SO₄ = NiSO₄ + 2H₂O

Осаждение

CoSO₄ + Ni(OH ₃ = Co(OH)₃ + NiSO₄

Для того, чтобы растворить осадок, т.е. перевести металлы из трехвалентных в двухвалентные, кроме кислоты необходим восстановитель, роль которого играет хлористый натрий, всегда присутствующий в пульпе. Выделяющийся при этом хлор способствует поддержанию в растворе высокого окислительно-восстановительного потенциала, препятствующего восстановлению кобальта.

Растворение пульпы производится в разбавленных растворах серной кислоты, снижение рН желательно для полного извлечения никеля, но оно связано с резким уменьшением скорости фильтрования пульпы и перерастворения кобальта.

Пульпа первичного кека после очистки растворов от кобальта содержит много никеля в воднорастворимой и воднонерастворимой форме.

Содержание компонентов в твердой фазе, %:

- никель 9-13

- кобальт 9-12

- железо 0,5-1,0

Содержание компонентов в жидкой фазе:

- никель 70-80

- кобальт 0,010-0,015

- медь 0,001-0,005

- железо 0,001-0,003

Пульпа первичного кобальтового кека собирается в сборник выгрузки свечевых фильтров кобальтоочистки, откуда насосами № 45, 45а (один резерв), подается на корыто 9, 19 дисковых вакуум-фильтров, где фильтруется и распульповывается водой или промводами. Фильтрат дисковых вакуум-фильтров 9, 19 с большим содержанием Ni (65-75 г/дм³) насосом № 641 откачивается обратно в головной пачук кобальтоочистки.

Пульпа из репульпаторов №№ 9 и 19 насосами 640, 634, 635 (один резерв) откачивается в реактор пачука № 11. Туда же насосами №№ 621, 622 (один резерв) из пачука № 14 подается фильтрат свечевых фильтров №№ 91-102, содержащий серную кислоту. Слив с реактора свободный. В пачуке поддерживается рН-2,8-3,2.

Пульпа из пачука № 11 насосами 611, 612 (один резерв) подается на дисковый вакуум-фильтр № 8. Фильтрат дискового вакуум-фильтра насосами 613, 614 (один резерв) подается на контрольное фильтрование на свечевые фильтры 82, 85 (один резерв). Фильтрат самотеком поступает на карбонатный передел (для производства “чистого” или “грязного” карбоната). Сгущенная пульпа (выгрузка) насосом 610 возвращается в процесс переработки в пачук № 11.

Наименование операции

1. Заполнение 5-10 мин,

2. Набор осадка (фильтрование) 17-19 ч,

3. Барботаж 40-60 мин,

4. Выгрузка 5-10 мин.

Регенерация свечевых фильтров № 82, 85 производится в режиме барботажа согласно особого графика, либо по распоряжению старшего мастера ГМУ-1. Выгрузка регенерации свечевых фильтров откачивается насосом 610 в пачук № 6 концентратного передела.

Осадок с дискового вакуум-фильтра № 8 отбрасывается в репульпатор, где распульповывается фильтратом дв/ф № 9, 19, водой или промводами, и насосами 624, 625 (один резерв) перекачивается в пачук № 12, в котором производится окончательная корректировка плотности пульпы до величины 230-320 г/дм³ твердого и хлор-иона 15-35 г/дм³.

Сгущенная пульпа из пачука № 12 насосами 608, 609 (один резерв) с расходом 2-10 м³/ч периодически перекачивается в реактор пачука № 10. Для перевода в раствор содержащегося в пачуке водорастворимого Ni и частично Co насосом №№ 602 в реактор пачука № 10 подается кислый раствор регенерации свечевых фильтров кобальтоочистки концентратного передела, концентрированная серная кислота или безметальная кислота. Для корректировки содержания Ni в пачук с расходом: 2-10 м³/ч подаются промводы.

Концентрация никеля, кобальта и серной кислоты поддерживается в следующих параметрах, г/дм³:

- никель 45-60;

- кобальт 3-8;

- серная кислота 10-20.

Для ускорения растворения пульпы в пачуке № 10 осуществляется непрерывная циркуляция пульпы с помощью насосов 615, 616 (один резерв). Циркуляция производится как в пачук, так частично и в реактор. Также в пачуке № 10 происходит перемешивание сжатым воздухом и подогрев острым паром до температуры 75 ⁰С- 80 ⁰С.

Полученный раствор по желобу самотеком перетекает в пачук № 9, в котором происходит осаждение кобальта. В целях ускорения осаждения кобальта осуществляется непрерывная циркуляция пульпы насосами 617, 618 (один резерв) и подогрев острым паром до температуры 75 ⁰С - 80 ⁰С.

Полученная пульпа по желобу самотеком сливается в пачук № 8, где происходит окончательное формирование структуры осадка, и далее насосами №№ 642, 643 по двум трубопроводам подается для фильтрования на свечевые фильтры ПКФ-40 № 91 - 102.