Способ извлечения кобальта и никеля из руды и рудных концентратов

005711 Изобретение относится к способу извлечения кобальта и никеля из арсеносульфидной или сульфидной руды или рудных концентратов. Безусловно, наибольшую часть мировой продукции никеля и кобальта получают (извлекают) из арсеносульфидных или сульфидных минералов. Зачастую кобальт и никель проявляются вместе или сопровождаются другими металлическими рудами. Из числа кобальтсодержащих арсеносульфидов в первую очередь могут быть упомянуты сафлорит(CoAs2), скуттерудит (СоАs3), арсенопирит Fe, Co, Ni)AsS) и кобальтин (CoAsS). Из числа сульфидов может быть упомянут в первую очередь линнеит (Со 3S4). Среди арсеносульфидов, прежде всего, могут быть упомянуты раммельсбергит (NiAs2), арсенопирит (FeAsS), герсдорфит (NiAsS) и никелин (NiAs). Среди сульфидов, прежде всего, могут быть упомянуты пентландит Fe, Ni)9S8), миллерит (NiS) и бравоит Ni, Fe)S2). Среди кобальтовых минералов наиболее распространенным минералом является кобальтин, а среди никелевых минералов - пентландит; поэтому они представляют наибольшее научное и экономическое значение в развитии новых способов добычи. Кроме того, оба минерала характеризуются как постоянно содержащие осажденные или растворенные золото, металлы платиновой группы и другие редкие металлы, а также редкоземельные металлы. Арсеносульфидные и/или сульфидные кобальтовые минералы извлекаются из руд, которые обычно измельчаются и обогащаются с помощью процесса флотации для получения рудного концентрата, посредством чего отделяется большая часть силикатов, содержащихся, в частности, в исходном сырье. Обработка руд или рудных концентратов традиционно осуществляется обжигом руд, посредством чего сульфид окисляется в SO2 при высоких температурах, а металлические оксиды сохраняются. Полученные таким образом руды затем могут быть восстановлены путем добавления углерода, и отдельные металлы необязательно дополнительно очищают специальными методами. В настоящее время в дополнение к известным пирометаллургическим и гидрометаллургическим способам существуют различные способы выщелачивания кобальта, никеля и других металлов из арсеносульфидных и/или сульфидных кобальтовых минералов. Термин "выщелачивание" включает в себя как химическое выщелачивание посредством FeIII, так и биологическое выщелачивание (биовыщелачивание) посредством микроорганизмов, которые могут использовать серу как источник энергии. До настоящего времени было возможно только неполное выщелачивание, особенно, если используются железосодержащая медь и никелевые руды. Задачей изобретения является обеспечение улучшенного способа извлечения кобальта и никеля и других металлов из арсеносульфидных и/или сульфидных руд или рудных концентратов. Эта задача решается способом, в котором арсеносульфидную, и/или сульфидную кобальтовую, и/или никелевую руду, или рудный концентрат преобразуют в продукт реакции посредством серы или серосодержащих мышьяковых соединений; растворимые металлы и редкоземельные металлы выщелачивают из продукта реакции. Данное преобразование представлено следующими уравнениями: 4CoAsS+4S4CoS+AS4S4(3) 4 СоАs+4 Аs2S34CoS+3As4S4 Было обнаружено, что кобальтин может быть почти полностью преобразован в CoS и реальгар, если способ осуществлен соответствующим образом. Напротив, когда способ осуществлен таким образом,пентландит может быть почти полностью преобразован в NiS и пирит. В этом преобразовании частица кобальтина из исходного сырья приводит к частице, преимущественно имеющей ядро реальгара и оболочку из СоS. В отличие от кобальтина из сульфида кобальта кобальт и остальные металлы, имеющиеся в нем, могут быть без проблем выщелочены с использованием традиционных способов окисления. В случае никеля, частица пентландита из исходного сырья также приводит к частице, имеющей ядро из пирита и оболочку из NiS. Он может быть без проблем выщелочен с использованием традиционных способов выщелачивания. Это особенно подходит для серы, находящейся в жидком состоянии. В зависимости от температуры, сера изменяется от маловязкой желтого цвета до высоковязкой темнокрасного/коричневого цвета. В жидкой фазе происходят преобразования между -, - и -серой. Различные формы вызывают снижение температуры затвердевания. Поэтому сера обычно является жидкой в диапазоне от 111 до 444 С, причем температура кипения зависит от давления. Поэтому предпочтительно используется этот температурный диапазон, причем диапазон вблизи 187 С менее выгоден, так как в нем сера имеет особенно высокую вязкость, которая снова уменьшается при более высоких температурах. Предпочтительны, с одной стороны, температурные диапазоны от 111 до 159 С и, альтернативно, от 350 до 444 С. Низкие температуры конечно более благоприятны, исходя из необходимых энергозатрат, тогда как более высокие температуры ускоряют реакцию. Эти реакции являются экзотермическими, так что для преобразования требуется сравнительно низкое потребление энергии.-1 005711 Возможный способ извлечения кобальта или никеля из СоS или NiS, соответственно, описывается следующими уравнениями: СоS+Fе 2(SO4)3CoSO4+2FeSO4+S (4)NiS+Fe2(SO4)3NiSO4+2FeSO4+S (5) Полученный сульфат кобальта или никеля аналогично сульфату железа растворяется в кислоте. Таким образом, кобальт, никель и железо последовательно солюбилизируются и могут быть отделены друг от друга и из раствора, если способ осуществляется соответствующим образом. То, что остается, является смесью драгоценных и других металлов и редкоземельных металлов, содержащихся в исходном сырье, главным образом золота, серебра, платины, металлов платиновой группы и цинка, которые будут осаждаться как осадок на дно резервуара, в котором осуществляется процесс выщелачивания. С помощью новых способов биовыщелачивания кобальт и никель могут выщелачиваться в особенно благоприятной для окружающей среды манере и с относительно низким образованием серной кислоты. В этом способе сульфид кобальта окисляется в соответствии с реакциямиNiS+O2NiSO4 в присутствии специальных бактерий и выделяется в водный раствор и электролизуется. Преобразование руды или рудных концентратов должно предпочтительно проводится в инертной атмосфере, например в азоте или аргоне. Для преобразования в качестве предпочтительного температурного диапазона установлен диапазон от 50 до 550 С. Преобразование может происходить с относительно высоким коэффициентом, особенно между 350 и 450 С. Продолжительность преобразования зависит от размера исходных частиц и температуры и может быть оптимизирована специалистом в данной области посредством простого эксперимента. Процесс преобразования руды или рудных концентратов может быть промотирован микроволновым излучением. Поскольку микроволны нагревают отдельные частицы исходного сырья внутри него и снаружи, диффузионные процессы, происходящие при преобразовании, могут быть ускорены. Посредством этого улучшения реакционной кинетики процесс может быть ускорен. В зависимости от температуры реакции и, если используется, степени микроволнового излучения преобразование может протекать в течение периода от 0,5 до 4 ч, особенно от 2 до 5 ч. Серу следует добавлять к кобальтину в стехиометрических количествах. Это означает, что, как правило, до преобразования должен быть проведен анализ, чтобы определить, какое количество серы необходимо для осуществления преобразования в соответствии с уравнениями (1), (2), (3) или сопоставимых преобразований, в зависимости от используемой руды. Избыточного количества серы нужно избегать,так как главным образом это приводит к клейкой массе при охлаждении. Таким образом, в этом случае"стехиометрические количества" означают, что после завершения реакции, исходя из содержания металла в рудах или рудных концентратах, фактически не должно оставаться свободной серы. Сера может быть добавлена к исходному сырью в твердой форме, когда преобразование руды или рудного концентрата должно быть произведено под давлением окружающей среды, но может быть выполнено и под давлением выше атмосферного вплоть до 10 бар. Чтобы избежать значительного испарения серы при температурах преобразования, может быть выгодно протекание преобразования в атмосфере, насыщенной парами серы. С другой стороны, преобразование также может осуществляться без добавления твердой серы в атмосфере, содержащей газообразную серу при пониженном давлении. Кроме того, возможно преобразование с добавлением серной плазмы. Кроме того, возможно взаимодействие жидкой серы с подходящим образом предварительно нагретой рудой или рудными концентратами, так как это чрезвычайно ускоряет реакцию и уменьшает формирование побочных продуктов. Способ может быть реализован, например, в трехкамерной тоннельной печи. Трехкамерная тоннельная печь имеет первую и третью камеры, которые служат каналами для второй камеры. Вторая камера печи оснащена электронагревательными спиралями и имеет впускное отверстие для азота или аргона, которые используются в качестве продувочного газа. Кроме того, вторая камера может быть снабжена окнами из кварцевого стекла для ввода микроволн. Эксперименты показывают, что преобразование оптимизировано, в частности, когда смесь исходного сырья и серы облучается микроволнами, имеющими определенную плотность энергии от 8 до 35 кВт/ч/т, исходя из количества исходного сырья. Могут использоваться и микроволны 815 МГц и микроволны 2,45 ГГц. Кроме того, преобразование может быть осуществлено в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора.-2 005711 Неожиданно, способом по изобретению были получены сыпучие продукты, то есть добавленная сера не вызывает склеивания продуктов реакции, но требуется для преобразования. Любое проявление склеивания может быть легко разрушено. В результате образованных пор, которые также появляются благодаря экзотермической реакции, продукт проявляет по меньшей мере 50-кратное увеличение площади поверхности, основываясь на площади поверхности исходного материала. Это обеспечивает значительно улучшенное воздействие биологическими и/или химическими выщелачивающими агентами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения металлов из арсеносульфидной и/или сульфидной кобальтовой и/или никелевой руды или рудного концентрата, в котором арсеносульфидную и/или сульфидную кобальтовую и/или никелевую руду или рудный концентрат преобразуют в продукт реакции, содержащий CoS и/или NiS, посредством серы или серосодержащих мышьяковых соединений и растворимые металлы и редкоземельные металлы выщелачивают из продукта реакции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мышьяк выщелачивают из продукта реакции и отделяют металлы и редкоземельные металлы, осажденные на продукт реакции, особенно золото, серебро, платина, металлы платиновой группы, никель, кобальт и цинк. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что металлы выщелачивают из продукта реакции, используя процесс биовыщелачивания. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанное преобразование осуществляют в инертной атмосфере. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанное преобразование осуществляют при температуре от 50 до 550 С, особенно от 350 до 450 С. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанное преобразование промотируют микроволновым излучением. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанное преобразование осуществляют в течение периода от 0,5 до 10 ч, особенно от 2 до 5 ч. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что добавляют серу. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что серу добавляют в твердом состоянии и преобразование осуществляют под давлением от 1 до 10 бар. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанное преобразование осуществляют в атмосфере,насыщенной парами серы. 11. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что серу добавляют в газообразном состоянии и преобразование осуществляют при пониженном давлении. 12. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что преобразование осуществляют с использованием серной плазмы.