способ хлороаммонийного выделения оксидов меди и никеля из сырья с последующим их разделением

Формула изобретения

Способ выделения оксидов меди и никеля из сырья, включающий смешивание сырья с хлоридом аммония, нагрев при температуре выше 300°С с получением массы, содержащей хлориды меди и никеля, и ее водное выщелачивание с переводом хлоридов меди и никеля в раствор, отличающийся тем, что хлорид аммония смешивают с сырьем в пропорциях 100-120 мол.% от стехиометрического количества, нагрев ведут при температуре 320-350°С с выдержкой при этой температуре для отделения летучего трихлорида железа, после выщелачивания из раствора осаждают гидроксид меди недостатком аммиачной воды в пропорциях 70-90 мол.% от стехиометрического, отделяют его и сушат с получением оксида меди, а из оставшегося раствора кипячением выделяют оксид никеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо выделить и разделить оксид меди и оксид никеля.

Известен способ растворения и выщелачивания оксидов различных металлов путем взаимодействия их с соляной кислотой при кипячении. Недостатком этого метода является неудобство обращения с соляной кислотой вследствие повышенного давления паров хлороводорода над раствором и ее высокой химической агрессивностью [Ахметов Т.Г., Порфирьева Р.Т., Гайсин Л.Г., Хацринов А.И. Химическая технология неорганических веществ. В 2 кн. Кн. 2, М.: Высшая школа, 2002, с.427].

Известен способ (прототип) обработки никелевых руд с помощью хлорида аммония. Способ включает нагревание смеси руды с сухими аммонийными солями - хлористыми, сернокислотными и т.п.при температуре, не превышающей температуры возгонки аммонийных солей. Последующей отгонки аммонийных солей водным выщелачиванием горячего сплава на холоду, в результате которого в раствор переходят соли никеля, меди, железа. Из раствора никель осаждается сернистым натром или электролизом. Отогнанные аммонийные соли поступают на смешение с новыми порциями руды (А.с. № 50401, опубл. 31.01.1937 г.). Недостатком этого метода является загрязненность конечного продукта соединениями железа.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового технологического способа разделение медно-никелевого сырья на индивидуальные компоненты с возвратом в процесс всех вспомогательных реагентов.

Медно-никелевый концентрат после окислительного обжига помимо основных компонентов оксидов меди и никеля, может содержать примеси - оксиды алюминия, кремния и железа.

Поставленная задача достигается тем, что смешивают концентрат с хлоридом аммония и выдерживают при температуре 320-350°С. Количество используемого хлорида аммония составляет 100-120% мольных от стехиометрического количества. Реакции идут согласно следующим формулам:

CuO+2NH₄Cl=CuCl ₂+2NH₃+Н₂O;

NiO+2NH ₄Cl=NiCl₂+2NH₃+Н₂O;

Fe₂O₃+6NH₄Cl=2FeCl ₃+6NH₃+3H₂O.

В результате взаимодействия смеси оксидов получаются твердые хлориды меди и никеля и газообразные хлорид железа, аммиак и вода.

Далее смесь подвергают водному выщелачиванию, в результате которого в раствор переходят хлориды меди и никеля. Примесные оксид кремния и алюминия фильтрационно отделяют. При добавлении в раствор недостатка (70-90% от стехиометрического) аммиачной воды из раствора выпадает гидроксид меди, который фильтрационно отделяют и сушат до получения оксида меди. Раствор, содержащий аммиакат никеля и хлорид аммония, подвергают кипячению до разрушения аммиаката никеля, который в виде гидроксида фильтрационно отделяют и сушат до получения оксида никеля. Оставшийся раствор упаривают для получения хлорида аммония, который поступает на вскрытие следующей партии сырья.

Преимущество использования хлорида аммония заключается в селективном действии его на оксиды металлов. Хлорид аммония не реагирует с оксидами кремния и алюминия, которые часто составляют основу рудного минерального сырья. В отличие от соляной кислоты хлорид аммония при нормальных условиях является неагрессивным и неядовитым веществом, т.е. не создает повышенных требований к технике безопасности.

В общем виде процесс можно представить схемой, приведенной на чертеже.

Пример 1

Медно-никелевый концентрат, содержащий оксид меди в количестве 8 г и оксид никеля в количестве 9 г, смешивают с 28 г хлорида аммония и нагревают до температуры 350°С. Выдерживают в течение 0,5 часа. Полученная масса представляет собой шихту, содержащую хорошо растворимые хлориды меди и никеля. Шихту подвергают водному выщелачиванию, происходило растворение хлоридов. К раствору приливают 62 г аммиачной воды (20% содержания аммиака). В результате выпал гидроксид меди, который отфильтровывают, сушат, масса полученного оксида меди составила 8,06 г примесь оксида никеля составила 0,75%. Оставшийся раствор подвергают кипячению до разрушения аммиаката никеля, твердую фракцию отфильтровывают, сушат, масса полученного оксида никеля составила 8,93 г.

Пример 2

Отличается от Примера 1 тем, что реакцию проводят в изохорических условиях (в автоклаве) при температуре 350°С. При этом уменьшается потеря хлорида аммония за счет испарения и десублимации, и увеличивается скорость процесса. Масса полученного оксида меди составила 8,06 г, масса полученного оксида никеля составила 8,93 г.