ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 151
Скачиваний: 3
шлак при продувке никелевых штейнов и тем самым разделить никель от кобальта.
Последовательное сочетание окислительных и восстановитель ных процессов при переработке, в частности кобальтсодержащих шлаков, позволяет достаточно эффективно осуществить разделение основной массы железа от кобальта.
Если часть железа будет оставлена в сульфидной фазе (или в сплаве) и при обеднении шлаков, кобальт может быть сконцентри рован в сульфидной массе, как это происходит при переработке медно-никелевых сульфидных руд.
Характер распределения кобальта между сплавом и шлаком показывает, что при наличии в сырье больших количеств железа добиться высоких показателей по извлечению кобальта практи чески невозможно. В связи с этим вывод железа из таких мате риалов должен осуществляться гидрометаллургическими или механическими методами.
Таким образом, пирометаллургия кобальта заканчивается по лучением полупродуктов с повышенным содержанием этого метал ла. Дальнейшая переработка полупродуктов осуществляется гид
рометаллургическими |
методами. |
Гидрометаллургия |
кобальта, независимо от того, поступает ли |
в переработку руда |
или полупродукт, включает три основных |
передела: 1) растворение (выщелачивание) полезных компонентов, 2) очистку раствора от примесей, 3) выделение кобальта и других металлов из раствора.
При выщелачивании в раствор легко переходят сульфаты и хлориды металлов и практически не растворяются окислы и суль фиды. Для перевода металлов в легкорастворимые формы исполь зуются различные подготовительные технологические операции: сульфатизирующий обжиг, сульфат-хлорирующий обжиг. Кроме того, сульфатизация металлов может быть осуществлена и непо средственно при выщелачивании, если проводить окисление суль фидов в водной фазе при повышенных температурах кислородом под давлением или растворение окислов в растворе серной кис лоты также при повышенных температурах (автоклавные про цессы).
За последнее время широкое распространение получили про цессы аммиачного выщелачивания, при которых перевод металлов в раствор осуществляется в виде хорошо растворимых аммиакатов путем окисления сульфидов кислородом воздуха при повышенных температурах и давлении (завод «Шеррит-Гордон Майнз энд К0 »). Аммиачный процесс применяется также для перевода в раствор металлов (никеля и кобальта), находящихся в концентрате в ме таллической форме, полученной путем предварительного восстано вительного обжига руды (завод Никаро, Куба; завод в г. Середь, ЧССР).
При очистке растворов от примесей используют свойства метал лов подвергаться гидролизу при различных значениях pH, образо-
198
вывать нерастворимые соединения (сульфиды), восстанавливаться газообразным восстановителем при повышенных температурах и давлениях, цементироваться другими металлами или избирательно экстрагироваться органической фазой.
Наиболее распространенным является способ гидролитической очистки растворов, основанный на различиях произведений рас творимости гидроокисей металлов и последовательности их осаж дения в зависимости от pH. Метод гидролитической очистки поз воляет эффективно разделять никель, кобальт и железо.
Способ цементационного осаждения металлов основан на спо собности электроотрицательных металлов вытеснять из растворов электроположительные металлы. Последовательность осаждения обусловлена электрохимическим рядом напряжений металлов Бекетова. Тем же закономерностям подчиняются и процессы осаж дения металлов газообразными восстановителями (например, во дородом).
Способ разделения металлов путем осаждения их сульфидов основан на различии в произведениях растворимости сульфидов. Осадителями обычно служит сернистый натрий или сероводород. Метод сульфидного осаждения позволяет эффективно отделить никель и кобальт от меди и марганца.
Сущность метода экстракционного разделения металлов состоит в том, что раствор приводится в контакт с несмешивающейся органической жидкостью, которая избирательно извлекает из него металлы в виде различных комплексных соединений. Этот метод позволяет проводить значительно более тонкое по сравне
нию с другими методами разделение металлов. |
В последнее |
время |
в промышленности нашли применение методы |
разделения, |
осно |
ванные на различии в свойствах устойчивости |
и растворимости |
|
комплексных аммиакатов металлов. |
|
|
Выделение кобальта из раствора может производиться электро лизом (из кислых растворов), восстановлением водородом (из аммиачных растворов) или окислением хлором с осаждением гидроокиси (из кислых растворов). В последнем случае для полу чения металла из окиси кобальта ее прокаливают и восстанавли вают при высоких температурах.
Ниже рассмотрены основные типы кобальтовых и кобальтсодержащих руд, из которых извлекается кобальт в промышлен ном масштабе, характерные особенности руд, технологические схемы переработки их и экономическая эффективность извлечения кобальта из них.
КОБАЛЬТОВЫЕ РУДЫ
Среди кобальтовых руд выделяются руды: кобальт-медных метаморфизованных осадочных месторождений и кобальтовых и никель-кобальтовых постмагматических гидротермальных жиль ных месторождений.
199
Руды |
кобальт-медных |
|
метаморфизованных |
осадочных |
|||
|
|
месторождений |
|
|
|||
Месторождения Заира |
(Мусеной, |
Камото, |
Колвези, |
Шинколоб- |
|||
ве-Казоло и др.), Замбии |
(Нкана, |
Миндола, |
Чибулума, Балуба, |
||||
Банкрофт) и Уганды |
(Килембе) |
по запасам |
кобальта |
являются |
|||
уникальными 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
На |
месторождениях |
отчетливо |
выделяются |
зоны: |
окисления, |
вторичного сульфидного обогащения и первичных сульфидных руд. Зона окисления распространяется на глубину 80—100 м, а иногда до 150—200 м. В месторождениях Заира, где породы рудоносной свиты претерпели интенсивную складчатость и разбиты многочис ленными нарушениями, преобладают окисленные руды, а в место рождениях Замбии — первичные сульфидные руды.
Месторождения Заира являются основным источником |
кобаль |
|||||
та в капиталистическом |
мире, |
обеспечивающим |
60% |
общего |
||
объема производства этого металла. Основная добыча |
(до 90%) |
|||||
производится на |
месторождениях |
Мусеной, Камото и |
|
Колвези. |
||
Руда в большей |
части |
месторождений добывается |
из |
карьеров. |
В крупнейших карьерах месторождений Мусеной и Камото добы ча руды ежегодно составляет 2,5—3 млн. т.
Разрабатывается в основном руда из зоны окисления, обога щенная кобальтом (среднее содержание кобальта в руде 0,6%).
Кроме меди и кобальта, руда содержит в промышленных кон центрациях платину, кадмий, германий, серебро, уран и другие
полезные компоненты. |
В 1950 г. |
в Заире наряду с медью |
(280 тыс. т) и кобальтом |
(8,4 тыс. т) |
было добыто 255 тыс. т цин |
кового концентрата и 13 т германия. |
|
Высокое содержание кобальта в руде, комплексный состав ее, благоприятные горнотехнические условия разработки и низкая зарплата местных рабочих обеспечивают низкие издержки произ
водства и обусловливают более |
низкую себестоимость |
кобальта |
|||||||||
по сравнению с другими странами. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
На месторождениях Замбии добывается преимущественно пер |
||||||||||
вичная руда. Добыча |
производится |
из карьеров |
(Чибулума) и |
||||||||
подземных выработок |
с применением |
системы |
подэтажной выемки |
||||||||
(Нкана, Миндола). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ХАРАКТЕРНЫЕ |
ОСОБЕННОСТИ РУД |
|
|
|
||||||
|
Как отмечалось ранее, рудные тела представлены |
преимущест |
|||||||||
венно пластовыми залежами. Рудные |
минералы — сульфиды меди |
||||||||||
и кобальта — обычно |
образуют |
тончайшую |
(несколько |
микрон) |
|||||||
вкрапленность в |
породах рудной |
свиты серии |
катанги |
(известня- |
|||||||
|
1 Представление |
о группировке |
месторождений |
кобальтовых |
и |
кобальтсо |
|||||
держащих руд по размерам запасов |
кобальта (т) |
заимствовано |
из |
литератур |
|||||||
ных |
источников [101,202]: |
мелкие — десятки, |
средние — сотни, |
крупные — тыся |
|||||||
чи, |
уникальные — десятки |
тысяч тонн, |
|
|
|
|
|
|
|
|
200
ках, •доломитовых сланцах, кремнистых породах, доломитах, гли
нисто-тальковых породах), но иногда наблюдается |
концентрация |
их. Так, в месторождениях Заира отмечается более |
густая вкрап |
ленность карролита на контакте горизонта ячеистых кремнистых пород с вышележащим нижним горизонтом доломитовых сланцев и в отдельных прослоях самих доломитовых сланцев. В отдельных горизонтах рудной свиты в месторождениях Заира (в ячеистых кремнистых породах и в главной зоне частично окислившегося пи рита) отмечается увеличение размеров вкрапленников карролита (октаэдриты размером в несколько миллиметров).
Выделяют [222]: окисленную, |
смешанную |
(сульфиды, окислы |
|
и гидроокислы) |
и сульфидную |
руду. Окисленная и смешанная |
|
руда характерны |
для месторождений Заира, |
сульфидная — для |
месторождений Замбии и Уганды. Среди окисленной руды выде ляют богатую 1 и рядовую.
Богатая окисленная медно-кобальтовая руда, или «черная руда», составляет 8—10% от общего количества добываемой окис ленной руды; содержание кобальта в ней 2,06%, меди — 2,31%. Руда представляет собой доломитовые сланцы и кремнистые по роды с порошковатыми минералами меди (тенорит), кобальта (гетерогенит и его разновидность шульценит), марганца (кобальт содержащие асболаны и псиломелан).
Рядовая окисленная кобальтсодержащая медная руда, или «зеленая руда», представлена известняками и доломитовыми слан цами с тончайшими вкрапленниками малахита, псевдомалахита, хризоколлы и в незначительном количестве гетерогенита, шульценита, кобальтсодержащих асболанов и псиломелана. Содержание кобальта в руде — 0,2—0,3%, меди — 5—6%.
Смешанная руда представлена доломитовыми сланцами с пре обладающими вкрапленниками из окисленных минералов — мала хита, из сульфидных — халькозина. В небольшом количестве при сутствуют хризоколла, кобальтовые (гетерогенит, шульценит, реже
карролит) |
и |
кобальтсодержащие (асболаны, |
псиломелан) мине |
||||||||||
ралы. Содержание |
кобальта |
в |
этой |
руде составляет |
0,2—0,3%, |
||||||||
меди —4—5%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сульфидная руда |
в месторождениях Заира |
(Мусеной, |
Кипуши |
||||||||||
и др.), количество |
которой с глубиной |
увеличивается, представле |
|||||||||||
на кремнистыми и |
доломитовыми |
сланцами |
с вкрапленниками |
||||||||||
халькозина |
и подчиненных ему борнита, халькопирита, |
сфалерита, |
|||||||||||
галенита, |
гематита, |
магнетита, |
мало |
распространенных |
минера |
||||||||
л о в — урана, |
серебра, |
германия, |
платины и др. Главный |
кобальто |
|||||||||
вый минерал |
в ней — карролит, |
встречаются |
каттьерит, |
|
кобальт- |
||||||||
ваэсит, |
зигенит, |
никелькаттьерит, |
|
селенозигенит, |
кобальтин. |
||||||||
В сульфидной руде месторождений Замбии |
(Чибулума и др.) и |
||||||||||||
Уганды |
(Килембе) |
главным |
рудным |
минералом |
является |
халько- |
|||||||
1 Понятие сорта кобальтовых руд заимствовано из литературных |
источни |
||||||||||||
ков (101, 202]: богатая |
руда >1% |
кобальта, |
рядовая — 0,1—1%, |
бедная — |
|||||||||
0,05-0,1%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
201
пирит, остальные рудные минералы (халькозин, |
сфалерит, гале |
нит, гематит, магнетит и др.) количественно резко |
подчинены ему. |
Кобальтовые минералы представлены здесь линнеитом, карролитом, кобальтсодержащие — пиритом. Содержание кобальта в суль фидной руде меньше, чем в смешанной, и составляет 0,1—0,2%, меди — 5%.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ РУД
Добыча и производство кобальта в Заире осуществляются компанией «Юнион миньер дю О-Катанга». Этой компании при надлежит обогатительная фабрика в Колвези и три металлурги ческих завода (в Ликаси-Шитуру, Ликаси-Панде и Луилу) общей годовой производственной мощностью 12 тыс. т в пересчете на металлический кобальт.
Переработка кобальт-медной руды месторождений Заира про изводится следующим образом [18, 222]. На обогатительную фаб рику Колвези поступают: 1) окисленная медная руда, или «зеле ная руда»; 2) окисленная медно-кобальтовая руда, или «черная руда», поступает периодически и 3) смешанная руда. Полученный флотационный концентрат окисленной медной руды содержит 26—27% меди и около 1% кобальта. Извлечение меди составляет 82—85%. В концентрате, полученном при обогащении окисленной медно-кобальтовой руды, содержание кобальта 7,9%, меди 10,4%.
Извлечение |
кобальта составляет |
70%, меди |
82%. |
В результате |
|
обогащения |
смешанной |
руды |
получаются |
два |
концентрата — |
сульфидный, |
содержащий |
0,4—2,5% кобальта, и |
окисленный — |
1,7% кобальта и 20% меди.
Суммарное извлечение кобальта в сульфидный и окисленный концентраты составляет 47%, меди — 80%.
Дальнейшая переработка полученных существенно кобальтово го (окисленного) и существенно медного (сульфидного) концен тратов производится следующим образом [18, 222]. Медный кобальтсодержащий концентрат подвергается сульфатизирующему обжигу в кипящем слое на заводах Ликаси-Шитуру и Луилу с последующей гидрометаллургической переработкой/ полученного продукта и попутным получением электролитного кобальта. Ко бальтовый концентрат выщелачивают отработанным электролитом. Кобальт из растворов выделяют электролизом.
На заводах в Заире выпускают гранулированный кобальт и медно-кобальтовый сплав, содержащий 40—45% кобальта. Общая годовая производственная мощность всех трех заводов в пересчете на металлический кобальт составляет 12 тыс. т [28].
Вся продукция экспортируется преимущественно в США и Бельгию. Компания «Юнион миньер дю О-Катанга» имеет в Бель гии металлургический завод производительностью в 3 тыс. т кобальта в год. На базе импортируемых из Заира продуктов орга низовано производство кобальта высокой чистоты и его солей.
202