Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Процесс жидкостной экстракции в технологии медно-никелевого сырья впервые нашел практическое применение в Норильске почти 60 лет назад при очистке кобальтовых растворов от примесей никеля, меди и железа [1]. В этот период жидкостная экстракция за рубежом еще не получила распространения и лишь позднее данный процесс стали широко применять на многих предприятиях, перерабатывающих медное и кобальтовое сырье [2, 3]. Несмотря на многочисленные исследования советских ученых, метод жидкостной экстракции на комбинате «Североникель» в промышленном масштабе в 1960-1970-х гг. освоен не был, а в 1980-х гг. перестала функционировать и экстракционная установка в Норильске. Вопросами жидкостной экстракции в ИХТРЭМС начали заниматься почти с момента его образования, однако данный метод применительно к медно-никелевому сырью впервые опробован только в 1980-е гг. при переработке железистых кеков и металлургических шлаков комбината «Североникель». Железистые кеки являлись оборотным продуктом или вывозились в отвал, что приводило к значительным потерям цветных и благородных металлов. Для переработки железистых кеков было предложено проводить их солянокислотное растворение с последующей экстракцией железа (III) трибутилфосфатом (ТБФ). По результатам укрупненных испытаний сотрудниками лабораторий № 24 и 34 было разработано техническое задание на создание опытно-промышленной установки по переработке железистых кеков, и по чертежам ИХТРЭМС изготовлен экстракционный каскад. В дальнейшем экстракционная технология переработки железистых кеков была усовершенствована за счет использования на стадии растворения вместо соляной кислоты сернокислых растворов промывного отделения сернокислотного цеха, а вместо ТБФ применяли бинарную смесь третичных аминов и октилового спирта [4]. В 1990-е гг. работы по использованию жидкостной экстракции для переработки промпродуктов и концентратов комбината «Североникель» в ИХТРЭМС продолжились. В частности, экстракцию применяли для переработки растворов солянокислотного выщелачивания остатков синтеза карбонильного никеля. Была разработана технологическая схема, включающая экстракцию из солянокислого раствора железа 100 %-м ТБФ c последующей промывкой экстракта от меди соляной кислотой и экстракцию кобальта из рафината с помощью 30 %-го раствора триалкиламина (ТАА). В соответствии с данной схемой из растворов выщелачивания получены чистые растворы, пригодные для производства хлоридов цветных металлов и железа (III) марки «ч.». Выщелачивание остатков синтеза в оборотном медьсодержащем хлоридном растворе в присутствии газообразного хлора при контролировании ОВП раствора и поддержании высокого хлоридного фона позволило провести селективное извлечение меди и железа и сконцентрировать платиновые металлы в твёрдом остатке. В результате выщелачивания получали растворы, содержащие кроме никеля, в г/л: Cu — 60-70, Fe — 5-10, Co — 1-3. Необходимый оборотный раствор получали после операции жидкостной экстракции хлорокомплексов меди (I) и железа (III) из фильтратов гидрохлоридного выщелачивания остатков синтеза с помощью 30 %-го раствора триизооктиламина в инертном разбавителе с добавкой модификатора. Полученный экстракт отмывали от Co и проводили реэкстракцию меди хлоридным раствором в присутствии окислителя, а далее из органической фазы реэкстрагировали железо [5]. Процесс жидкостной экстракции использовали также для переработки растворов сернокислотного выщелачивания дополнительных концентратов. Исследования по переработке концентратов выполнялись сотрудниками ИХТРЭМС совместно со специалистами Геологического и Горного институтов, а также финской фирмы “Outocumpu”. В результате была разработана технология обогащения бедных медно-никелевых руд с получением двух концентратов: богатого для пирометаллургии и бедного (дополнительного) для гидрометаллургической переработки. Дополнительный концентрат подвергали двухстадийной сернокислотной переработке. Для извлечения из полученных растворов цветных металлов разработаны две схемы экстракционной переработки. Согласно первой схеме сначала проводили экстракцию железа раствором Д2ЭГФК в керосине, а затем при рН = 2 осуществляли экстракцию меди 2-окси-4-алкилоксибензофеноксимом (АБФ). Из полученного рафината с помощью 10 %-го АБФ в солевой форме извлекали никель и кобальт. По другому варианту разделение осуществляли с использованием только одного экстрагента — LIX-64 [6]. После извлечения железа и цветных металлов получали чистый раствор сульфата магния, из которого выделяли товарную соль. Позднее предложена экстракционная схема переработки многокомпонентных растворов с использованием экстракционной смеси Д2ЭГФК и Kelex-100, обеспечивающей эффективное отделение кобальта и никеля от магния [7]. В лаборатории разработки и внедрения процессов химической технологии под руководством Л. И. Склокина в начале 1990-х гг. проводились исследования по применению жидкостной экстракции для переработки пыли медного производства и регенерации серной кислоты из маточных растворов. Результатом работы стала разработка технологического регламента на переработку медных пылей, на базе которого корпорацией “MINPROC ENGINEERS INC” (Канада, США) выполнен проект на производство 15 тыс. т электролитной меди, который включал передел экстракции меди и серной кислоты. Однако из-за финансовых трудностей проект не был реализован. Пуск нового производства в усеченном виде без экстракционных переделов состоялся лишь много лет позднее. Для переработки растворов выщелачивания легких конвертерных пылей, обогащенных примесями, процесс электроэкстракции меди без предварительной экстракционной очистки малоэффективен. Для отделения меди от примесей в 2000-е гг. в ИХТРЭМС разработан комбинированный способ отделения меди от железа. На первом этапе проводили кристаллизацию меди из концентрированного раствора выщелачивания тонкой конвертерной пыли, а затем 46