Hydrometallurgical recycling of spent refractories from a nickel flash smelter

Die Rückgewinnung wertvoller Metalle aus verbrauchten feuerfesten Materialien, insbesondere in der Nickelindustrie, ist entscheidend für die Verbesserung der Ressourceneffizienz und die Förderung nachhaltiger Praktiken in der Metallurgie. Diese Studie untersucht das hydrometallurgische Recycling verbrauchter feuerfester Materialien aus einem Schwebeschmelzofen der Nickelindustrie (NiFS), mit dem Schwerpunkt, die Nickelrückgewinnung durch einen zweistufigen Behandlungsprozess zu optimieren, der eine pyrometallurgische Vorbehandlung und eine hydrometallurgische Extraktion umfasst.
Der experimentelle Aufbau begann mit der Vorbereitung der feuerfesten Materialien, wobei das NiFS durch Vorzerkleinerung und Mahlen auf eine Partikelgröße gebracht wurde, die ein effizientes Laugungsverfahren ermöglicht. Der Mahlprozess ist entscheidend für die Effizienz der nachfolgenden Laugungsschritte. Die pyrometallurgische Vorbehandlung erfolgte bei 1000 °C in einem Muffelofen, um Schwefelverunreinigungen durch Rösten zu entfernen und das Material für die Nickelrückgewinnung vorzubereiten. Nach der Vorbehandlung wurden verschiedene Laugungsexperimente durchgeführt, um Parameter wie Zeit, Temperatur, Feststoff-zu-Flüssig-Verhältnis (S/L), pH-Wert und Oxidationsmittel zu untersuchen. Die Experimente, die 60 bis 240 Minuten umfassten, wobei der Schwerpunkt auf 120 Minuten lag, wurden bei Temperaturen zwischen 60 °C und 90 °C durchgeführt. Dabei wurde üblicherweise ein S/L-Verhältnis von 1:10 beibehalten, mit Varianten von 1:15 und 1:20 und pH-Werten zwischen 0,3 und 1.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Rösten, gefolgt von der Laugung, Nickel effektiv aus verbrauchten feuerfesten Materialien zurückgewinnen kann. Die optimalen Extraktionsbedingungen wurden bei 90 °C, einer Laugungszeit von 240 Minuten, einem S/L Verhältnis von 1:10 und einem niedrigen pH-Wert von 0,3 ermittelt, was eine Rückgewinnungsrate von etwa 77 % ergab. Der Einsatz einer intensiven Säurelaugung mit HCl in Kombination mit hoher Temperatur und verlängerter Laugungszeit erwies sich als besonders wirksam für die Nickelauflösung. Der Einsatz von HO in den letzten Laugungsphasen erhöhte die Nickelrückgewinnung durch Oxidation.
Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Optimierung der Laugungsbedingungen und der Balance zwischen effektiver Extraktion und betrieblicher Machbarkeit. Die Aufrechterhaltung optimaler Betriebsbedingungen bei gleichzeitiger Effizienz- und Kosteneffektivität ist entscheidend für industrielle Anwendungen