CN101629247A - 一种白合金和水钴矿联合浸出工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种白合金和水钴矿联合浸出的方法，将水钴矿和白合金分别粉碎并过80目筛，然后按摩尔比[n(Co)]_水钴矿∶[n(Cu)×2+n(Fe)]_白合金≥1配料并进行混合制浆，经浓密机浓缩矿浆浓度＞60％后进行酸性浸出；先向制得的矿浆中加入98％硫酸调节pH＜1.5后加入Fe²⁺催化剂，在搅拌转速500－800r/min、浸出温度＞70℃、浸出时间4－9h的条件下进行浸出，使得矿浆中Fe²⁺浓度达到1.0－3.0g/L，当测得渣中钴＜0.3％时即视为浸出终点；渣液混合物直接加入0.5倍残存Fe²⁺质量的氧化剂氯酸钠将残余Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入纯碱调节pH＝2.5－3.5进行沉铁，进行固液分离，得到浸出液。本发明不需经济代价较高的氧化剂和大量的还原剂，污染小、效益高。

Description

一种白合金和水钴矿联合浸出工艺

技术领域

本发明涉及钴矿的浸出方法，尤其涉及水钴矿和白合金的联合催化浸出方法。

背景技术

钴是一种应用比较广泛的金属，可用于制造合金、永久磁铁、精密合金、储电材料等。

水钴矿的浸出工艺是典型的湿法冶金工艺，在常压，一定的酸度条件下经过还原剂的作用，钴便会被浸出。常规使用的酸为硫酸，还原剂为亚硫酸钠、或二氧化硫。这种操作方法对设备要求以及环境都比较友好，被大多数的水钴矿处理厂家所采用。

但是随着世界钴矿的不断开采，高品位钴矿不断减少，加之钴矿主产地各国出于对本国资源的保护以及为本国增加就业机会的考虑，越来越多的钴矿被预处理成含钴铜较高的白合金后才被允许出口，所以寻找经济环保的白合金处理方法就显得十分紧迫。

白合金的浸出和水钴矿的浸出条件截然相反，白合金里面的铜需要在酸性条件下氧化气氛中才能被浸出。通常被充当氧化剂的有空气、氧气、氯气、氯酸钠、Fe³⁺、Cu²⁺等。以空气为氧化剂时效率不高，以氧气为氧化剂时成本太大，以氯气为氧化剂时操作环境恶劣且氯气具有一定的危险性，以氯酸钠为氧化剂时同样面临成本太大的难题，单独以Fe³⁺或Cu²⁺为氧化剂时又面临浸出液中大量Fe²⁺或Cu⁺需要被氧化处理的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种白合金和水钴矿联合浸出的方法，浸出过程中不需要外加氧化剂，同时也不需要大量的还原剂。

本发明采用的技术方案是：

一种白合金和水钴矿联合浸出的方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一、将水钴矿和白合金分别粉碎并过80目筛，然后按摩尔比[n(Co)]_水钴矿∶[n(Cu)×2+n(Fe)]_白合金≥1配料并进行混合制浆，经浓密机浓缩矿浆浓度＞60％后进行酸性浸出；

步骤二、采用催化剂+硫酸体系浸出：先向制得的矿浆中加入98％硫酸调节pH＜1.5后加入Fe²⁺催化剂，在搅拌转速500-800r/min、浸出温度＞70℃、浸出时间4-9h的条件下进行浸出，使得矿浆中Fe²⁺浓度达到1.0-3.0g/L，当测得渣中钴＜0.3％时即视为浸出终点；

步骤三、采用针铁矿法沉铁：向步骤二中得到的渣液混合物直接加入0.5倍残存Fe²⁺质量的氧化剂氯酸钠将残余Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入纯碱调节pH＝2.5-3.5进行沉铁；

步骤四、进行固液分离，得到含Co、Cu、Mn、Ni等有价金属的浸出液，并送后续除杂工序。

本发明的步骤二中Fe²⁺的催化剂为FeSO₄或直接加入铁粉，所述98％浓硫酸为一次性连续加入。

本发明中将白合金和水钴矿以一定的比例混合经粉碎制浆处理后粒度直径小于80目标准，制浆浓度＞60％，向其中直接加入98％硫酸调节pH＜1.5，酸性环境下白合金中钴被酸浸出来，白合金中的铁也会在酸的作用下以Fe²⁺的形式进入溶液。在Fe²⁺的作用下水钴矿中钴和白合金中铜被催化浸出。由于水钴矿是过量的，溶液中的绝大部分铁最终会以Fe³⁺的形式存在，为了保证水钴矿的浸出效果，需补充适当的Fe²⁺，使得溶液中Fe²⁺保持1.0-3.0g/L浓度之间。当渣中钴含量＜0.3％视为浸出终点。然后加入很少量的氧化剂氯酸钠将溶液中残存的部分Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入量为残存Fe²⁺质量的0.5倍。调节溶液pH＝2.5-3.5使得Fe³⁺以针铁矿的形式沉淀后连同不溶渣一起过滤，得到含有钴、铜、锰、镍等有价金属的浸出液。

本发明中水钴矿和白合金的混合比例按如下方法确定：使得摩尔比[n(Co)]_水钴矿∶[n(Cu)×2+n(Fe)]_白合金≥1。

本发明中的催化剂为Fe²⁺，作用机理为Fe²⁺还原浸出水钴矿中的钴生成Fe³⁺，Fe³⁺氧化浸出白合金中的铜生成Fe²⁺。

本发明中水钴矿和白合金的混合比例的确定具有一定的弹性，随着上述摩尔比的增大，为了保证水钴矿的高浸出率就需要增大Fe²⁺的投入量。这种情况下浸出反应的前期是白合金中铜和水钴矿中钴被同时浸出的过程，当白合金浸出过程完毕后就进入了Fe²⁺对剩余水钴矿的还原性浸出过程，此时Fe²⁺充当的是还原剂的角色，所以在浸出的后期可以加入其它还原剂如Na₂SO₃来代替Fe²⁺的作用，这和水钴矿的常规还原性浸出过程是一样的。

本发明中搅拌转速500-800r/min，浸出温度＞70℃，浸出时间4-9h。

应当指出的是：本发明所包涵的内容为水钴矿和白合金的浸出方法，并不包括浸出过程中的设备以及浸出液后续的净化和产品的制备。

本发明的水钴矿白合金联合浸出工艺具有如下优点：水钴矿和白合金以一定的比例混合联合浸出，以Fe²⁺为催化剂，不需要经济代价较高的氧化剂如氧气、氯气、氯酸钠等，同时也不需要大量的还原剂如SO₂、Na₂SO₃等，操作条件好，对环境污染小。可以利用常规水钴矿酸浸设备进行白合金的处理，灵活性大，硬件投资少。

具体实施方式

实施例1

本发明的水钴矿白合金联合浸出工艺，将水钴矿和白合金以摩尔比[n(Co)]_水钴矿∶[n(Cu)×2+n(Fe)]_白合金＝1.08的比例混合粉碎加水制浆，得到水含量40％的矿浆。向其中直接加入98％的浓硫酸调节pH至1.4，搅拌转速600r/min，蒸汽加温至70℃，反应4小时后向其中加入浓度为1mol/L的FeSO₄溶液，调节溶液中Fe²⁺浓度1.0-3.0g/L范围，渣中钴＜0.3％。向溶液中加入0.5倍残存Fe²⁺质量的氯酸钠，继续搅拌2小时后过滤得到浸出液。

实施例2

本发明的水钴矿白合金联合浸出工艺，将水钴矿和白合金以摩尔比[n(Co)]_水钴矿∶[n(Cu)×2+n(Fe)]_白合金＝1.15的比例混合粉碎加水制浆，得到水含量30％的矿浆。向其中直接加入98％的浓硫酸调节pH至1.2，搅拌转速700r/min，蒸汽加温至75℃，反应5小时后向其中加入浓度为1mol/L的FeSO₄溶液，调节溶液中Fe²⁺浓度1.0-3.0g/L范围，渣中钴＜0.3％。向溶液中加入0.5倍残存Fe²⁺质量的氯酸钠，继续搅拌2.5小时后过滤得到浸出液。

实施例3

本发明的水钴矿白合金联合浸出工艺，将水钴矿和白合金以摩尔比[n[n(Co)]_水钴矿∶[n(Cu)×2+n(Fe)]_白合金＝1.5的比例混合粉碎加水制浆，得到水含量35％的矿浆。向其中直接加入98％的浓硫酸调节pH至1.0，搅拌转速800r/min，蒸汽加温至85℃，反应4小时后向其中慢慢加入纯铁粉，调节溶液中Fe²⁺浓度1.0-3.0g/L范围，渣中钴＜0.3％。向溶液中加入0.5倍Fe²⁺质量的氯酸钠，继续搅拌4小时后过滤得到浸出液。

Claims (2)

1、一种白合金和水钴矿联合浸出的方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一、将水钴矿和白合金分别粉碎并过80目筛，然后按摩尔比[n(Co)]_水钴矿∶[n(Cu)×2+n(Fe)]_白合金≥1配料并进行混合制浆，经浓密机浓缩矿浆浓度＞60％后进行酸性浸出；

步骤二、采用催化剂+硫酸体系浸出：先向制得的矿浆中加入98％硫酸调节pH＜1.5后，加入Fe²⁺催化剂，在搅拌转速500-800r/min、浸出温度＞70℃、浸出时间4-9h的条件下进行浸出，使得矿浆中Fe²⁺浓度达到1.0-3.0g/L，当测得渣中钴＜0.3％时即视为浸出终点；

步骤三、采用针铁矿法沉铁：向步骤二中得到的渣液混合物直接加入0.5倍残存Fe²⁺质量的氧化剂氯酸钠将残余Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入纯碱调节pH＝2.5-3.5进行沉铁；

步骤四、进行固液分离，得到含Co、Cu、Mn、Ni等有价金属的浸出液，并送后续除杂工序。

2、根据权利要求1所述的一种白合金和水钴矿联合浸出的方法，其特征在于步骤二中Fe²⁺催化剂为FeSO₄或直接加入铁粉，所述98％浓硫酸为一次性连续加入。