CN103409773B - 一种从铜钴合金中提取铜、钴的方法 - Google Patents

一种从铜钴合金中提取铜、钴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从铜钴合金中提取铜、钴的方法。由于铜钴合金中铁钴合金相的微观结构与400号不锈钢类似，因此从铜钴合金中回收有价金属一直是困扰业界的难题。本发明的特征在于：1)将低硅的铜钴合金电解，得到电解液、阳极泥和阴极铜；2)所述的电解液开路进入浸出***，萃取除杂后再萃取提钴；3)所述的阳极泥在加温、加压和通氧的条件下进行酸浸，得到的浸出液返回浸出***。本发明使铜、钴等有价金属总的回收率大于99.9%，无渣产生；电解反应实现了铜从原料到产品的一步完成，节省了中间浸出、萃取等环节，整个电解过程中不消耗硫酸，降低了成本。

Description

一种从铜钴合金中提取铜、钴的方法
技术领域
本发明属于合金处理领域，具体涉及一种从铜钴合金中提取铜、钴的方法。
背景技术
铜钴合金（包括红合金和白合金）是目前刚果（金）铜钴矿石粗加工产品的主要形式之一，也是我国今后从非洲进口的主要钴原料之一。铜含量高的合金其外观主要表现为铜红色，成为红合金；铜含量低的合金其外观表现呈白色略带黄色，成为白合金。铜钴合金主要由两部分组成，一部分以Cu为主，含少量的Si、Fe、Co的铜金属相；另一部分以Si、Fe、Co为主，含少量Cu的铁钴合金相。由于铁钴合金相的微观结构与400号不锈钢类似，因此从铜钴合金中回收有价金属一直是困扰业界的难题。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种流程短、成本低、安全环保的从铜钴合金中提取回收铜、钴的方法。
为实现本发明的目的，本发明采用如下的技术方案：一种从铜钴合金中提取铜、钴的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将低硅的铜钴合金电解，得到电解液、阳极泥和阴极铜；
2)所述的电解液开路进入浸出***，萃取除杂后再萃取提钴；
3)所述的阳极泥在加温、加压和通氧的条件下进行酸浸，得到的浸出液返回浸出***。
下面阐明本发明的反应原理，铜钴合金电解时阴阳两极反应如下：
阳极：Me(Co,Fe,Cu)=Me2+(Co,Fe,Cu)+2e、Cu2S=2Cu2++S+4e
阴极：Cu2++2e=Cu
主要副反应：
阳极：H2O-2e=2H++1/2O2，SO4 2--2e=SO3+1/2O2
阴极：2H++2e=H2，As2+(Sb,Bi)+2e=As(Sb,Bi)
阳极泥：Cu2++Co=Cu+Co2+
反应保持合适的工艺条件下，所得铜板致密，表面无粒子，槽电压稳定，能连续生产出符合GB/T467-2010的标准阴极铜。
进一步，步骤1)中的电解采用挂篮电解，定时检测电解液金属及酸浓度变化和槽电压变化，根据铜钴合金变化情况，适时补加铜钴合金与循环更新电解液，并清理电解槽底部沉积的阳极泥，反应中控制电解液成分：Cu30-50g/L、H2SO4150-250g/L，温度60-65℃，电流密度200-500A/m2，电解液循环速度1-5m3/m2·h。
进一步，所述的铜钴合金为红合金。
进一步，所述的铜钴合金不做任何处理，直接作为阳极进行电解。
进一步，所述的铜钴合金用硫酸高温预酸浸以提高铜品位后再作为阳极进行电解。
进一步，述的挂篮电解采用钛篮盛放红合金，阴极采用316L不锈钢板；所述的浸出***为用于铜钴矿料的硫酸浸出***。本发明在铜钴合金电解过程中，采用铜钴合金做阳极，不锈钢做阴极，使铜、钴、铁等金属从阳极溶解，铜离子在阴极析出为铜单质，直接得到铜产品。铜钴合金中的钴进入电解液并开路去浸出***，通过除铁、萃取等环节制得钴盐溶液。
进一步，步骤2)中电解液进入浸出***，采用LIX973萃取铜，经针铁矿法除铁后再经P204和P507萃取提钴。
进一步，步骤3)中阳极泥酸浸的条件为温度150-300℃、氧分压0.1-2MPa、反应时间0.5-4h，阳极泥能完全浸出，浸出液进入浸出***，回收提取铜钴。
进一步，电解中加入适量的添加剂改善铜板质量，所述的添加剂为骨胶、硫脲、瓜尔胶中的一种或几种。
进一步，反应过程中随电解的进行，电解液中Cu含量降低，杂质含量升高，电解液连续开路并补充CuSO4液，确保电解液金属及酸含量基本维持稳定，反应过程电解液浊度控制在100mg/L以下。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.反应能耗低，生产吨铜仅耗电约400kW·h及少量蒸汽。
2.反应过程中，铜、钴等有价金属总的回收率大于99.9%，无渣产生。
3.电解反应实现了铜从原料到产品的一步完成，节省了中间浸出、萃取等环节，整个电解过程中不消耗硫酸，降低了成本。
4.电解反应在常压下进行，对生产设备无特殊要求。
5.反应过程中无有害气体产生，安全环保。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体的说明本发明的内容。应当理解本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明的保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的。
实验例和实施例中所用铜钴合金每100g成分见下表1：
表1红合金成分（w%）
成分 Cu Co Fe Ni S Mg、Mn、Ca、Zn、Pb、Al、C
(％) 72.3 6.0 16.2 0.3 3.5 微量
实验例1
1.温度条件实验
取40℃、50℃、60℃三个温度条件考察温度对红合金电解的影响。
电解实验条件为：电流密度200A/m2，电解液循环速度1m3/m2·h，电解液成分：Cu30g/L、H2SO4170g/L，同极距9cm，电解时间15h。
将钛篮填充满红合金，加入电解液，接通电源后，开启电解，不定时检测槽电压变化，反应结束后称重所得阴极铜，实验结果见表2。
表2温度对红合金电解的影响
2.电流密度及Cu浓度条件实验
对电流密度、Cu浓度两个条件考察温度对红合金电解的影响。
电解实验条件为：温度60℃，电解液循环速度1m3/m2·h，H2SO4170g/L，同极距9cm，电解时间15h。
将钛篮中填充满红合金，加入电解液，接通电源后，开启电解，不定时检测槽电压变化，反应结束后称重所得阴极铜，实验结果见表3。
表3电流密度及Cu浓度对红合金电解的影响
3.杂质（Fe）含量条件实验
对电流密度、Cu浓度两个条件考察温度对红合金电解的影响。
电解实验条件为：温度60℃，电解液循环速度1m3/m2·h，电解液成分：Cu30g/L、H2SO4170g/L，同极距9cm，电解时间15h。
将钛篮填充满红合金，加入电解液，接通电源后，开启电解，不定时检测槽电压变化，反应结束后称重所得阴极铜，实验结果见表4。
表4杂质（Fe）含量对红合金电解的影响
经检测，上述不同杂质（Fe）含量下，所得阴极铜均达到GB/T467-2010中标准阴极铜指标。
由上述实验例可以看出，本发明的方法中电解液温度60-65℃为宜，电流密度200A/m2左右，Cu30g/L左右是合适的，电解液对杂质含量无特别要求。
实施例
取3kg红合金装填满钛篮，按如下工艺条件电解：温度60℃，电解液循环速度1m3/m2·h，电流密度250A/m2，电解液成分：Cu35-40g/L、H2SO4150-170g/L，Fe10-15g/L，同极距9cm。电解过程中及时添加矿料和清理阳极泥，不定时检测槽电压，及时开路电解液和补充硫酸铜，维持电解液在上述工艺范围内，电解时间200h。
电解共溶解红合金13783g（不包括部分从钛篮脱落至槽底的红合金），生产电解铜12055g，产生阳极泥2168g。反应刚开始时，随着电解的进行，槽电压有上升的趋势，但是一段时间后趋于稳定，经过不断的补加红合金与更新电解液，槽电压基本趋于稳定，变化波动不大。实验结果见表5，阳极泥成分见表6。
表5红合金电解实验结果
表6阳极泥成分
尽管已经示出和描述本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨情况下可以对实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1. 一种从铜钴合金中提取铜、钴的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将低硅的铜钴合金电解，得到电解液、阳极泥和阴极铜；
2)所述的电解液开路进入浸出***，萃取除杂后再萃取提钴；
3)所述的阳极泥在加温、加压和通氧的条件下进行酸浸，得到的浸出液返回浸出***；
步骤1)中的电解采用挂篮电解，定时检测电解液金属及酸浓度变化和槽电压变化，根据铜钴合金变化情况，适时补加铜钴合金与循环更新电解液，并清理电解槽底部沉积的阳极泥，反应中控制电解液成分：Cu30-50g/L、H2SO4150-250g/L，温度60-65℃，电流密度200-500A/m2，电解液循环速度1-5m3/m2·h；
所述的铜钴合金为红合金，所述的铜钴合金不做任何处理直接作为阳极进行电解或用硫酸高温预酸浸以提高铜品位后再作为阳极进行电解。
2.根据权利要求1所述的从铜钴合金中提取铜、钴的方法，其特征在于，所述的挂篮电解采用钛篮盛放红合金，阴极采用316L不锈钢板；所述的浸出***为用于铜钴矿料的硫酸浸出***。
3.根据权利要求1所述的从铜钴合金中提取铜、钴的方法，其特征在于，步骤2)中电解液进入浸出***，采用LIX973萃取铜，经针铁矿法除铁后再经P204和P507萃取提钴。
4.根据权利要求1所述的从铜钴合金中提取铜、钴的方法，其特征在于，步骤3)中阳极泥酸浸的条件为温度150-300℃、氧分压0.1-2MPa、反应时间0.5-4h。
5.根据权利要求1所述的从铜钴合金中提取铜、钴的方法，其特征在于，电解中加入适量的添加剂改善铜板质量，所述的添加剂为骨胶、硫脲、瓜尔胶中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的从铜钴合金中提取铜、钴的方法，其特征在于，反应过程中随电解的进行，电解液中Cu含量降低，杂质含量升高，电解液连续开路并补充CuSO4液，确保电解液金属及酸含量基本维持稳定，反应过程电解液浊度控制在100mg/L以下。
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