CN109234525B - 一种水钴矿的低成本浸出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水钴矿的低成本浸出方法，浸出步骤如下：S1，一段浸出及液固分离；过筛经陶瓷过滤机吸收一定水分后的水钴矿料浆化后进入一段浸出，浸出后矿浆经二级压滤洗涤后，滤液进二段浸出，滤饼进三段浸出；一段浸出液输送至一段铜萃取工序萃铜；S2，二段浸出及液固分离；三段浓密底流和一段浓密机底流一次滤液进二段浸出槽进行还原浸出，浸出矿浆经浓密机液固分离后，滤液精滤送至二段铜萃取工序，底流进入洗渣工序；二段萃余液一部分返回二段浸出，一部分送至三段浸出流程；S3，三段浸出及液固分离。水钴矿中的高价钴浸出，减少了辅料还原剂的添加量，反应后，减轻了后续除铁工序压力，减少了氧化Fe2+的氧化剂耗量，降低了后处理成本。

Description

一种水钴矿的低成本浸出方法
技术领域
本发明涉及钴的湿法冶金技术领域，特别是一种水钴矿的低成本浸出方法。
背景技术
钴是一种重要的战略金属，单质钴及其钴的化合物应用广泛，特别是在锂电池领域的需求逐渐增大。
但我国钴资源贫乏，多为伴生矿，90%以上的钴资源依赖非洲进口，包括水钴矿、钴镍硫化矿、铜钴合金、粗制氢氧化钴和碳酸钴等，其中水钴矿为我国进口钴原料的主要形式。水钴矿矿相复杂，嵌布微细，含钴量范围一般为1.5-20%，同时含铜、镍、锰、锌、铁、铝、钙、镁等。
目前，国内水钴矿主要通过还原酸浸等主流工艺得到富含钴溶液，再通过净化除杂、萃取、蒸发结晶、电解等工序获取钴盐或金属钴。水钴矿属于氧化矿，其中的钴主要以三价钴的形式存在，显强氧化性。
现行工艺处理水钴矿，主要采用亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫等含硫物料作为还原剂。反应过程中产生二氧化硫气体。反应存在的主要问题是：第一，提取过程中，技术人员的工作环境较差；第二，对技术人员的健康威胁大；第三，经过还原浸出的钴溶液在除铁工序中又需要添加氧化剂氧化Fe2+，生产成本大；第四，生产过程有污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种水钴矿的低成本浸出方法，要解决现阶段从水钴矿中提取有价金属过程中存在的提取过程对技术人员健康威胁大、提取成本高、提取浸出液后处理难度大、生产过程污染性强技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种水钴矿的低成本浸出方法，具体浸出步骤如下：
S1，一段浸出及液固分离；
过筛经陶瓷过滤机吸收一定水分后的水钴矿料浆化后进入一段浸出，浸出后矿浆经二级压滤洗涤后，其中，滤液进二段浸出，滤饼进三段浸出；
一段浸出液输送至一段铜萃取工序萃铜；
S2，二段浸出及液固分离；
三段浓密底流和一段浓密机底流一次滤液进二段浸出槽进行还原浸出，浸出矿浆经浓密机液固分离后，滤液精滤送至二段铜萃取工序，底流进入洗渣工序；
二段萃余液一部分返回二段浸出，一部分送至三段浸出流程；
S3，三段浸出及液固分离；
三段浸出是用一段底流和二段萃余液反应；（既是一个除铁过程，又是一个浸出过程）三段浸出后进行液固分离，浓密机底流进入二段浸出，溢流精滤后至除铁工序。
进一步，S1中水钴矿料中含有杂质铁元素；钴与铁的摩尔比为=10:1～1:2。进一步，S1中水钴矿料的粒度过100目筛大于90%，浸出控制pH1.5-2.0，液固比为3:1～6:1，反应时间2-5h，反应温度30-60℃，搅拌200-500r/min。
进一步，S1中一段浸出后矿浆需经二级压滤洗涤，以降低进入三段浸出的矿料含铜量。
进一步，S2中还原浸出使用的还原剂为二氧化硫、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或者几种。
进一步，S2中还原浸出的反应pH值控制在1.5-2.5，液固比为3:1～5:1，反应时间2-4h，反应温度40-70℃，搅拌200-500r/min。
进一步，S2中控制浸出滤液Fe2+＞8g/L。
进一步，S3中浸出使用的矿料为一段浓密机底流经压滤洗涤后的滤饼；所述滤饼其所含Cu＜0.4%。
进一步，S3中浸出控制pH1.5-2.5，液固比为3:1～6:1，反应时间2-5h，反应温度40-85℃，搅拌200-500r/min。
进一步，S3中控制浸出滤液Fe2+＞0.5g/L。
本发明的有益效果体现在：
1，本发明提供的一种水钴矿的低成本浸出方法，与其他水钴矿浸出的方法相比，提供的浸出方法主要利用水钴矿自身浸出过程中产生的Fe2+为还原剂，将水钴矿中的高价钴浸出，减少了辅料还原剂的添加量。同时，反应完成后，氧化后的Fe3+以水合FeOOH的形式沉淀于渣中，减轻了后续除铁工序压力，减少了氧化Fe2+的氧化剂耗量，降低了后处理的成本。
2，本发明提供的一种水钴矿的低成本浸出方法，提取过程简单、可操作性强更为重要的是提取过程中，给技术人员提供了较好的工作环境。
3，本发明提供的一种水钴矿的低成本浸出方法，由于减少了整个浸出过程中氧化剂和还原剂等辅料消耗，从而降低了辅料使用过程带来的环境污染。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
如图1所示，本发明提供了水钴矿的有价金属的低成本浸出方法，具体浸出步骤如下：
S1，一段浸出及液固分离；
过筛经陶瓷过滤机吸收一定水分后的水钴矿料浆化后进入一段浸出，浸出后矿浆经二级压滤洗涤后，其中，滤液进二段浸出，滤饼进三段浸出；一段浸出液输送至一段铜萃取工序萃铜。
其中，S1中水钴矿料中含有杂质铁元素；钴与铁的摩尔比为=10:1～1:2。进一步，S1中水钴矿料的粒度过100目筛大于90%，浸出控制pH1.5-2.0，液固比为3:1～6:1，反应时间2-5h，反应温度30-60℃，搅拌200-500r/min。
一段浸出后矿浆需经二级压滤洗涤，以降低进入三段浸出的矿料含铜量。
S2，二段浸出及液固分离；
三段浓密底流和一段浓密机底流一次滤液进二段浸出槽进行还原浸出，浸出矿浆经浓密机液固分离后，滤液精滤送至二段铜萃取工序，底流进入洗渣工序；二段萃余液一部分返回二段浸出，一部分送至三段浸出流程。
其中，S2中还原浸出使用的还原剂为二氧化硫、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或者几种。还原浸出的反应pH值控制在1.5-2.5，液固比为3:1～5:1，反应时间2-4h，反应温度40-70℃，搅拌200-500r/min。控制浸出滤液Fe2+＞8g/L。
S3，三段浸出及液固分离；
三段浸出是用一段底流和二段萃余液反应。
主要特点是：以二段萃余液中Fe2+为还原剂还原一段浓密底流渣中的高价钴，渣中高价钴还原为Co2+而进入溶液。实质为氧化物和盐的氧化还原复分解反应，
其反应原理为：
Co2O3 + 2FeSO4 +H2O == 2CoSO4 + 2FeOOH
从以上反应式可以看出：采用一段浓密底流渣和二段萃余液反应，既不耗酸，也不耗碱。既是一个除铁过程，又是一个浸出过程，可降低酸、碱、氧化剂等辅料的消耗。
三段浸出后进行液固分离，浓密机底流进入二段浸出，溢流精滤后至除铁工序。
本发明工艺过程中发生的主要化学反应方程式为：
一段浸出：MeO＋H2SO4＝MeSO4＋H2O（Me：Cu、Co、Ni、Fe等）
二段浸出：Fe3++e=Fe2+
三段浸出：Co2O3 + 2FeSO4 +H2O == 2CoSO4 + 2FeOOH
其中，S3中浸出使用的矿料为一段浓密机底流经压滤洗涤后的滤饼；所述滤饼其所含Cu＜0.4%。S3中浸出控制pH1.5-2.5，液固比为3:1～6:1，反应时间2-5h，反应温度40-85℃，搅拌200-500r/min。S3中控制浸出滤液Fe2+＞0.5g/L。
实施例1和实施例2
表1为实施例1、2水钴矿的成分明细
表2实施例1、2各个反应段
矿料按上表2的工艺指标，实施例1中***稳定后所得三段浸出液Co28g/L，Cu0.2g/L，Ni0.3g/L，Fe0.6g/L，杂质Cu、Fe等含量均较低，适合后续除铁及钴萃取工序。
实施例2中***稳定后所得三段浸出液Co22g/L，Cu0.2g/L，Ni0.4g/L，Fe0.7g/L，杂质Cu、Fe等含量均较低，适合后续除铁及钴萃取工序。
表3实施例1和2的有价金属浸出率明细
由上表2、表3可以看出本发明提供的浸出方法，浸出效率高，效果好，时间短。
综上所述，本发明提供的一种水钴矿的低成本浸出方法，克服了现阶段的钴提取工艺的不足，提供了操作简单、低成本、实用性强、环境友好的水钴矿中提取有价金属的新方法。在给技术人员提供良好的工作环境的同时保证了金属的高效提取，具有好的市场价值，可实现规模生产。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水钴矿的低成本浸出方法，其特征在于：具体浸出步骤如下：
S1，一段浸出及液固分离；
过筛经陶瓷过滤机吸收一定水分后的水钴矿料浆化后进入一段浸出，浸出后矿浆经二级压滤洗涤后，其中，滤液进二段浸出，滤饼进三段浸出；
一段浸出液输送至一段铜萃取工序萃铜；
S2，二段浸出及液固分离；
三段浓密底流和一段浓密机底流一次滤液进二段浸出槽进行还原浸出，浸出矿浆经浓密机液固分离后，滤液精滤送至二段铜萃取工序，底流进入洗渣工序；
其中，S2中还原浸出使用的还原剂为二氧化硫、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或者几种；还原浸出的反应pH值控制在1.5-2.5，液固比为3:1～5:1，反应时间2-4h，反应温度40-70℃，搅拌200-500r/min；控制浸出滤液Fe2+＞8g/L；
二段萃余液一部分返回二段浸出，一部分送至三段浸出流程；
S3，三段浸出及液固分离；
三段浸出是用一段底流和二段萃余液反应；
三段浸出后进行液固分离，浓密机底流进入二段浸出，溢流精滤后至除铁工序。
2.如权利要求1所述的水钴矿的低成本浸出方法，其特征在于，S1中水钴矿料中含有杂质铁元素；钴与铁的摩尔比为=10:1～1:2。
3.如权利要求1所述的水钴矿的低成本浸出方法，其特征在于，S1中水钴矿料的粒度过100目筛大于90%，浸出控制pH1.5-2.0，液固比为3:1～6:1，反应时间2-5h，反应温度30-60℃，搅拌200-500r/min。
4.如权利要求1所述的水钴矿的低成本浸出方法，其特征在于，S1中一段浸出后矿浆需经二级压滤洗涤，以降低进入三段浸出的矿料含铜量。
5.如权利要求1所述的水钴矿的低成本浸出方法，其特征在于，S3中浸出使用的矿料为一段浓密机底流经压滤洗涤后的滤饼；所述滤饼其所含Cu＜0.4%。
6.如权利要求1所述的水钴矿的低成本浸出方法，其特征在于，S3中浸出控制pH1.5-2.5，液固比为3:1～6:1，反应时间2-5h，反应温度40-85℃，搅拌200-500r/min。
7.如权利要求1所述的水钴矿的低成本浸出方法，其特征在于，S3中控制浸出滤液Fe2+＞0.5g/L。
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