CN111850305A - 一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，包括以下步骤：a、将富锰钴渣加水进行搅拌、调浆，得到浆化矿浆；b、向浆化矿浆中加入硫化锌精矿和硫酸，在搅拌和50～90℃的浸出温度下浸出，控制浸出终点的pH值为0.5～4.5；c、浸出结束后，过滤上述浸出矿浆，即得含钴和锰的浸出液和浸出渣。本发明利用硫酸、硫化锌精矿还原浸出富锰钴渣，钴和锰均具有较高的浸出率；本发明中的还原剂选用锌冶炼厂的炼锌原料硫化锌精矿，其具有廉价、易得、选材容易的特点，极大地降低了生产成本，而且本发明工艺流程简单，技术条件易控制，浸出液、浸出渣和浸出渣的洗水便于处理，无新的“三废”产出，不会对湿法炼锌过程造成不利的影响。
Description
技术领域
本发明涉及湿法冶金中富锰钴渣的处理技术领域，特别涉及一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法。
背景技术
在湿法炼锌过程中，需对中性浸出的硫酸锌溶液进行净化，除去溶液中的有害杂质金属离子对锌电积过程的影响。硫酸锌溶液中的钴可采用砷盐净化法、锑盐净化法、合金锌粉净化法等方法净化除去，产出的净化钴渣含有锌、钴和锰等有价金属。净化渣通过浸出回收锌后，经氧化沉淀得到含锰高的富锰钴渣，其中钴、锰在富锰钴渣中分别以Co(OH)3和MnO2形态存在。
锰和钴是重要的金属元素，其化合物具有特殊性能的材料，广泛应用于催化剂、锂离子电池、超级电容器、硬质合金等领域。从富锰钴渣中回收钴、锰等有价金属，实现变废为宝和资源的循环利用，可为企业带来巨大的经济效益、环保效益和社会效益，有着十分重要的现实意义。
由于富锰钴渣中的钴、锰分别以Co(OH)3和MnO2的形态存在，直接通过酸浸很难溶解。专利文献《一种湿法炼锌净化钴渣综合回收钴、锌的方法》(CN201510489093.3)中采用浓硫酸浸出后加锌粉还原，专利文献《一种从锌冶炼渣中回收锌、钴的方法》(CN201610631965.X)中采用双氧水和浓硫酸一同浸出，专利文献《Processes forleaching and recovering nickel or cobalt》(EP2108708B1)中则需加入亚硫酸钠。
上述公知技术采用还原剂使得难溶性的Co(OH)3和MnO2转化为易溶解的钴盐和锰盐，从而实现钴和锰的分离。所用还原剂为金属锌粉、二氧化硫、亚硫酸钠、葡萄糖、双氧水等。在还原浸出工艺中，虽然能够实现钴和锰的高效浸出，但存在还原剂消耗量大、处理成本高、浸出液以及浸出渣的洗水处理困难的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，在保证钴和锰高效浸出的同时，处理成本低，浸出液以及浸出渣的洗水便于处理。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，包括以下步骤：
a、将富锰钴渣加水进行搅拌、调浆，得到浆化矿浆；
b、向浆化矿浆中加入硫化锌精矿和硫酸，在搅拌和50～90℃的浸出温度条件下浸出，控制浸出终点的pH值为0.5～4.5；
c、浸出反应结束后，过滤上述浸出矿浆，即得含钴和锰的浸出液和浸出渣。
优选的，所述步骤a中的富锰钴渣成份为含锰13.79％～20.36％、含钴1.82％～5.47％、含锌18.23％～25.82％，锰和钴分别以MnO2和Co(OH)3的形态存在，锌以Zn2(OH)2SO4及ZnSO4的形态存在。
优选的，所述步骤b中硫化锌精矿成份为含锌45.53％～55.21％、硫29.69％～32.58％、铁4.52％～12.36％，粒度90％以上过200目筛。
优选的，所述步骤b中硫化锌精矿的加入量为理论量的0.95～1.25倍。
优选的，所述步骤a中按液固比(4～10):1的比例往富锰钴渣中加水调浆，按200～400转/分钟的速度进行搅拌。
优选的，所述步骤b中浸出反应时间为1h～6h。
优选的，所述步骤b中的硫酸为浓硫酸。
优选的，所述步骤b中控制浸出终点的pH值为1.0～2.5。
优选的，所述步骤b中浸出温度为80～90℃。
优选的，所述步骤c中所得浸出渣经水洗涤后送沸腾焙烧炉焙烧回收其中的硫和锌，所得洗水返回步骤a中对富锰钴渣调浆。
优选的，所述步骤c中所得含钴和锰的浸出液，其中的钴采用传统的萃取工艺进行回收，萃余液返回至湿法炼锌的浸出***回收锌，其中的锰离子在湿法炼锌的电解过程中还可以延长铅银合金阳极的使用寿命。
实践发现，本发明中的所述硫化锌精矿由黄铁矿替代也可以达到类似的浸出效果。因而本发明中还提供了一种采用黄铁矿替代硫化锌精矿作为还原剂从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法。
本发明中的富锰钴渣指的是在湿法炼锌过程中，硫酸锌溶液净化除钴时产出的钴渣进行酸浸回收锌以后，再经氧化沉淀得到含锰高的二次钴渣即为富锰钴渣，通常锰含量为15％～20％。
本发明的技术原理为，利用硫化锌精矿中的硫还原浸出渣中的Co(OH)3和MnO2，具体化学反应方程式如下：
2Co(OH)3+ZnS+3H2SO4＝2CoSO4+ZnSO4+S+6H2O (1)
MnO2+ ZnS+2H2SO4＝MnSO4+ZnSO4+S+2H2O (2)
2Co(OH)3+FeS2+3H2SO4＝2CoSO4+FeSO4+2S+6H2O (3)
MnO2+FeS2+2H2SO4＝MnSO4+FeSO4+2S+2H2O (4)
根据式(1)～(4)式，可计算出富锰钴渣中的锰和钴完全浸出时理论上所需要还原剂锌精矿的质量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法利用硫酸、硫化锌精矿还原浸出湿法炼锌过程中产生的富锰钴渣，钴和锰均具有较高的浸出率，其中钴的浸出率可达98％以上，锰的浸出率可达97％以上；特别的，本发明中的还原剂选取为锌冶炼厂炼锌原料硫化锌精矿，其具有廉价、易得、选材容易的特点，可降低生产成本，而且本发明工艺流程简单，技术条件易控制，浸出液浸出渣和浸出渣的洗水便于处理，无新的“三废”产出，不会对湿法炼锌过程造成不利的影响。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1～5中所用的富锰钴渣和硫化锌精矿的主要成份如表1所示。
表1各实施例中的富锰钴渣和硫化锌精矿的主要成份
实施例1
称取200g富锰钴渣于1000mL烧杯中，按液固比为4：1加水浆化，开启搅拌并加热升温至50℃，按照钴和锰量的1.25倍理论量加入硫化锌精矿，加入1:1的硫酸反应2小时，控制浸出终点pH＝3.5～4.0，浸出结束后通过真空抽滤进行液固分离，用少量水对浸出渣进行充分洗涤，所得滤液含钴7.53g/L、锰33.49g/L。根据浸出渣计算，钴的浸出率为97.64％，锰的浸出率为96.37％。
实施例2
称取150g富锰钴渣于1000mL烧杯中，按液固比为6：1加水浆化，开启搅拌并加热升温至70℃，按照钴和锰量的0.95倍理论量加入硫化锌精矿，加入1:2的硫酸反应3小时，控制浸出终点pH＝2.5～3.0，浸出结束后通过真空抽滤进行液固分离，用少量水对浸出渣进行充分洗涤，所得滤液含钴5.02g/L、锰22.43g/L。根据浸出渣计算，钴的浸出率为98.17％，锰的浸出率为97.33％。
实施例3
称取100g富锰钴渣于1000mL烧杯中，按液固比为10：1加水浆化，开启搅拌并加热升温至90℃，按照钴和锰量的1.05倍理论量加入硫化锌精矿，加入浓硫酸反应1小时，控制浸出终点pH＝0.5～1.0，浸出结束后通过真空抽滤进行液固分离，用少量水对浸出渣进行充分洗涤，所得滤液含钴1.78g/L、锰19.93g/L。根据浸出渣计算，钴的浸出率为98.74％，锰的浸出率为97.57％。
实施例4
称取180g富锰钴渣于1000mL烧杯中，按液固比为5：1加水浆化，开启搅拌并加热升温至80℃，按照钴和锰量的1.1倍理论量加入硫化锌精矿，加入浓硫酸反应6小时，控制浸出终点pH＝1.0～1.5，浸出结束后通过真空抽滤进行液固分离，用少量水对浸出渣进行充分洗涤，所得滤液含钴3.62g/L、锰32.37g/L。根据浸出渣计算，钴的浸出率为98.54％，锰的浸出率为98.42％。
实施例5
称取120g富锰钴渣于1000mL烧杯中，按液固比为8：1加水浆化，开启搅拌并加热升温至60℃，按照钴和锰量的1.2倍理论量加入硫化锌精矿，加入浓硫酸反应4小时，控制浸出终点pH＝4.0～4.5，浸出结束后通过真空抽滤进行液固分离，用少量水对浸出渣进行充分洗涤，所得滤液含钴6.71g/L、锰22.37g/L。根据浸出渣计算，钴的浸出率为97.83％，锰的浸出率为97.72％。
实施例6
称取140g富锰钴渣(13.79％Mn、3.12％Co、21.83％Zn)于1000mL烧杯中，按液固比为7：1加水浆化，开启搅拌并加热升温至85℃，按照钴和锰量的1.2倍理论量加入含硫44.37％的黄铁矿，加入浓硫酸反应5小时，控制浸出终点pH＝1.0～1.5，浸出结束后通过真空抽滤进行液固分离，用少量水对浸出渣进行充分洗涤，所得滤液含钴4.31g/L、锰19.28g/L。根据浸出渣计算，钴的浸出率为98.44％，锰的浸出率为98.03％。
以上结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将富锰钴渣加水进行搅拌、调浆，得到浆化矿浆；
b、向浆化矿浆中加入硫化锌精矿和硫酸，在搅拌和50～90℃的浸出温度条件下浸出，控制浸出终点的pH值为0.5～4.5；
c、浸出反应结束后，过滤上述浸出矿浆，即得含钴和锰的浸出液和浸出渣。
2.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤a中的富锰钴渣成份为含锰13.79％～20.36％、含钴1.82％～5.47％、含锌18.23％～25.82％，锰和钴分别以MnO2和Co(OH)3的形态存在，锌以Zn2(OH)2SO4及ZnSO4的形态存在。
3.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤c中所得浸出渣经水洗涤后所得洗水返回至步骤a中用于对富锰钴渣调浆。
4.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤b中硫化锌精矿的加入量为理论量的0.95～1.25倍。
5.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤a中按液固比(4～10):1的比例往富锰钴渣中加水调浆，按200～400转/分钟的速度进行搅拌。
6.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤b中浸出反应时间为1h～6h。
7.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤b中的硫酸为浓硫酸。
8.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤b中控制浸出终点的pH值为1.0～2.5。
9.根据权利要求1所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤b中浸出温度为80～90℃。
10.根据权利要求1或4所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤b中硫化锌精矿成份为含锌45.53％～55.21％、硫29.69％～32.58％、铁4.52％～12.36％，粒度90％以上过200目筛。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的一种从富锰钴渣中浸出钴和锰的方法，其特征在于，所述步骤b中的硫化锌精矿由黄铁矿替代。
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