CN101818250A - 一种处理钴铜铁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理钴铜铁合金的方法。包括预处理工序、一段浸出工序、二段浸出工序、浸出液净化除铁工序。本发明方法工艺简单，生产成本低，钴金属回收率高。

Description

一种处理钴铜铁合金的方法
技术领域
本发明涉及一种处理钴铜铁合金的方法。
背景技术
钴铜铁合金是在铜或钴冶炼过程中，转炉吹炼时得到的转炉渣，再经电炉造硫和还原熔炼富集后的含钴、铜、铁等元素的合金渣，由于该物料的颜色在新鲜时为白色并略带黄色，人们习惯地称作白合金。随着世界经济的快速发展，钴材料的需求量在快速增长。随着钴资源日益稀缺，以及钴资源大国，如民主刚果和赞比亚等国家近年来出台了严格限制钴矿出口等相关政策，使得世界钴价的大幅攀升。因此，从钴铜铁合金中提取钴的方法成为世界各国研究的热点。目前，处理钴铜铁合金的方法主要有以下几种：1、电化学溶解法：在电解槽中以钴铜合金原料为阳极，在硫酸或盐酸体系中通过电解使钴、铜从阳极上溶解进入溶液，锰、铁、镍也一同溶解进入溶液。该方法电流效率较低、电耗较高，钴的回收率较低。2、氯气氧化浸出法：该方法是在密闭的反应器中进行，将钴铜合金和盐酸加入反应器后，通入氯气进行氧化溶解。该方法钴、铜、铁的浸出率较高，但设备复杂，设备防腐和环保要求高。3、直接酸浸法：用硫酸、盐酸或硝酸或其中的二种组成混合酸进行浸出。该方法在常压下反应速度慢，浸出过程效率不高，而且工艺流程长，生产成本高。4、高温高压浸出法：用硫酸或盐酸通过一段常压浸出和一段高温高压浸出，是钴铜合金中的钴、铜浸出进入溶液。该方法工艺流程长，设备复杂，必须解决高温、高压条件下设备的防腐问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，生产成本低，且钴金属回收率高的处理钴铜铁合金的方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
(1)预处理工序：将钴铜铁合金经过高温高压水淬成30～150目的合金粉末，再将所得合金粉末在温度500～1200℃进行氧化焙烧，然后再机械活化后得到平均粒径在10～200μm的钴铜铁合金粉末；
(2)一段浸出工序：先将(1)中得到的钴铜铁合金粉末用硫酸进行浸出，在1∶5～1∶10的固液比下，PH值控制在0.5～3.0之间，温度控制在50～100℃之间，浸出时间为0.5～10小时；
(3)二段浸出工序：将(2)中酸浸后得到的渣在加入氧化剂的情况下用硫酸溶解，在1∶5～1∶10固液比下反应，控制PH值在0.5～3.0之间，温度在50～100℃之间，浸出时间为0.5～10小时；
(4)浸出液净化除铁工序：将(2)得到的溶液除铁；再将其与(3)的浸出液经铜萃取后的溶液混合后一起采用氧化除铁法实现铁与钴铜的完全分离，所得的硫酸钴溶液经2-乙基己基膦酸和2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯净化除杂后浓缩结晶成硫酸钴产品。
步骤(3)中所述氧化剂为双氧水、氯酸钠、次氯酸钠、过硫酸钠、高锰酸钾、氯气、空气或富氧中的任意一种或者多种。
所述(4)中将(2)得到的溶液除铁的方法为赤铁矿法。
所述(4)中氧化除铁法为中和调碱法、黄钠铁矾法、针铁矿法中的一种或几种。
将所述(3)中浸出渣通过磁选，将其中少量残余钴铜合金与报废渣分离，并将磁选后所得的钴铜合金返回(1)中焙烧工序或(3)中酸浸工序。
本发明的另外一个技术方案为：
(1)预处理工序：将钴铜铁合金经过高温高压水淬成30～150目的合金粉末，再将所得合金粉末在温度500～1200℃进行氧化焙烧，然后再机械活化后得到平均粒径在10～200μm的钴铜铁合金粉末；
(2)一段浸出工序：先将(1)中得到的钴铜铁合金粉末用硫酸进行浸出，在1∶5～1∶10的固液比下，PH值控制在0.5～3.0之间，温度控制在50～100℃之间，浸出时间为0.5～10小时；
(3)二段浸出工序：将(2)中酸浸后得到的渣在将(2)中酸浸后得到的渣在酸度为1～5mol/L之间的硫酸溶解，溶解时间为0.5～10小时，温度在50～100℃之间。
(4)浸出液净化除铁工序：将(2)得到的溶液除铁；再将其与(3)的浸出液经铜萃取后的溶液混合后一起采用氧化除铁法实现铁与钴铜的完全分离，所得的硫酸钴溶液经2-乙基己基膦酸和2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯净化除杂后浓缩结晶成硫酸钴产品。
采用上述技术方案，本发明具有如下优点：1、采用硫酸体系能完全分离白合金中的钴、铜和铁，处理时间短，工艺流程简单，投资成本低；2、白合金中的钴、铜和铁浸出率均高达99％以上；3、该处理工艺不会产生有害气体和烟尘，白合金中的铁能得到有效的回收利用并产生一定的经济效益。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
取钴铜铁合金100公斤，经高温高压水淬成150目的合金粉末，再将合金粉末放入回转窑中在温度为1200℃氧化焙烧10个小时，然后将焙烧后的合金料放入振动磨机中进行80分钟的机械活化，得到平均粒径为100微米的合金粉末。取机械活化后的合金粉末100g，控制固液比为1∶10，反应时控制PH值在3.0，在50℃下搅拌反应8小时，过滤洗涤，分析滤液和渣中的钴铜铁含量，可得到钴的一段浸出率为90.11％，铁的一段浸出率为100％，铜基本不浸出。再将浸出渣20g用5mol/L的硫酸直接溶解，控制固液比为1∶6，在100℃下搅拌反应0.5小时，可得到钴的总浸出率为99.91％，铜的总浸出率为99.52％，铁的总浸出率为100％。一段浸出液用赤铁矿法除铁(PH值控制在2.5～3.0，温度85℃以上反应1小时)，除铁后液含铁为2.2g/l，再将二段浸出液经铜萃取(选用M5640作萃取剂，相比：0/A＝2，反萃相比：2.5)后与一段除铁后液一起采用黄钠铁矾法除铁(PH值控制在2.0左右，温度90℃以上，反应2小时后用纯碱调节PH值至4.5)，使得沉铁后液小于0.05g/l。最后的硫酸钴溶液经P204和P507净化除杂后浓缩结晶成硫酸钴产品。
实施例2：
取钴铜铁合金100公斤，经高温高压水淬成30目的合金粉末，再将合金粉末放入回转窑中在温度为500℃氧化焙烧6个小时，然后将焙烧后的合金料放入振动磨机中进行20分钟的机械活化，得到平均粒径为200微米的合金粉末。取机械活化后的合金粉末100g，控制固液比为1∶5，反应时控制PH值在1.5，在100℃下搅拌反应10小时，过滤洗涤，分析滤液和渣中的钴铜铁含量，可得到钴的一段浸出率为87.31％，铁的一段浸出率为99.65％，铜基本不浸出。再将浸出渣21.16g，控制固液比为1∶5，用1mol/L的硫酸直接溶解，在50℃下搅拌反应10小时，可得到钴的总浸出率为99.89％，铜的总浸出率为93.02％，铁的总浸出率为99.88％。渣中钴和铁的含量小于1％，铜含量小于6％。一段浸出液用赤铁矿法除铁(PH值控制在2.5～3.0，温度85℃以上反应1小时)，除铁后液含铁为2.3g/l，再将二段浸出液经铜萃取(选用M5640作萃取剂，相比：0/A＝2，反萃相比：2.5)后与一段除铁后液一起采用黄钠铁矾法除铁(PH值控制在2.0左右，温度90℃以上，反应2小时后用纯碱调节PH值至4.5)，使得沉铁后液小于0.05g/l。最后的硫酸钴溶液经P204和P507净化除杂后浓缩结晶成硫酸钴产品。
实施例3：
取钴铜铁合金100公斤，经高温高压水淬成80目的合金粉末，再将合金粉末放入回转窑中在温度为600℃以上氧化焙烧6个小时，然后将焙烧后的合金料放入振动磨机中进行20分钟的机械活化，得到平均粒径为10微米的合金粉末。取机械活化后的合金粉末100g，控制固液比为1∶10，反应时控制PH值在0.5，在70℃下搅拌反应2小时，过滤洗涤，分析滤液和渣中的钴铜铁含量，可得到钴的一段浸出率为84.96％，铁的一段浸出率为99.24％，铜基本不浸出。再将浸出渣22g用5g的氯酸钠做氧化剂，控制固液比为1∶8，滴加硫酸保持反应体系的PH 0.5～3.0之间，在100℃下搅拌反应10小时，可得到钴的总浸出率为99.87％，铜的总浸出率为99.05％，铁的总浸出率为99.12％。渣中钴和铁的含量小于1％，铜含量小于3％。一段浸出液用赤铁矿法除铁(PH值控制在2.5～3.0，温度85℃以上反应1小时)，除铁后液含铁为2.5g/l，再将二段浸出液经铜萃取(选用M5640作萃取剂，相比：0/A＝2，反萃相比：2.5)后与一段除铁后液一起采用黄钠铁矾法除铁(PH值控制在2.0，温度90℃，反应2小时后用纯碱调节PH值至4.5)，使得沉铁后液小于0.05g/l。最后的硫酸钴溶液经P204和P507净化除杂后浓缩结晶成硫酸钴产品。
本发明可用其他不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围的任何改变，都应认为是包括在权力要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种处理钴铜铁合金的方法，特征在于包括以下步骤：
(1)预处理工序：将钴铜铁合金经过高温高压水淬成30～150目的合金粉末，再将所得合金粉末在温度500～1200℃进行氧化焙烧，然后再机械活化后得到平均粒径在10～200μm的钴铜铁合金粉末；
(2)一段浸出工序：先将(1)中得到的钴铜铁合金粉末用硫酸进行浸出，在1∶5～1∶10的固液比下，PH值控制在0.5～3.0之间，温度控制在50～100℃之间，浸出时间为0.5～10小时；
(3)二段浸出工序：将(2)中酸浸后得到的渣在加入氧化剂的情况下用硫酸溶解，在1∶5～1∶10固液比下反应，控制PH值在0.5～3.0之间，温度在50～100℃之间，浸出时间为0.5～10小时；
(4)浸出液净化除铁工序：将(2)得到的溶液除铁；再将其与(3)的浸出液经铜萃取后的溶液混合后一起采用氧化除铁法实现铁与钴铜的完全分离，所得的硫酸钴溶液经2-乙基己基膦酸和2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯净化除杂后浓缩结晶成硫酸钴产品。
2.根据权利要求1的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，步骤(3)中所述氧化剂为双氧水、氯酸钠、次氯酸钠、过硫酸钠、高锰酸钾、氯气、空气或富氧中的任意一种或者多种。
3.根据权利要求1的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，所述(4)中将(2)得到的溶液除铁的方法为赤铁矿法。
4.根据权利要求1的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，所述(4)中氧化除铁法为中和调碱法、黄钠铁矾法、针铁矿法中的一种或几种。
5.根据权利要求1的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，将所述(3)中浸出渣通过磁选，将其中少量残余钴铜合金与报废渣分离，并将磁选后所得的钴铜合金返回(1)中焙烧工序或(3)中酸浸工序。
6.根据权利要求1的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，所述步骤(3)为：将(2)中酸浸后得到的渣在酸度为1～5mol/L之间的硫酸溶解，溶解时间为0.5～10小时，温度在50～100℃之间。
7.根据权利要求6的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，所述(4)中将(2)得到的溶液除铁的方法为赤铁矿法。
8.根据权利要求6的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，所述(4)中氧化除铁法为中和调碱法、黄钠铁矾法、针铁矿法中的一种或几种。
9.根据权利要求6的处理钴铜铁合金的方法，特征在于，将所述(3)中浸出渣通过磁选，将其中少量残余钴铜合金与报废渣分离，并将磁选后所得的钴铜合金返回(1)中焙烧工序或(3)中酸浸工序。
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