CN101906537A - 一种分解钴合金的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分解钴合金的工艺，在配好底酸的槽中，配入浓度为5～20g/L的铁离子，将钴合金加入槽中，升温致85℃以上，慢慢加入氧化剂，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全，分解为浸出液和浸出渣。本发明相比现有技术具有以下优点：常压生产设备使用寿命长、氧化剂利用率高、生产成本低、钴合金分解彻底。

Description

一种分解钴合金的工艺
技术领域
本发明涉及一种材料再生循环领域，尤其涉及一种钴合金的分解工艺。
背景技术
钴、铜的合金作为非洲钴资源的初产品在2005年出现在中国的钴原料市场上，各大学院校、科研院所都在针对这种原料进行研究，主要集中于两种工艺路线：一是常压氧化分解，即在常用的分解槽中进行分解；二是高压氧化分解，即是在高压反应釜中进行分解。这两种方法在国内的钴冶炼厂都有运用，但是金属钴的浸出率只能达到95％，铜的浸出率达到97％，而且生产成本很高。其原因是钴合金各元素之间的结合不是简单的相互融合，而是以化学键结合在一起，一般是以共价键的形式结合，而且成分复杂，还含有少量的硅和硫，通常的酸分解工艺很难对它起到作用，分解出一吨钴的费用在35000元以上。这两种工艺都是在酸性(硫酸或是盐酸)体系中，在高温(＞90℃)下，加入氧化剂，通过氧化剂对金属的氧化作用，来破坏合金中各元素之间的化学键，之后被酸分解而进入溶液中。常压氧化分解所使用的是固态或液态氧化剂，如氯酸钠，双氧水等；高压氧化分解所使用的是气态氧化剂，如氧气，氯气等。
常压分解工艺设备简单，操作方便。但是在常压分解过程中，由于分解的温度(＞90℃)和初始酸度(4M左右)相对较高，在这种情况下，不管是固体氧化剂还是液体氧化剂，都是容易分解的。从微观角度来分析，由于氧化剂的功能团ClO3 -或H2O2的半径相对于金属间的共价结构来说大很多，所以不能很快地进入到合金的微观结构中将金属氧化，造成自分解的浪费，氧化剂的使用量大大超出理论量，生产成本高。
在高压分解中，由于在密闭环境中进行，而且气体氧化剂都是单质，所以氧化剂的利用率较高。但是由于设备是在高温(＞120℃)高压(＞0.5MPa)和高酸度(初始酸度在4M左右)下运转，所以对设备的材质要求，使用要求和维护要求都很高，而且设备使用寿命相对较短，也造成生产成本的升高。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种有效打开钴合金，使之能被酸彻底分解且易于操作、成本较低的技术方案。
本发明所采取的技术方案是：一种分解钴合金的工艺，在配好底酸的槽中，配入浓度为5～20g/L的铁离子，将钴合金加入槽中，升温致85℃以上，慢慢加入氧化剂，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全(分解为浸出液和浸出渣)。
进一步：在上述分解钴合金的工艺中，所述底酸是硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种，酸度值的当量浓度是2～6N。所述的氧化剂是氯酸钠、硝酸钠、双氧水、纯氧或者空气中的一种，加入速度分别为固体氧化剂氯酸钠或硝酸钠是50～500kg/h，液体氧化剂双氧水是1～100L/min，气体氧化剂纯氧或者空气是10～1000L/min。所述铁离子的反应机理为：Fe3++e＝Fe2+；Fe2+-e＝Fe3+。
再进一步：在上述分解钴合金的工艺中，所述的钴合金分解完全后还包括将浸出液和浸出渣进行固液分离的步骤。所述的钴合金是钴铜合金。
与现有技术相比，本发明综合利用现有常压和高压两种分解技术工艺的优点：常压设备的使用成本很低，而高压分解的氧化剂利用率高。本发明的特点就是利用常压设备，加入铁离子作为添加剂，提高氧化剂的利用率。铁离子是一个很好的氧化传播体，通过Fe2+、Fe3+之间的转换，来传递氧化、还原的电子。加入的氧化剂将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+由于其离子半径与合金中的金属半径相当，很容易地就能侵入到合金的晶粒结构中，将他们氧化，自己被还原成Fe2+，然后又被氧化成Fe3+。这个过程相对于由ClO3 -或H2O2来完成要快得多。而且由ClO3 -或H2O2氧化Fe2+的速度更快，很好地解决了固体和液体氧化剂在高温、高酸度的情况下容易自分解的问题，有效地提高了氧化剂的利用率。
综上所述，本发明相比现有技术具有以下优点：常压生产设备使用寿命长、氧化剂利用率高、生产成本低、钴合金分解彻底。
具体实施方式
本发明的主旨是选用铁离子用于氧化功能的有效传递。现在技术中由于缺少铁离子这个氧化功能的传递体，使得氧化效率很低，造成氧化剂的消耗很高。特别是在反应的初期，如果有一定量的铁离子存在于溶液中，能很好地诱导反应的进行，很快打开合金体的内部结构，完成对合金的分解作用。在进行分解之前要在溶液中加入一定量的铁离子。然后再开始加入氧化剂进行分解，这样才能有效快速地分解合金。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，方法中的时间和温度的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。
首先简述本发明基本技术方案：一种分解钴合金的工艺，在配好底酸的槽中，配入浓度为5～20g/L的铁离子，将钴合金加入槽中，升温致85℃以上，慢慢加入氧化剂，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全，分解为浸出液和浸出渣。
实例1
一种分解钴合金的工艺，在配好底酸的槽中，槽中的底酸是硫酸，其酸度为6N，配入浓度为7g/L的铁离子，将钴合金加入槽中，升温致85～90℃，慢慢加入氯酸钠做氧化剂，加入速度50～500kg/h，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全(分解为浸出液和浸出渣)。在生产用20M3的分解槽内，用电位滴定法测浸出液中的钴浓度。以浸出液中的钴金属量/投入钴合金的钴金属量×100％方式计算出浸出率，得出钴的浸出率＞99％。
实例2
一种分解钴合金的工艺，将钴合金放在配好底酸的槽中，槽中的底酸是硝酸，其酸度为6N，再在槽中配入浓度为7g/L的铁离子，升温致85～90℃，慢慢加入硝酸钠做氧化剂，加入速度50～500kg/h，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全(分解为浸出液和浸出渣)。在生产用20M3的分解槽内，用电位滴定法测浸出液中的钴浓度。以浸出液中的钴金属量/投入钴合金的钴金属量×100％方式计算出浸出率，得出钴的浸出率＞99％。
实施例3
一种分解钴合金的工艺，将钴合金放在配好底酸的槽中，槽中的底酸是盐酸，其酸度为6N，再在槽中配入浓度为7g/L的铁离子，升温致85～90℃，慢慢加入双氧水做氧化剂，加入速度1～100L/min，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全(分解为浸出液和浸出渣)。在生产用20M3的分解槽内，用电位滴定法测浸出液中的钴浓度。以浸出液中的钴金属量/投入钴合金的钴金属量×100％方式计算出浸出率，得出钴的浸出率＞99％。
实施例4
一种分解钴合金的工艺，将钴合金放在配好底酸的槽中，槽中的底酸是硫酸，其酸度为6N，再在槽中配入浓度为7g/L的铁离子，升温致85～90℃，慢慢加入纯氧做氧化剂，加入速度10～1000L/min，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全(分解为浸出液和浸出渣)。在生产用20M3的分解槽内，用电位滴定法测浸出液中的钴浓度。以浸出液中的钴金属量/投入钴合金的钴金属量×100％方式计算出浸出率，得出钴的浸出率＞99％。
实施例5
一种分解钴合金的工艺，将钴合金放在配好底酸的槽中，槽中的底酸是盐酸，其酸度为4N，再在槽中配入浓度为15g/L的铁离子，升温致90℃以上，慢慢通入空气做氧化剂，加入速度10～1000L/min，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全(分解为浸出液和浸出渣)。在生产用20M3的分解槽内，用电位滴定法测浸出液中的钴浓度。以浸出液中的钴金属量/投入钴合金的钴金属量×100％方式计算出浸出率，得出钴的浸出率＞99％。

Claims (6)

1.一种分解钴合金的工艺，其特征在于：在配好底酸的槽中，配入浓度为5～20g/L的铁离子，将钴合金加入槽中，升温致85℃以上，慢慢加入氧化剂，加入氧化剂的时间大于1小时，直至钴合金分解完全，分解为浸出液和浸出渣。
2.根据权利要求1所述的分解钴合金的工艺，其特征在于：所述底酸是硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种，酸度值的当量浓度是2～6N。
3.根据权利要求2所述的分解钴合金的工艺，其特征在于：所述的氧化剂是氯酸钠、硝酸钠、双氧水、纯氧或者空气中的一种或几种，加入速度分别为固体氧化剂氯酸钠或硝酸钠是50～500kg/h，液体氧化剂双氧水是1～100L/min，气体氧化剂纯氧或者空气是10～1000L/min。
4.根据权利要求3所述的分解钴合金的工艺，其特征在于：所述铁离子的反应机理为：Fe3++e＝Fe2+；Fe2+-e＝Fe3+。
5.根据权利要求1-4中择一所述的分解钴合金的工艺，其特征在于：所述的钴合金分解完全后还包括将浸出液和浸出渣进行固液分离的步骤。
6.根据权利要求1-4中择一所述的分解钴合金的工艺，其特征在于：所述的钴合金是钴铜合金。
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