CN102002598A - 一种从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法，在渣包中加入石英、黄铁矿和萤石改性剂；将液态的铜转炉渣倒于渣包中；控制转炉渣的冷却速率为1~2℃/min，冷却炉渣；待转炉渣冷却至900℃时，使炉渣在自然条件下降温；对冷却至300℃以下的转炉渣进行破碎、磨矿和浮选，回收转炉渣中的铜和钴有价金属元素。本发明方法避免了使用能耗高的电炉还原或电炉还原硫化工艺，设备简单，充分利用了液态炉渣的显热，有利于降低处理铜转炉渣时的能耗成本和设备投资。通过浮选获得的铜、钴硫化物精矿粉可作为钴精矿进行单独处理，且浮选后得到的弃渣品位低，有利于提高铜和钴的回收率。

Description

一种从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及铜转炉渣的处理技术，具体涉及一种从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法。
背景技术
在铜钴硫化矿的火法冶炼过程中，锍中的钴约有70%进入转炉渣中。对于原矿含钴较高的流程而言，转炉渣将是提取钴的重要中间物料。
转炉渣中的主要组成是铁橄榄石和少量的磁铁矿，含铁量通常在40wt%以上。在冶炼造渣过程中，有价元素钴和铜会以机械夹杂和化学溶解的形式进入炉渣中，钴的含量范围为0.1~2.0wt%，铜的含量依据冶炼操作水平不同约在4~10wt%的范围。其中铜主要是以硫化物机械夹杂的形式进入渣相，而钴主要是化学溶解，大部分以晶格取代的形态存在铁橄榄石和磁铁矿相中。
对于不含钴的铜转炉渣，目前工业上广泛使用缓冷、浮选的办法来回收铜精矿，并得到部分铁精矿。但是，对于含钴的转炉渣，由于钴主要是化学溶解形式存在渣中的，在炉渣缓冷过程中无法实现钴化合物的析出和长大，所以炉渣浮选法难以回收转炉渣中的钴。
因此，对于含钴的铜转炉渣，目前主要采用还原熔炼法和还原硫化熔炼法。在1350~1400℃的熔炼温度下，加入还原剂和硫化剂（仅还原硫化时需要），将渣中的钴还原形成钴铁合金或钴冰铜，与渣相分层后，将钴铁合金或钴冰铜分离出来。这些方法的不足之处是，操作温度高，能耗高，硫化剂和还原剂的添加量大，致使有价金属的富集比低，通常钴的富集比仅为3~6。得到的钴铁合金或钴冰铜在后续过程中若经湿法处理，则造成大量的铁进入湿法流程，处理难度大。
近年来，研究人员提出采用氧压酸浸出的方法回收炉渣中有价金属。在温度为250℃左右，硫酸用量为原渣质量的20%左右，控制氧分压为20~30kPa，将渣中的有价金属浸出进入溶液中，铁橄榄石被溶出接着被氧化至三价，发生高温水解，这样，浸出渣中主要含不定型二氧化硅和赤铁矿沉淀，实现了有价金属的选择性浸出，浸出率可达95%以上。然而，耐酸高压设备的投资较大，加之铜钴渣中有价金属含量低，致使物料处理量大，操作成本高。此外，从类似的高压浸出流程的工业实践来看，如红土镍矿的高压酸浸，浸出设备结垢问题严重，渣中的含硫量高，难以处理，对环境影响较大。
因此，对于含钴的铜转炉渣中铜和钴的回收仍然缺乏合理有效的方法。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法，提高含钴的铜转炉渣铜和钴的回收率。
本发明方法步骤如下：
（1）在渣包中加入石英、黄铁矿和萤石改性剂，按质量百分比计，石英用量为含钴的铜转炉渣量的2~8%，黄铁矿用量为含钴的铜转炉渣量的2~10%，萤石用量为含钴的铜转炉渣量的1~10%。
按质量百分比计，采用的改性剂石英中二氧化硅的含量≥95%，黄铁矿中硫含量≥25%，萤石中氟化钙的含量≥65%。
将液态的铜转炉渣倒于渣包中，使铁硅酸盐渣向FeS-FeO-Fe3O4-SiO2的单一液相区移动，增加渣中FeS的溶解度。加入的黄铁矿在此条件下会分解为FeS和单质S，此两种物质均可将溶解损失在渣中的铜和钴氧化物还原，并进而生成硫化物。萤石的作用在于降低渣黏度。
（2）控制转炉渣的冷却速率为1~2℃/min，冷却炉渣，使还原出的铜、钴硫化物颗粒通过扩散而聚结、长大。可通过在渣包外设置保温层的方法控制转炉渣的冷却速率。
（3）待转炉渣冷却至900℃时，不需再控制其冷却速度，使炉渣在自然条件下降温，即拆除保温层。
（4）对冷却至300℃以下的转炉渣进行破碎、磨矿和浮选，回收转炉渣中的铜和钴有价金属元素，其工艺要求与常规硫化铜矿加工工艺相同。
本发明方法的优点在于：
（１）该方法避免了使用能耗高的电炉还原或电炉还原硫化工艺，设备简单，工艺条件易于控制，有利于降低处理铜转炉渣时的能耗成本和设备投资。
（２）该方法充分利用了液态炉渣的显热，同时，本方法避免了使用冶金焦炭、煤、煤气和天然气等碳质还原剂，可有效降低处理时的能耗，相应降低处理成本。
（３）该方法可得到较低的弃渣品位，较之传统的电炉还原或电炉还原硫化工艺，有利于提高转炉渣中的铜、钴回收率。
（４）通过浮选获得的铜、钴硫化物精矿粉，相对于处理的原矿，其钴对铜的比例得到较大提高，即实现了钴的富集，有利于将此精矿粉单独作为钴精矿进行处理，避免了回收的钴重新返回主流程。而传统流程中通过还原硫化、静止分层后的锍和渣还要返回主流程，造成物料的不合理循环，增大冶金炉的处理量和处理能耗。
具体实施方式
实施例处理的含钴铜转炉渣Cu、Co、Ni、Fe、SiO2、和S含量如下：
元素 Cu Co Ni Fe SiO2 S
含量(质量%) 10.87 0.604 0.226 35.35 28.74 3.485
从转炉渣的分析来看，其中含钴较高，大于镍的含量，所以经回收处理得到的铜、钴精矿粉可作为钴精矿进行下步的单独处理，而不返回主流程。
实施例1
从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法，步骤如下：
（1）在渣包中加入石英、黄铁矿和萤石改性剂，按质量百分比计，石英用量为含钴的铜转炉渣量的5%，黄铁矿用量为含钴的铜转炉渣量的6%，萤石用量为含钴的铜转炉渣量的5%。
按质量百分比计，采用的改性剂石英中二氧化硅的含量99%，黄铁矿中硫含量27%，萤石中氟化钙的含量68%。
将1300℃液态的铜转炉渣倒于渣包中，使铁硅酸盐渣向FeS-FeO-Fe3O4-SiO2的单一液相区移动，增加渣中FeS的溶解度。加入的黄铁矿在此条件下会分解为FeS和单质S，此两种物质均可将溶解损失在渣中的铜和钴氧化物还原，并进而生成硫化物。萤石的作用在于降低渣黏度。
（2）控制转炉渣的冷却速率为1.5℃/min，冷却炉渣，使还原出的铜、钴硫化物颗粒通过扩散而聚结、长大。通过在渣包外设置保温层的方法控制转炉渣的冷却速率。
（3）待转炉渣冷却至900℃时，不需再控制其冷却速度，使炉渣在自然条件下降温，即拆除保温层。
（4）对冷却至300℃以下的转炉渣进行破碎、磨矿和浮选，回收转炉渣中的铜和钴有价金属元素，其工艺要求与常规硫化铜矿加工工艺相同。经物料衡算，铜的回收率为92%，钴的回收率为76%。
实施例2
从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法，步骤如下：
（1）在渣包中加入石英、黄铁矿和萤石改性剂，按质量百分比计，石英用量为含钴的铜转炉渣量的8%，黄铁矿用量为含钴的铜转炉渣量的10%，萤石用量为含钴的铜转炉渣量的10%。
按质量百分比计，采用的改性剂石英中二氧化硅的含量≥99%，黄铁矿中硫含量31%，萤石中氟化钙的含量75%。
将1300℃液态的铜转炉渣倒于渣包中，使铁硅酸盐渣向FeS-FeO-Fe3O4-SiO2的单一液相区移动，增加渣中FeS的溶解度。加入的黄铁矿在此条件下会分解为FeS和单质S，此两种物质均可将溶解损失在渣中的铜和钴氧化物还原，并进而生成硫化物。萤石的作用在于降低渣黏度。
（2）控制转炉渣的冷却速率为2℃/min，冷却炉渣，使还原出的铜、钴硫化物颗粒通过扩散而聚结、长大。通过在渣包外设置保温层的方法控制转炉渣的冷却速率。
（3）待转炉渣冷却至900℃时，不需再控制其冷却速度，使炉渣在自然条件下降温，即拆除保温层。
（4）对冷却至300℃以下的转炉渣进行破碎、磨矿和浮选，回收转炉渣中的铜和钴有价金属元素，其工艺要求与常规硫化铜矿加工工艺相同。经物料衡算，铜的回收率为96%，钴的回收率为91%。
实施例3
从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法，步骤如下：
（1）在渣包中加入石英、黄铁矿和萤石改性剂，按质量百分比计，石英用量为含钴的铜转炉渣量的2%，黄铁矿用量为含钴的铜转炉渣量的2%，萤石用量为含钴的铜转炉渣量的1%。
按质量百分比计，采用的改性剂石英中二氧化硅的含量≥99%，黄铁矿中硫含量32%，萤石中氟化钙的含量79%。
将1300℃液态的铜转炉渣倒于渣包中，使铁硅酸盐渣向FeS-FeO-Fe3O4-SiO2的单一液相区移动，增加渣中FeS的溶解度。加入的黄铁矿在此条件下会分解为FeS和单质S，此两种物质均可将溶解损失在渣中的铜和钴氧化物还原，并进而生成硫化物。萤石的作用在于降低渣黏度。
（2）控制转炉渣的冷却速率为1℃/min，冷却炉渣，使还原出的铜、钴硫化物颗粒通过扩散而聚结、长大。通过在渣包外设置保温层的方法控制转炉渣的冷却速率。
（3）待转炉渣冷却至900℃时，不需再控制其冷却速度，使炉渣在自然条件下降温，即拆除保温层。
（4）对冷却至300℃以下的转炉渣进行破碎、磨矿和浮选，回收转炉渣中的铜和钴有价金属元素，其工艺要求与常规硫化铜矿加工工艺相同。经物料衡算，铜的回收率为82%，钴的回收率为71%。 

Claims (2)

1.一种从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法，其特征在于步骤如下：
（1）在渣包中加入石英、黄铁矿和萤石改性剂，按质量百分比计，石英用量为含钴的铜转炉渣量的2~8%，黄铁矿用量为含钴的铜转炉渣量的2~10%，萤石用量为含钴的铜转炉渣量的1~10%；将液态的铜转炉渣倒于渣包中；
（2）控制转炉渣的冷却速率为1~2℃/min，冷却炉渣；
（3）待转炉渣冷却至900℃时，使炉渣在自然条件下降温；
（4）对冷却至300℃以下的转炉渣进行破碎、磨矿和浮选，回收转炉渣中的铜和钴有价金属元素。
2.按照权利要求1所述的从含钴的铜转炉渣中回收铜和钴的方法，其特征在于通过在渣包外设置保温层的方法控制转炉渣的冷却速率。
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