CN102560109A - 一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法 - Google Patents

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李金辉
熊道陵
陈颢
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Abstract

本发明涉及一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，本发明先将铜钴矿矿石用破碎机破碎，然后用磨矿机矿磨至粒度≤100目；将≤100目的矿粉放置反应釜中，用盐酸进行常温常压搅拌浸出，将矿石中的铜、镍、钴、铁、镁、钙以氯化物进入浸出液中；调整pH值为0.5～1.5之间，加入相当溶液中铜物质量不少于1.5倍的铁粉进行置换除铜；在90℃温度不断搅拌下同时滴加氨水和双氧水来调节pH和氧化亚铁离子来生成针铁矿除铁；采用有机萃取剂P204萃取镍、钴。其投资少、工艺简单合理、能耗低、浸出率高，生产成本低。

Description

一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法
技术领域
本发明涉及一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，可以经济有效地提取铜钴矿中铜、钴、镍等中间产品，属于有色金属湿法冶金领域。
背景技术
非洲“铜带”深处非洲大陆中南部赞比亚与扎伊尔两国的交界地带，大致西北东南向呈弧形延伸，全长约800km，宽约60～100km，在加丹加岩系的砂岩和页岩中，集聚着以铜钴为主的多金属伴生矿床，是造山运动形成的褶皱“铜弧”。
该铜带铜钴资源丰富，具有矿体大、矿层厚、多矿共生、品位高、分布集中、埋藏浅等特点，从1924年开始，该铜带的采矿规模逐步扩大，其高品位矿主要用于其本国和向欧美发达国家出口，出口到我国的主要是一些低品位矿。中国中铁等公司已经获得刚果等国家部分铜钴矿的经营权，因此，为了我国保障我国战略资源的安全，必须开发建立一套经济有效的工艺条件来提取镍钴锰铜等有价金属，该工艺以非洲刚果产铜钴矿为原料，并可同时适用于其他类似铜钴矿。
铜钴矿中由于有价金属品位低、杂质金属含量相对较高，因此在其全湿法处理过程中难免会造成试剂消耗大、流程长、有价金属损失大等问题。
发明内容
本发明目的是提供一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，其投资少、工艺简单合理、能耗低、生产成本低。
本发明通过下列技术方案实现：
一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，包括以下步骤：
A、先将铜钴矿矿石用破碎机破碎，然后用磨矿机矿磨至粒度≤100目；
B、将≤100目的矿粉放置反应釜中，用盐酸进行常温常压搅拌浸出，将矿石中的铜、镍、钴、铁、镁、钙以氯化物进入浸出液中；
C、调整pH值为0.5～1.5之间，加入相当溶液中铜物质量不少于1.5倍的铁粉进行置换除铜；
D、在90℃温度不断搅拌下同时滴加氨水和双氧水来调节pH和氧化亚铁离子来生成针铁矿除铁；
E、采用有机萃取剂P204萃取镍、钴。
当矿石为块状的物料时采用颚式破碎机和对辊机进行粉碎，矿石为粉状时直接进行过筛处理。
矿石含水量≤8％。
浸出反应采用常温常压下以工业盐酸作为浸出剂，其用量为矿石中金属元素所需盐酸理论量的1倍，两段加酸，固液比为1∶2.5～3.5，浸出时间20～30min，搅拌速度为100～200rpm。
浸出液pH经调整后，加入铁粉置换除铜，第一次加总加入量的50％，第二次加总加入量的30％，第三次加总加入量的20％，投料过程在10min之内完成，投料速度以不产生泡沫为原则。
双氧水和氨水同时逐滴加入，氨水的加入量以调节pH至3.5～4.0为原则，双氧水的加入量为含铁量的1.4倍，反应时间为铁含量浓度降至1×10-2g/L为原则。
采用P204(10～20％P204+煤油，皂化率65％)作为萃取剂，混合时间5～10min，澄清时间15～20min，萃取级数3级，相比1～2∶1；反萃洗涤级数3级，相比1∶3，洗涤剂为2.0～3.0mol/L盐酸。
本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：可在常压下从低品位铜钴矿中提取铜、镍、钴，浸出率高，镍的浸出为97％，钴为90％，铜为93％，锰为95％，铁为28％。整个生产过程无大量废渣产生，中间产物均可直接作为其他相关产品的生产原料或产品，如铜粉、铁红、镍钴电池材料等。还具有工艺路径简单，流程短，设备简单投资少，易于产业化，能耗低，运行费用低，不污染环境，从而可以低成本的从铜钴矿中提取有价金属铜、镍、钴等。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述而非对本发明的限制。实施例所用铜钴矿的铜镍钴含量分别为：Cu 2.69％，Ni 0.15％；Co 0.44％。
实施例1
将矿石烘干后通过磨矿机磨碎后筛分取100目料，投入到反应釜中，加入总加酸量的80％并不断搅拌，搅拌速度控制在100rpm，开始计时，反应5分钟后加入剩余的20％酸，固液比控制在1∶2.5。反应20min后，固液分离并洗涤。加入碳酸钠调整浸出液pH为0.5左右，缓慢加入铁粉至浸出液中并不断搅拌，搅拌速度为100rpm左右，铁粉分三次加，第一次加入总加入量的50％，第二次加入总加入量的30％，第三次加剩余的铁粉并反应30min。固液分离后将除铜后液升温至90℃，不断滴加氨水和双氧水，氨水加入量以调整溶液pH至3.5为终点，双氧水加入量为铁量的1.4倍，反应过程中不断检测溶液中铁含量，以铁含量降至1×10-2g/L为原则。固液分离洗涤后，对除铁后液中镍钴与其他杂质金属离子进行萃取分离，分离温度室温，萃取剂为有机相(10％P204+煤油，皂化率65％)，相比1∶2，混合时间5min，澄清时间15min，3级逆流萃取，反洗段为洗涤级数3级；相比1∶3，洗涤剂为2.0mol/L盐酸。
通过以上条件控制，铜钴矿中铜浸出率为93.08％，镍为97.2％，钴为89.8％，铁的浸出率降为30％，经过铜、铁的分离和镍钴的富集，铜的总收率为98.92％，铜粉的纯度为97.9％，铁的去除率为99.3％，镍钴总收率分别为98.3％和98.6％。
实施例2
将矿石烘干后通过磨矿机磨碎后筛分取200目料，投入到反应釜中，加入总加酸量的80％并不断搅拌，搅拌速度控制在100rpm，开始计时，反应5分钟后加入剩余的20％酸，固液比控制在1∶3.5。反应30min后，固液分离并洗涤。加入碳酸钙调整浸出液pH为1.0左右，缓慢加入铁粉至浸出液中并不断搅拌，搅拌速度为100rpm左右，铁粉分三次加，第一次加入总加入量的50％，第二次加入总加入量的30％，第三次加剩余的铁粉并反应30min。固液分离后将除铜后液升温至90℃，不断滴加氨水和双氧水，氨水加入量以调整溶液pH至4为终点，双氧水加入量为铁量的1.4倍，反应过程中不断检测溶液中铁含量，以铁含量降至1×10-2g/L为原则。固液分离洗涤后，对除铁后液中镍钴与其他杂质金属离子进行萃取分离，分离温度为室温，萃取剂为20％P204和煤油(皂化率65％)，相比1∶1，混合时间10min，澄清时间20min，3级逆流萃取，反洗段为洗涤级数3级；相比1∶3，洗涤剂3.0mol/L盐酸。
通过以上条件控制，铜钴矿中铜浸出率为92.88％，镍为97.4％，钴为90.6％，铁的浸出率降为29％，经过铜、铁的分离和镍钴的富集，铜的总收率为99.16％，铜粉的纯度为98.1％，铁的去除率为99.4％，镍钴总收率分别为98.6％和98.7％.
实施例3
将矿石烘干后通过磨矿机磨碎后筛分取150目料，投入到反应釜中，加入总加酸量的80％并不断搅拌，搅拌速度控制在100rpm，开始计时，反应5分钟后加入剩余的20％酸，固液比控制在1∶3。反应30min后，固液分离并洗涤。加入碳酸钠调整浸出液pH为1.5左右，缓慢加入铁粉至浸出液中并不断搅拌，搅拌速度为100rpm左右，铁粉分三次加，第一次加入总加入量的50％，第二次加入总加入量的30％，第三次加剩余的铁粉并反应30min。固液分离后将除铜后液升温至90℃，不断滴加氨水和双氧水，氨水加入量以调整溶液pH至3.5为终点，双氧水加入量为铁量的1.4倍，反应过程中不断检测溶液中铁含量，以铁含量降至1×10-2g/L为原则。固液分离洗涤后，对除铁后液中镍钴与其他杂质金属离子进行萃取分离，分离温度室温，萃取剂为P204(15％P204+煤油，皂化率65％)，相比1∶2，混合时间10min，澄清时间20min，3级逆流萃取，反洗段为洗涤级数3级；相比1∶3，洗涤剂2.5mol/L盐酸。
通过以上条件控制，铜钴矿中铜浸出率为93.08％，镍为97.2％，钴为90.8％，铁的浸出率降为29.4％，经过铜、铁的分离和镍钴的富集，铜的总收率为98.64％，铜粉的纯度为97.9％，铁的去除率为99.1％，镍钴总收率分别为98.4％和98.6％。
实施例4
将矿石烘干后通过磨矿机磨碎后筛分取100目料，投入到反应釜中，加入总加酸量的80％并不断搅拌，搅拌速度控制在100rpm，开始计时，反应5分钟后加入剩余的20％酸，固液比控制在1∶3.5。反应30min后，固液分离并洗涤。加入碳酸钠调整浸出液pH为0.5左右，缓慢加入铁粉至浸出液中并不断搅拌，搅拌速度为100rpm左右，铁粉分三次加，第一次加入总加入量的50％，第二次加入总加入量的30％，第三次加剩余的铁粉并反应30min。固液分离后将除铜后液升温至90℃，不断搅拌滴加氨水和双氧水，氨水加入量以调整溶液pH至4为终点，双氧水加入量为铁量的1.4倍，反应过程中不断检测溶液中铁含量，以铁含量降至1×10-2g/L为反应终点。固液分离洗涤后，对除铁后液中镍钴与其他杂质金属离子进行萃取分离，萃取温度为室温，萃取剂为10％P204和煤油(皂化率65％)，相比1∶2，混合时间5min，澄清时间15min，3级逆流萃取，反洗段为洗涤级数3级；相比1∶3，洗涤剂2.0mol/L盐酸。
通过以上条件控制，铜钴矿中铜浸出率为92.68％，镍为97.1％，钴为90.3％，铁的浸出率降为30.5％，经过铜、铁的分离和镍钴的富集，铜的总收率为99.02％，铜粉的纯度为98.06％，铁的去除率为99.1％，镍钴总收率分别为98.5％和98.6％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，包括以下步骤：
A、先将铜钴矿矿石用破碎机破碎，然后用磨矿机矿磨至粒度≤100目；
B、将≤100目的矿粉放置反应釜中，用盐酸进行常温常压搅拌浸出，将矿石中的铜、镍、钴、铁、镁、钙以氯化物进入浸出液中；
C、调整pH值为0.5～1.5之间，加入相当溶液中铜物质量不少于1.5倍的铁粉进行置换除铜；
D、在90℃温度不断搅拌下同时滴加氨水和双氧水来调节pH和氧化亚铁离子来生成针铁矿除铁；
E、采用有机萃取剂P204萃取镍、钴。
2.根据权利要求1所述的一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，其特征是：当矿石为块状的物料时采用颚式破碎机和对辊机进行粉碎，矿石为粉状时直接进行过筛处理。
3.根据权利要求1所述的一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，其特征是：矿石含水量≤8％。
4.根据权利要求1所述的一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，其特征是：浸出反应采用常温常压下以工业盐酸作为浸出剂，其用量为矿石中金属元素所需盐酸理论量的1倍，两段加酸，固液比为1∶2.5～3.5，浸出时间20～30min，搅拌速度为100～200rpm。
5.根据权利要求1所述的一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，其特征是：浸出液pH经调整后，加入铁粉置换除铜，第一次加总加入量的50％，第二次加总加入量的30％，第三次加总加入量的20％，投料过程在10min之内完成，投料速度以不产生泡沫为原则。
6.根据权利要求1所述的一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，其特征是：双氧水和氨水同时逐滴加入，氨水的加入量以调节pH至3.5～4.0为原则，双氧水的加入量为含铁量的1.4倍，反应时间为铁含量浓度降至1×10-2g/L为原则。
7.根据权利要求1所述的一种低成本从铜钴矿中提取铜、镍、钴中间产品的方法，其特征是：采用10～20％P204+煤油、皂化率65％的P204作为萃取剂，混合时间5～10min，澄清时间15～20min，萃取级数3级，相比1～2∶1；反萃洗涤级数3级，相比1∶3，洗涤剂为2.0～3.0mol/L盐酸。
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