CN103114209A - 一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法 - Google Patents

一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法 Download PDF

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张颖
胡国宏
钟晖
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Abstract

本发明公开了一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法，该方法步骤是将具有适应性的氧化亚铁硫杆菌种分散至pH为1.0~4.5的稀硫酸溶液中，再加入钴铜合金粒子，用增氧泵鼓空气在10~70℃温度下进行浸出，待溶液中钴离子浓度达到25g/L或铜离子浓度达到10g/L时，取出浸出液进行除铁和铜钴分离，即得到铜、钴产品。本发明是氧化亚铁硫杆菌在稀硫酸中，直接与钴铜合金作用，与硫酸协同对合金进行浸出，得到制备钴、铜产品溶液。该过程当中钴铜合金不用破碎，且操作简单、设备的要求低、回收率高、无污染、运行成本低，在稀硫酸的环境下就能完成整个浸出过程。

Description

一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法
技术领域
  本发明涉及一种从钴铜合金中提取钴、铜的方法，尤其是一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法。
背景技术
我国钴资源缺乏，矿石品位低，所需90%左右的钴原料依赖国外进口，其中大部分来自赞比亚和刚果（金）。随着钴资源出口大国（如刚果金）对钴资源出口限制政策的出台，钴铜合金料已成为我国进口钴资源的重要形式。
钴铜合金料是钴或铜的冶炼中间产品，是以钴、铜、铁为主要成分的三元合金，其它元素含量较低。目前主要处理钴铜合金料的方法有高温高压酸浸法、电化学溶解法、氯气氧化浸出法、细磨-氧化酸浸法等，但是这些方法都存在浸出效率低、设备要求高、钴铜合金料粒度要求高、污染环境等缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法，该方法是氧化亚铁硫杆菌在稀硫酸中直接与钴铜合金作用，与硫酸协同对合金进行浸出，得到用于制备钴、铜产品的溶液；该过程当中钴铜合金不用破碎，并且具有操作简单、能耗低、无污染、回收率高、运行成本低等特点。
一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法，该方法步骤如下：
（1）协同浸出：将氧化亚铁硫杆菌种分散至pH为1.0~4.5的稀硫酸溶液中，再加入钴铜合金粒子，用增氧泵鼓空气在10~70℃温度下进行浸出；
（2）除铁、钴铜分离：待溶液中钴离子浓度达到25g/L或铜离子浓度达到10g/L时，取出浸出液进行除铁和铜钴分离，同时向未完全溶解的钴铜合金中补充与取出的浸出液相同体积、相同酸度的稀硫酸溶液继续浸出。
所述氧化亚铁硫杆菌种为细菌浓度大于1×105个/mL的适应性氧化亚铁硫杆菌种。氧化亚铁硫杆菌是一种革兰氏阴性菌，具有化能自养、好气、嗜酸、适于中温环境等特性，广泛存在于土壤、海水、淡水、垃圾、硫磺泉和沉积硫内，尤以金属硫化矿和煤矿等酸性矿坑水（pH<4）中最为常见。氧化亚铁硫杆菌主要利用CO2为碳源，并吸收氮、磷等无机营养来合成自身细胞。氧化亚铁硫杆菌也是一种铁细菌，能够加速亚铁离子氧化成三价铁离子。
本发明浸出过程中发生的反应如下：
Figure 2013100402325100002DEST_PATH_IMAGE001
                      （1）
Figure 130749DEST_PATH_IMAGE002
                        （2）
                            （3）
                       （4）
本发明氧化亚铁硫杆菌的协同浸出钴铜合金料过程为：
钴铜合金料中的钴和铁先与浸出液中的稀硫酸反应，以离子的形式进入溶液，进入溶液中的亚铁离子在细菌的作用下，被氧化成三价铁离子，形成具有较强氧化性的三价铁离子，三价铁离子将钴铜合金料中的铜氧化成铜离子进入溶液，同时生成的二价铁离子又被细菌氧化成三价铁离子，如此循环，合金中的有价金属被连续溶解进入溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是氧化亚铁硫杆菌在稀硫酸中，直接与钴铜合金作用，与硫酸协同对合金进行浸出，得到用于制备钴、铜产品的溶液，该过程当中钴铜合金不用破碎，并且操作简单、设备要求低、运行成本低、无污染、回收率高，在稀硫酸的环境就能完成整个浸出过程。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的基本方法，该方法步骤如下：
（1）协同浸出：将氧化亚铁硫杆菌种分散至pH为1.0~4.5的稀硫酸溶液中，再加入钴铜合金粒子，用增氧泵鼓空气在10~70℃温度下进行浸出；
（2）除铁、钴铜分离：待溶液中钴离子浓度达到25g/L或铜离子浓度达到10g/L时，取出浸出液进行除铁和铜钴分离，未完全溶解的钴铜合金在步骤（1）条件下继续浸出；向所述步骤（2）未完全溶解的钴铜合金中补充与取出的浸出液相同体积、相同酸度的稀硫酸溶液继续浸出。
所述氧化亚铁硫杆菌种为细菌浓度大于1×105个/mL的适应性氧化亚铁硫杆菌种。
下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述。
实施例1
将钴铜合金粒子和PH=1.0的硫酸溶液按固液比为1:3加入，再加入浓度为1×105个/mL左右的具有适应性的氧化亚铁硫杆菌，在10℃下用增氧泵鼓空气浸出。当溶液中钴离子浓度达到25g/L，或者铜离子浓度达到10g/L时，每天取出100ml浸出液，对浸出液进行除铁和钴铜分离，得到钴、铜产品。同时补充PH=1.0的硫酸溶液继续浸出，50天后完成浸出过程。取渣样分析结果见表1：
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
表1
钴和铜的浸出率为99%左右。
实施例2
将钴铜合金粒子和PH=1.8的硫酸溶液按固液比为1:3加入，再加入浓度为1×106个/mL左右的具有适应性的氧化亚铁硫杆菌，在27℃下用增氧泵鼓空气浸出。当溶液中钴离子浓度达到25g/L，或者铜离子浓度达到10g/L时，每天取出100ml浸出液，对浸出液进行除铁和钴铜分离，得到钴、铜产品。同时补充PH=1.8的硫酸溶液继续浸出，45天后完成浸出。取渣样分析结果见表2：
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
表2
钴和铜的浸出率为99%左右。
实施例3
将钴铜合金粒子和PH=2.5的硫酸溶液按固液比为1:3加入，再加入浓度为1×107个/mL左右的具有适应性的氧化亚铁硫杆菌，在36℃下用增氧泵鼓空气浸出。当溶液中钴离子浓度达到25g/L，或者铜离子浓度达到10g/L时，每天取出150ml浸出液，对浸出液进行除铁和钴铜分离，得到钴、铜产品。同时补充PH=2.5的硫酸溶液继续浸出，45天后完成浸出。取渣样分析结果见表3：
元素 Co Cu Fe
浸渣（质量分数） 0.07% 0.22% 30.07%
表3
钴和铜的浸出率为99%左右。
实施例4
将钴铜合金粒子和PH=3.5的硫酸溶液按固液比为1:3加入，再加入浓度为1×108个/mL左右的具有适应性的氧化亚铁硫杆菌，在50℃下用增氧泵鼓空气浸出。当溶液中钴离子浓度达到25g/L，或者铜离子浓度达到10g/L时，每天取出150ml浸出液，对浸出液进行除铁和钴铜分离，得到钴、铜产品。同时补充PH=3.5的硫酸溶液继续浸出，50天后完成浸出。取渣样分析结果见表4：
元素 Co Cu Fe
浸渣（质量分数） 0.11% 0.25% 29.12%
表4
钴和铜的浸出率为99%左右。
实施例5
将钴铜合金粒子和PH=4.5的硫酸溶液按固液比为1:3加入，再加入浓度为1×109个/mL左右的具有适应性的氧化亚铁硫杆菌，在70℃下用增氧泵鼓空气浸出。当溶液中钴离子浓度达到25g/L，或者铜离子浓度达到10g/L时，每天取出150ml浸出液，对浸出液进行除铁和钴铜分离，得到钴、铜产品。同时补充PH=4.5的硫酸溶液继续浸出，50天后完成浸出。取渣样分析结果见表5：
元素 Co Cu Fe
浸渣（质量分数） 0.13% 0.27% 29.25%
表5
钴和铜的浸出率为99%左右。
由上表可以看出，温度在27~36℃时，氧化亚铁硫杆菌与钴铜合金料的协同作用表现的最好，在这个温度时通过较短的时间就能够达到较好的浸出效果；其中，具有适应性的氧化亚铁硫杆菌浓度还可以大于1×109个/mL。在上述方法中通过氧化亚铁硫杆菌在稀硫酸中直接与钴铜合金作用，与硫酸协同对合金进行浸出，得到制备钴、铜的溶液，此过程操作简单、能耗低、运行成本低、无污染、回收率高，并只在稀硫酸的环境就能完成整个浸出过程。
根据以上说明书中的阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，上述实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法，该方法步骤如下：
（1）协同浸出：将氧化亚铁硫杆菌种分散至pH为1.0~4.5的稀硫酸溶液中，再加入钴铜合金粒子，用增氧泵鼓空气在10~70℃温度下进行浸出；
（2）除铁、钴铜分离：待溶液中钴离子浓度达到25g/L或铜离子浓度达到10g/L时，取出浸出液进行除铁和铜钴分离，未完全溶解的钴铜合金在步骤（1）条件下继续浸出。
2.根据权利要求1所述的用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法，其特征在于：向所述步骤（2）未完全溶解的钴铜合金中补充与取出的浸出液相同体积、相同酸度的稀硫酸溶液继续浸出。
3.根据权利要求2所述的用氧化亚铁硫杆菌协同浸出钴铜合金中钴和铜的方法，其特征在于：所述氧化亚铁硫杆菌种为细菌浓度大于1×105个/mL的适应性氧化亚铁硫杆菌种。
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