CN104087758B - 全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法，包含以下步骤：在气雾化制粉设备内将钴铜合金熔化，采用高压惰性气体将熔融态的钴铜合金雾化制粉，过筛后得钴铜合金粉；在常压反应器内加入浸出剂和钴铜合金粉，控制常压反应器内反应体系的电极电位，加热达到浸出温度后，通入氧化剂进行选择性浸出；钴铜合金粉中的铁和钴进入浸出液中；钴铜合金粉中的铜被抑制于浸出渣中，而不进入浸出液；对浸出液和/或浸出渣分别进行冶金纯化处理，得到相应的有价金属。本发明的方法具有清洁、高效、流程短、操作简单、能耗低、金属回收率高、生产成本低等优点。

Description

全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法

技术领域

本发明属于钴铜合金的湿法冶金方法，尤其涉及一种综合回收钴铜合金中钴、铜、铁的方法。

背景技术

钴铜合金，其是铜冶炼过程中转炉吹炼得到的转炉渣经电炉造硫和还原熔炼后得到的富含铜、钴、铁等元素的合金渣。该钴铜合金一般含钴、铜和铁，此外，还含有一定量的硅、锰、镍。当钴铜合金中含铜较多时，合金外表颜色呈现紫红色，可称之为红合金；当该钴铜合金中含钴较多时，合金外表颜色呈现灰白色，可称之为白合金。该钴铜合金为水淬产物，骤冷时边部收缩，致使原料多为球状，一般以8mm粒度为限，8mm粒径以上则多为不规则结核状、浑圆状周边，棱角不突出，个别颗粒带有枝杈似“水雷状”，最大粒度的长轴可大于20mm；粒度8mm以下多为球粒状，主要以2mm～5mm为主，粒度小于2mm的较少。此类钴铜合金大量来源于非洲，在当地已堆存了近70年。目前，该合金作为钴、铜原料，大量从刚果金、扎伊尔、赞比亚等国家输入我国，成为我国广泛使用、价值量大的有价原料，深受钴、铜加工企业的青睐。

目前，处理钴铜合金的主体工艺路线为：首先，将合金进行球磨或水雾化制粉，将合金制成一定粒度的合金粉，以备后续浸出使用；然后，在盐酸、硫酸或二者混合酸中进行氧化浸出(或催化氧化浸出)，使合金中的金属元素钴、铜、铁较完全地浸出，并进入浸出液，以备后续净化、分离使用；其次，将浸出液中大量的铁除去，并在后续工艺中除去其他杂质元素；最后，分离、提纯铜、钴，根据所需产品结构，得到满足国标的相应铜、钴产品。在前述常规的工艺操作中，由于钴铜合金中铁的含量很高(一般含铁在30％左右，有的高达40％，甚至50％)，该钴铜合金中的铁在浸出过程中几乎完全浸出并进入浸出液；在净化除铁过程中，不仅需要消耗大量的试剂，动力消耗大，而且工序较长、操作繁杂。更为重要的是，该工艺路线的铁渣量大，并夹带了大量的钴、铜有价元素，这导致钴、铜大量损失(钴损失在7％左右)，影响有价元素的回收率；同时还会增加后续处理的负荷，增加生产成本。

此外，CN103436708A号中国专利文献中公开了一种综合回收钴铜合金中钴、铜、铁的方法，该方法采用高压氧气或富氧空气将熔融态的钴铜合金进行气雾化氧化制粉；然后，采用加压催化氧化浸出，使钴铜合金中的钴、铜氧化浸出；钴铜合金中的铁被浸出，以Fe²⁺、Fe³⁺的形式存在于浸出液中，在加压、氧化剂及在pH为0.5-1.0的条件下，经过浸出，转化，以铁红(Fe₂O₃)的形式沉淀，从而使之进入浸出渣中；然后，通过过滤、固液分离得到浸出渣，采用强磁选方法进行磁选分离，得到符合国标的铁红产品；最后，将所得浸出液进行分离、净化、提纯，分别得到符合国标的钴产品和铜产品，从而实现了钴铜合金中高含量铁的综合回收利用。该现有工艺虽然对钴铜合金中的钴、铜、铁均进行了有效回收，但该工艺过程采用了操作复杂、且存在安全隐患的加压浸出设施，工业化生产效率也有待提高。

由上可见，现有处理钴铜合金的工艺方案均存在工艺路线复杂、高含量的铁没有得到综合回收利用，且药剂和材料用量大、设备投入多、工艺成本高、工艺安全性风险大等不足，还需要本领域技术人员进行进一步的改进和优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的工艺复杂、浸出率低、能耗高、效率低、污染环境、渣量大、钴铜回收率低、合金中铁不能综合回收利用等不足，提供一种清洁、高效、流程短、操作简单、能耗低、金属回收率高、生产成本低的全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法，包含以下步骤：

(1)在气雾化制粉设备内将钴铜合金熔化，采用高压惰性气体(优选氮气)将熔融态的钴铜合金雾化制粉，过筛后得钴铜合金粉；本发明通过在操作的起始阶段选用高压惰性气体进行雾化制粉，可以有效抑制铜等金属的氧化，从而使后续浸出时铜被留存于浸出渣中；

(2)在常压反应器内加入浸出剂和上述步骤(1)制得的钴铜合金粉，采用电位控制系统，控制常压反应器内反应体系的电极电位，加热达到浸出温度后，通入氧化剂进行选择性浸出(无需添加其他的催化剂)，所述钴铜合金粉中的钴和铁一般以Co²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等形式进入浸出液中；所述钴铜合金粉中的铜一般以合金的形式被抑制于浸出渣中而不进入浸出液；所述浸出过程中用到的常压反应器优选为配备有电位控制系统和温度控制系统的常压浸出设备，电位控制系统用于控制反应体系的电极电位，而温度控制系统则可控制反应体系的浸出温度；

(3)对所述浸出液和/或浸出渣分别进行冶金综合处理，得到相应的有价金属。

上述的技术方案中，优选的，所述步骤(1)中，作为原料的钴铜合金，其主要成分的质量分数为：钴8％～30％、铜10％～35％、铁10％～50％。

上述的技术方案中，优选的，所述步骤(1)中，过筛后得到的钴铜合金粉的粒度控制在-200目大于90％，过筛后的筛上物则返回气雾化制粉设备内重新进行雾化制粉。

上述的技术方案中，优选的，所述步骤(1)中，在气雾化制粉设备内将钴铜合金熔化的熔融温度控制在1200℃～1600℃，以使之充分熔化，形成均一熔体；所述高压惰性气体进行雾化制粉时的气体压强控制在0.5Mpa～5.0Mpa。

上述的技术方案中，优选的，所述步骤(2)中，所述浸出剂为硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种，添加浸出剂后反应体系中的[H⁺]控制在0.5mol·L^-1～10mol·L^-1范围内；所述氧化剂可以为过氧化氢、氯酸钾、氯酸钠、高锰酸钾等，但优选为空气、氧气或富氧空气(更优选为氧气)，通入氧气或富氧空气后的氧分压控制在0.1Mpa～1.0Mpa(更优选在0.1Mpa～0.2Mpa)。

上述的技术方案中，优选的，所述步骤(2)中，浸出温度控制在60℃～110℃(更优选控制在80℃～110℃)，浸出液固比为(2～10)∶1，浸出时的搅拌速度为200r/min～900r/min，浸出时间为30min～240min；所述反应体系的电极电位控制在100mV～350mV(更优选控制在150mV～250mV)。通过电位等工艺参数及条件的控制有利于在有价金属分离和有价金属浸出之间达成更好地平衡。

上述的技术方案中，优选的，所述步骤(3)中，对所述浸出液进行冶金处理的操作包括：将所得的浸出液加入一常压反应器中，并向容器中通入氧化剂，调节浸出液的pH值，使浸出液中的铁元素转化为氧化铁(Fe₂O₃)，再经固液分离得到含Fe₂O₃大于98.0％的铁红产品，该铁红产品可满足GB1863-89中HO_01-04的要求；钴则留存于浸出液中，实现有价金属铁和钴的分离。分离铁后所得含钴离子的溶液可采用常规冶金方法，例如化学沉淀、溶剂萃取或离子交换等工艺，将浸出液中的钴与其他杂质离子分离，并经过净化提纯，即可提取得到钴产品。

上述的技术方案中，更优选的，所述步骤(3)中对所述浸出液进行冶金处理时的工艺条件包括：反应温度控制在60℃～100℃(更优选控制在80℃～100℃)，搅拌速度为100r/min～900r/min，反应时间控制在10min～240min；浸出液的pH值控制在3.0～3.5范围；所述氧化剂为空气、氧气或富氧空气，且通入空气、氧气或富氧空气时的氧分压控制在0.1Mpa～1.0Mpa。

上述的技术方案中，优选的，所述步骤(3)中，对所述浸出渣进行冶金处理的操作包括：将所得含高铜合金的浸出渣先熔化，将熔化后的高铜合金浇铸为粗铜阳极板，并使其进入铜电解系统作为电解阳极生产电铜。

本发明的上述技术方案公开了一种清洁、高效提取钴铜合金中多金属的工艺方法。该工艺方法的主要路线为：气雾化制粉→控制电位选择性浸出→浸出液中铁转化为铁红产品、钴采用传统方法生产钴产品→浸出渣经熔化、浇铸为铜电解系统的粗铜阳极板。

本发明主要工艺过程的反应机理如下：

(1)采用常压选择性浸出过程的主要反应式包括：

Me+2H⁺＝Me²⁺+H₂(式中Me代表Fe、Co等元素)；

由于Fe²⁺+2e＝Fe ${\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{Fe}}^{2+}/\mathrm{Fe}}=-0.441V$

Co²⁺+2e＝Co ${\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{Co}}^{2+}/\mathrm{Co}}=-0.277V$

Cu²⁺+2e＝Cu ${\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{Cu}}^{2+}/\mathrm{Cu}}=0.345V$

由上述三种元素的标准电极电位可以看出，均为负值，而为正值，远大于因此，在浸出过程中，通过控制体系的实际电位，使体系的实际电位大于浸出体系中Fe、Co的电位，而小于Cu的电位，从而实现Fe、Co浸出，而Cu不被浸出，即可达到选择性浸出的目的；

(2)浸出液中Fe、Co分离过程：将常压浸出所得浸出液加入常压反应器中，并通入空气或氧气，调节pH值在3～3.5范围内，使溶液中铁转化为铁红(Fe₂O₃)，而Co²⁺的转化或沉淀则需达到pH大于5，因此，钴离子则存在于溶液中，其主要反应式为：

2Fe²⁺+2H₂O+1/2O₂＝Fe₂O₃↓+4H⁺。

与现有技术相比，本发明工艺方法的显著特点和优势主要表现在：

(1)引入气雾化制粉技术手段，在气雾化制粉设备内将钴铜合金熔化，并采用高压氮气将熔融态的合金雾化制粉，经过一级制粉，可得-200目粒度级大于90％的钴铜合金粉，筛上物返回经过二级制粉后，-200目粒度级的钴铜合金粉总成粉率大于99.8％。这不仅克服了传统球磨等其他制粉工艺存在的能耗高、合金粉粒度不均匀、合金粉粒度较粗等不足，使所得钴铜合金粉的粒度和形态均得到改变，粒度更细更均匀，而且为后续的浸出创造了较好的条件，改善了后续浸出工序的综合效果。

(2)通过引入控电位选择性浸出工艺，并使控电位选择性浸出工艺与气雾化制粉技术进行优势结合，通过控制浸出体系的电极电位，在特定条件下，实现钴铜合金粉末中多元素的选择性浸出，使钴铜合金粉中的铁、钴被浸出进入浸出液中，铜在所述电极电位下则滞留于浸出渣中；从而实现了钴铜合金粉中主体元素铁、钴与铜的有效分离，简化了工艺流程，降低了原料的消耗，大大降低了后续处理工艺的负荷，实现了浸出综合效果的最大化，达到了清洁、高效、节能的冶金目的。

(3)在实现铁钴与铜的选择性分离后，本发明继续通过后续的冶金处理，使含高钴、高铁浓度的浸出液中的铁转化为铁红(Fe₂O₃)，得到含Fe₂O₃大于98.0％的铁红产品，产品完全可满足GB1863-89中HO_01-04的要求，而钴离子存在于浸出液中，浸出液中铁的浓度小于0.1g/L，这进一步实现了浸出液中铁、钴的高效分离和有效利用，不仅综合回收了钴铜合金中高含量的铁，使之以铁红产品的形式回收，而且，大大简化了钴的提取工艺，降低了原料消耗，大大减少除铁产生的渣量及铁渣对钴的夹带，提高了钴的回收率。本发明获得的铁红产品可广泛应用于涂料、橡胶着色剂、防老化剂、塑料着色剂、化学纤维、造革等工业，变废为宝，实现了副产物资源的二次综合利用。

(4)本发明通过控电位选择性浸出，将钴铜合金中的高含量的铜抑制在浸出渣中，在实现铁钴与铜的选择性分离后，本发明后续进一步将含高铜合金的浸出渣熔化、浇铸为粗铜阳极板，使其进入铜电解系统作为电解阳极生产电铜；该后续处理方式使钴铜合金中的高含量铜得以综合回收利用，克服了传统提取铜的工艺(将铜浸出→净化→萃取→反萃→电积)存在的操作复杂、效率低等缺点，工艺更加精简、高效。

综上，与现有技术相比，本发明提供了一种清洁、高效且能综合回收钴铜合金中钴、铜、铁的有效方法，本发明的工艺不仅流程短、操作简单、能耗低，而且金属的回收率高、生产成本低，能实现清洁生产、环境友好的冶金目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。

以下各实施例均采用同一钴铜合金原料，其主要成分(质量分数)为：Co28.01％，Cu21.37％，Fe37.31％，Si1.08％，粒度一般在0.5～10mm范围内。

实施例1：

一种如图1所示本发明的全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法，包含以下步骤：

(1)气雾化制粉：在气雾化制粉设备内加入50kg不同粒度的钴铜合金原料，将钴铜合金原料加热至1450℃，使之充分熔化，形成混合均匀的均一熔体，并恒温40分钟；再采用高压氮气将熔融态的钴铜合金雾化制粉，高压氮气进行雾化制粉时的气体压力控制在0.5Mpa～5.0Mpa，所得粉末经过-200目的筛子筛分，过筛后得到的钴铜合金粉的粒度控制在-200目大于90％，过筛后的筛上物则返回气雾化制粉设备内重新进行雾化制粉，筛下物备用于以下的选择性浸出。

(2)选择性浸出：首先，向常压反应器内加入600ml自来水，并加入浸出剂硫酸200ml，添加浸出剂后反应体系中的[H⁺]为3.5mol·L^-1；然后，向常压反应器内加入上述步骤(1)制得的钴铜合金粉200g，开启浸出搅拌装置及加热控制系统，使搅拌速度为500r·min^-1，采用电位控制系统，控制常压反应器内反应体系的电极电位为190mv，加热达到85℃的浸出温度后，通入氧气进行选择性浸出，通入氧气后的氧分压控制在0.1Mpa；钴铜合金粉中的钴和铁以Co²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等形式进入浸出液中，钴铜合金粉中的铜以合金的形式被抑制于浸出渣中而不进入浸出液；恒温、恒电位浸出2小时；最后，进行过滤，得浸出液和浸出渣，分别检测浸出液中钴、铁的浓度，并分别计算钴、铁的浸出率为99.20％、99.38％。浸出过程中用到的常压反应器为配备有电位控制系统和温度控制系统的常压浸出设备，电位控制系统用于控制反应体系的电极电位，而温度控制系统则可控制反应体系的浸出温度。

(3)对所述浸出液和浸出渣分别进行冶金纯化处理。对浸出液进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的浸出液加入一容器中，设定反应温度控制在85℃，达到反应温度后向容器中通入氧气，氧分压控制在0.2Mpa，搅拌速度为600r/min，调节浸出液的pH值，使之恒定为3.0，反应时间为3小时，使浸出液中的铁元素转化为氧化铁(Fe₂O₃)，再经固液分离得到含Fe₂O₃为98.35％的铁红产品，该铁红产品可满足GB1863-89中HO_01-04的要求；钴则留存于浸出液中，实现有价金属铁和钴的分离。分离铁后所得含钴离子的溶液可采用常规冶金方法，例如化学沉淀、溶剂萃取或离子交换等工艺，将浸出液中的钴与其他杂质离子分离，并经过净化提纯，即可提取得到钴产品。对浸出渣进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的含高铜合金的浸出渣先熔化，将熔化后的高铜合金浇铸为粗铜阳极板，并使其进入铜电解系统作为电解阳极生产电铜。

实施例2：

一种如图1所示本发明的全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法，包含以下步骤：

(1)气雾化制粉：在气雾化制粉设备内加入50kg不同粒度的钴铜合金原料，将钴铜合金原料加热至1450℃，使之充分熔化，形成混合均匀的均一熔体，并恒温40分钟；再采用高压氮气将熔融态的钴铜合金雾化制粉，高压氮气进行雾化制粉时的气体压力控制在0.5Mpa～5.0Mpa，所得粉末经过-200目的筛子筛分，过筛后得到的钴铜合金粉的粒度控制在-200目大于90％，过筛后的筛上物则返回气雾化制粉设备内重新进行雾化制粉，筛下物备用于以下的选择性浸出。

(2)选择性浸出：首先，向常压反应器内加入750ml自来水，并加入浸出剂硫酸250ml，添加浸出剂后反应体系中的[H⁺]为4.0mol·L^-1，然后，向常压反应器内加入上述步骤(1)制得的钴铜合金粉200g，开启浸出搅拌装置及加热装置，使搅拌速度为600r·min^-1，采用电位控制系统，控制常压反应器内反应体系的电极电位为210mv，加热达到95℃的浸出温度后，通入氧气进行选择性浸出，通入氧气后的氧分压控制在0.15Mpa；钴铜合金粉中的钴和铁以Co²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等形式进入浸出液中，钴铜合金粉中的铜以合金的形式被抑制于浸出渣中而不进入浸出液；恒温、恒电位浸出2小时；最后，进行过滤，得浸出液和浸出渣，分别检测浸出液中钴、铁的浓度，并分别计算钴、铁的浸出率为99.60％、99.87％。浸出过程中用到的常压反应器为配备有电位控制系统和温度控制系统的常压浸出设备，电位控制系统用于控制反应体系的电极电位，而温度控制系统则可控制反应体系的浸出温度。

(3)对所述浸出液和浸出渣分别进行冶金纯化处理。对浸出液进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的浸出液加入一容器中，设定反应温度控制在85℃，达到反应温度后向容器中通入氧气，氧分压控制在0.25Mpa，搅拌速度为650r/min，调节浸出液的pH值，使之恒定为3.5，反应时间为3小时，使浸出液中的铁元素转化为氧化铁(Fe₂O₃)，再经固液分离得到含Fe₂O₃为98.41％的铁红产品，该铁红产品可满足GB1863-89中HO_01-04的要求；钴则留存于浸出液中，实现有价金属铁和钴的分离。分离铁后所得含钴离子的溶液可采用常规冶金方法，例如化学沉淀、溶剂萃取或离子交换等工艺，将浸出液中的钴与其他杂质离子分离，并经过净化提纯，即可提取得到钴产品。对浸出渣进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的含高铜合金的浸出渣先熔化，将熔化后的高铜合金浇铸为粗铜阳极板，并使其进入铜电解系统作为电解阳极生产电铜。

实施例3：

一种如图1所示本发明的全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法，包含以下步骤：

(1)气雾化制粉：在气雾化制粉设备内加入50kg不同粒度的钴铜合金原料，将钴铜合金原料加热至1450℃，使之充分熔化，形成混合均匀的均一熔体，并恒温40分钟；再采用高压氮气将熔融态的钴铜合金雾化制粉，高压氮气进行雾化制粉时的气体压力控制在0.5Mpa～5.0Mpa，所得粉末经过-200目的筛子筛分，过筛后得到的钴铜合金粉的粒度控制在-200目大于90％，过筛后的筛上物则返回气雾化制粉设备内重新进行雾化制粉，筛下物备用于以下的选择性浸出。

(2)选择性浸出：首先，向常压反应器内加入620ml自来水，并加入浸出剂硫酸180ml，添加浸出剂后反应体系中的[H⁺]为4.5mol·L^-1；然后，向常压反应器内加入上述步骤(1)制得的钴铜合金粉200g，开启浸出搅拌装置及加热装置，使搅拌速度为600r·min^-1，采用电位控制系统，控制常压反应器内反应体系的电极电位为200mv，加热达到95℃的浸出温度后，通入氧气进行选择性浸出，通入氧气后的氧分压控制在0.1Mpa；钴铜合金粉中的钴和铁以Co²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等形式进入浸出液中，钴铜合金粉中的铜以合金的形式被抑制于浸出渣中而不进入浸出液；恒温、恒电位浸出2小时；最后，进行过滤，得浸出液和浸出渣，分别检测浸出液中钴、铁的浓度，并分别计算钴、铁的浸出率为99.55％、99.79％。浸出过程中用到的常压反应器为配备有电位控制系统和温度控制系统的常压浸出设备，电位控制系统用于控制反应体系的电极电位，而温度控制系统则可控制反应体系的浸出温度。

(3)对所述浸出液和浸出渣分别进行冶金纯化处理。对浸出液进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的浸出液加入一容器中，设定反应温度控制在85℃，达到反应温度后向容器中通入氧气，氧分压控制在0.2Mpa，搅拌速度为600r/min，调节浸出液的pH值，使之恒定为3.0，反应时间为3小时，使浸出液中的铁元素转化为氧化铁(Fe₂O₃)，再经固液分离得到含Fe₂O₃为98.38％的铁红产品，该铁红产品可满足GB1863-89中HO_01-04的要求；钴则留存于浸出液中，实现有价金属铁和钴的分离。分离铁后所得含钴离子的溶液可采用常规冶金方法，例如化学沉淀、溶剂萃取或离子交换等工艺，将浸出液中的钴与其他杂质离子分离，并经过净化提纯，即可提取得到钴产品。对浸出渣进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的含高铜合金的浸出渣先熔化，将熔化后的高铜合金浇铸为粗铜阳极板，并使其进入铜电解系统作为电解阳极生产电铜。

实施例4：

一种如图1所示本发明的全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法，包含以下步骤：

(1)气雾化制粉：在气雾化制粉设备内加入50kg不同粒度的钴铜合金原料，将钴铜合金原料加热至1450℃，使之充分熔化，形成混合均匀的均一熔体，并恒温40分钟；再采用高压氮气将熔融态的钴铜合金雾化制粉，高压氮气进行雾化制粉时的气体压力控制在0.5Mpa～5.0Mpa，所得粉末经过-200目的筛子筛分，过筛后得到的钴铜合金粉的粒度控制在-200目大于90％，过筛后的筛上物则返回气雾化制粉设备内重新进行雾化制粉，筛下物备用于以下的选择性浸出。

(2)选择性浸出：首先，向常压反应器内加入720ml自来水，并加入浸出剂硫酸280ml，添加浸出剂后反应体系中的[H⁺]为5.0mol·L^-1，然后，向常压反应器内加入上述步骤(1)制得的钴铜合金粉200g，开启浸出搅拌装置及加热装置，使搅拌速度为550r·min^-1，采用电位控制系统，控制常压反应器内反应体系的电极电位为220mv，加热达到90℃的浸出温度后，通入氧气进行选择性浸出，通入氧气后的氧分压控制在0.15Mpa；钴铜合金粉中的钴和铁以Co²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等形式进入浸出液中，钴铜合金粉中的铜以合金的形式被抑制于浸出渣中而不进入浸出液；恒温、恒电位浸出2.5小时；最后，进行过滤，得浸出液和浸出渣，分别检测浸出液中钴、铁的浓度，并分别计算钴、铁的浸出率为99.73％、99.88％。浸出过程中用到的常压反应器为配备有电位控制系统和温度控制系统的常压浸出设备，电位控制系统用于控制反应体系的电极电位，而温度控制系统则可控制反应体系的浸出温度。

(3)对所述浸出液和浸出渣分别进行冶金纯化处理。对浸出液进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的浸出液加入一容器中，设定反应温度控制在85℃，达到反应温度后向容器中通入氧气，氧分压控制在0.15Mpa，搅拌速度为650r·min^-1，调节浸出液的pH值，使之恒定为3.5，反应时间为3小时，使浸出液中的铁元素转化为氧化铁(Fe₂O₃)，再经固液分离得到含Fe₂O₃为98.58％的铁红产品，该铁红产品可满足GB1863-89中HO_01-04的要求；钴则留存于浸出液中，实现有价金属铁和钴的分离。分离铁后所得含钴离子的溶液可采用常规冶金方法，例如化学沉淀、溶剂萃取或离子交换等工艺，将浸出液中的钴与其他杂质离子分离，并经过净化提纯，即可提取得到钴产品。对浸出渣进行冶金纯化处理的操作包括：将步骤(2)所得的含高铜合金的浸出渣先熔化，将熔化后的高铜合金浇铸为粗铜阳极板，并使其进入铜电解系统作为电解阳极生产电铜。

Claims (7)

1.一种全湿法冶炼提取钴铜合金中有价金属的方法，包含以下步骤：

（1）在气雾化制粉设备内将钴铜合金熔化，采用高压惰性气体将熔融态的钴铜合金雾化制粉，过筛后得钴铜合金粉；

（2）在常压反应器内加入浸出剂和上述步骤（1）制得的钴铜合金粉，采用电位控制系统，控制常压反应器内反应体系的电极电位，加热达到浸出温度后，通入氧化剂进行选择性浸出；所述钴铜合金粉中的铁和钴进入浸出液中；所述钴铜合金粉中的铜被抑制于浸出渣中，而不进入浸出液；所述浸出剂为硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种，所述氧化剂为氧气或富氧空气；

（3）对所述浸出液进行冶金纯化处理，得到相应的有价金属；对所述浸出液进行冶金纯化处理的操作包括：将所得的浸出液加入常压反应器中，并向常压反应器中通入氧化剂，调节浸出液的pH值，使浸出液中的铁元素转化为氧化铁，再经固液分离得到含Fe₂O₃大于98.0%的铁红产品，钴则留存于浸出液中，实现有价金属铁和钴的分离；对所述浸出液进行冶金纯化处理的工艺条件包括：反应温度控制在60℃～100℃，搅拌速度为100r/min～900r/min，反应时间控制在10min～240min；浸出液的pH值控制在3～3.5的范围内；所述氧化剂为空气、氧气或富氧空气，且通入空气、氧气或富氧空气时的氧分压控制在0.1MPa～1.0MPa。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中作为原料的钴铜合金，其主要成分的质量分数为：钴8%～30%、铜10%～35%、铁10%～50%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，过筛后得到的钴铜合金粉的粒度控制在-200目大于90%，过筛后的筛上物则返回气雾化制粉设备内重新进行雾化制粉。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，在气雾化制粉设备内将钴铜合金熔化的熔融温度控制在1200℃～1600℃，所述高压惰性气体进行雾化制粉时的气体压力控制在0.5MPa～5.0MPa。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，添加浸出剂后反应体系中的[H⁺]控制在0.5mol·L^-1～10mol·L^-1范围内；通入氧气或富氧空气后的氧分压控制在0.1MPa～1.0MPa。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，浸出温度控制在60℃～110℃，浸出液固比为（2～10）∶1，浸出时的搅拌速度为200r/min～900r/min，浸出时间为30min～240min；所述反应体系的电极电位控制在100mV～350mV。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，还包括对分离所述浸出液后的浸出渣进行冶金纯化处理的操作，该操作具体包括：将所得的含高铜合金的浸出渣先熔化，将熔化后的高铜合金浇铸为粗铜阳极板，并使其进入铜电解系统作为电解阳极生产电铜。