CN106834675A - 一种氢氧化钴镍与硫化钴镍的联合浸出工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氢氧化钴镍和硫化钴镍的联合浸出工艺，包括将氢氧化钴镍与硫酸进行中和反应，完毕后得矿浆和三价钴、镍的氢氧化物固体的混合物；后将硫化钴镍的粉末与三价钴、镍的氢氧化物固体混合于80‑90℃下发生氧化还原反应，最终得硫磺渣和浸出液；本发明的有益效果是：同时浸出了两种矿料，且无需加入氧化剂和还原剂，避免了氯气、二氧化硫的气体的产生，具有相当的经济效益和环境效益。

Description

一种氢氧化钴镍与硫化钴镍的联合浸出工艺

技术领域

本发明涉及一种浸出工艺，尤其涉及一种氢氧化钴镍与硫化钴镍的联合浸出工艺，属于有色金属矿料的浸出领域。

背景技术

镍是一种十分重要的有色金属原料，具有良好的机械强度，延展性和很高的化学稳定性，广泛应用于生产不锈钢和各种合金，成为发展现代航天航空、工业、军事、医疗器械和发展人类现代文明不可或缺的金属。

地球上的镍资源比较丰富，根据美国地质调查局的报道，世界已查明的镍金属出料约为6200万吨，但我国的镍资源却相对贫乏，每年需要大量进口电镍以及含镍原料。红土镍矿是由镍矿石经过风化、浸淋，蚀变，富集而成的，是由铁铝硅等氧化物组成的，疏松粘土状矿石，主要分布在澳大利亚、巴布内亚、新几内亚、印度尼西亚和古巴等地。近几年受原料出口国出于对本国资源的保护以及为本国就业机会的考虑，越来越多的红土镍矿被加工为含镍中间体出口。全球经济的快速发展促使镍的需求量稳步增长，镍资源主要来源于红土镍矿，红土镍矿占据全球镍金属量的70％。

处理原生红土镍矿主要有火法和湿法两种方式，湿法处理红土镍矿的工艺主要有(1)还原焙烧—氨浸法(2)高压/常压酸浸法，这两种工艺分别得到中间产品硫化钴镍(NiS/CoS)和氢氧化钴镍(Ni(OH)₂和Co(OH)₂)，硫化钴镍因为带有还原性，因而在湿法浸出过程中需要加入氧化剂，常用的氧化剂为Cl₂、NaClO₃,这两种氧化剂虽然氧化效果好，但是危险性大、成本高。Ni(OH)₂和Co(OH)₂由于在运输过程中部分Co²⁺、Ni²⁺氧化成Co³⁺、Ni³⁺，带有氧化性，在浸出过程中需要加入还原剂，如Na₂SO₃、SO₂，Na₂SO₈,还原效果好，但是在生产过程中，极易产生有毒刺激性气体，造成生产环境差的局面。

发明内容

本发明针对现有硫化钴镍与氢氧化钴镍浸出工艺存在的不足，提供一种氢氧化钴镍与硫化钴镍的联合浸出工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种氢氧化钴镍和硫化钴镍的联合浸出工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)将硫化钴镍的原料粉碎，过筛，得100目以上的矿粉，测试其中的硫含量；

2)将氢氧化钴镍与水按比例混合后进行浆化，向浆化后的体系中加入浓硫酸，于70-90℃下进行中和反应，最终调节pH为0.5-1.0，反应完毕后得矿浆和三价钴、镍的氢氧化物固体的混合物；

3)向步骤2)所得的混合物中加入步骤1)中所得的硫化钴镍粉，加入硫化钴镍的量根据如下公式计算：N(Co)+N(Ni)+N(Mn)＝2N(S)，上述公式中N(Co)、N(Ni)、N(Mn)分别表示步骤2)所得的氢氧化物固体中金属钴、镍、锰的摩尔量，N(S)表示硫化钴镍中硫的摩尔量，于80-90℃下发生氧化还原反应；

4)反应结果判断：测试浸出液中Fe²⁺和Fe³⁺的浓度，反应液中Fe²⁺>0.5g/l，Fe³⁺:Fe^{2 +}>1时，即视为反应结束。

进一步，如若步骤4)中Fe²⁺<0.5g/l，可补加少量的硫化镍钴粉或者补加少量的还原剂，如亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、硫酸亚铁、铁粉等；如若Fe³⁺:Fe²⁺<1，可补加少量的步骤2)中所得的混合物或少量的氧化剂如氯酸钠、次氯酸钠、过硫酸钠、过硫酸铵等。

进一步，步骤2)中氢氧化钴镍与水的重量比为1:1～2:1。

进一步，步骤2)中反应的时间为1～3h。

进一步，步骤3)中氧化还原反应的时间为2～5h。

本发明的原理描述如下：

硫化钴、硫化镍中的硫由于处于最低化合价，因而具有还原性，而氢氧化钴、氢氧化镍中的二价钴、镍在空气中暴露，部分钴、镍被氧化为三价钴、镍后由于处于较高的化合价，因而具有氧化性，氢氧化钴、氢氧化镍中的二价钴、镍的氢氧化物与硫酸反应生成盐后成为液态的矿浆，此时三价钴、镍的氢氧化物由于不能与硫酸反应而成为固体沉淀下来，因此我们可以详细分析出氢氧化钴镍的混合物中三价的钴镍氢氧化物的含量，我们根据公式计算出硫化钴镍的需要量后，将氢氧化钴、镍的混合物与硫化钴、镍混合后会发生如下的氧化还原反应，因而获得了硫、钴和镍的盐浸出液以及钴、镍的二价氢氧化物的混合物，而生成的钴、镍的二价氢氧化物在酸性条件下中和生成盐而得到浸出液。

CoS+NiS+2Co(OH)₃+2Ni(OH)₃+6H₂SO₄＝2S+3CoSO₄+3NiSO₄

本发明的有益效果是：

1)同时浸出了两种矿料，且无需加入氧化剂和还原剂，避免了氯气、二氧化硫的气体的产生，具有相当的经济效益和环境效益；

2)浸出效率高，易于操作和实现。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

一种氢氧化钴镍和硫化钴镍的联合浸出工艺，包括如下步骤：

1)将硫化钴镍的原料用雷蒙机粉碎，过100目筛，经分析其中的硫含量为15.2wt％；

2)将200kg氢氧化钴镍的原料与200kg水混合浆化，向浆化后的反应体系中加入98％的浓硫酸，于70℃下反应3小时,最终调节体系的pH为0.5-1.0,反应完毕后得矿浆和三价钴、镍的氢氧化物固体的混合物,经分析三价钴、镍的氢氧化物固体的重量为86.5Kg；

3)根据公式计算出需要加入硫化钴镍的用量为82.8kg，将82.8kg的步骤1)中所得的硫化钴镍与步骤2)中所得的混合物混合，搅拌，于80℃下反应5小时；

4)测试溶液中Fe³⁺为5.41g/l，Fe²⁺为0.95g/l，Fe³⁺:Fe²⁺>1，继续搅拌反应2h，得浸出液和硫磺渣，经测试硫磺渣中钴含量0.15％,镍0.17％。

实施例2：

一种氢氧化钴镍和硫化钴镍的联合浸出工艺，包括如下步骤：

1)将硫化钴镍的原料用雷蒙机粉碎，过120目筛，经分析其中的硫含量为20.6wt％；

2)将200kg氢氧化钴镍的原料与200kg水混合浆化，向浆化后的反应体系中加入98％的浓硫酸，于90℃下反应1小时,最终调节体系的pH为0.5-1.0,反应完毕后得矿浆和三价钴、镍的氢氧化物固体的混合物,经分析三价钴、镍的氢氧化物固体的重量为54.8Kg；

3)根据公式计算出需要加入硫化钴镍的用量为38.5kg，将19.25kg的步骤1)中所得的硫化钴镍与步骤2)中所得的混合物混合，搅拌，于90℃下反应3小时；

4)测试溶液中Fe³⁺为6.62g/l，Fe²⁺为0.01g/l，向反应体系中补加31.8Kg亚硫酸钠至Fe³⁺为5.67g/l，Fe²⁺为0.96g/l；得浸出液和硫磺渣，经测试硫磺渣中钴含量0.10％,镍0.43％。

实施例3：

一种氢氧化钴镍和硫化钴镍的联合浸出工艺，包括如下步骤：

1)将硫化钴镍的原料用雷蒙机粉碎，过120目筛，经分析其中的硫含量为20.6wt％；

2)将200kg氢氧化钴镍的原料与200kg水混合浆化，向浆化后的反应体系中加入98％的浓硫酸，于90℃下反应1小时,最终调节体系的pH为0.5-1.0,反应完毕后得矿浆和三价钴、镍的氢氧化物固体的混合物,经分析三价钴、镍的氢氧化物固体的重量为60.3Kg；

3)根据公式计算出需要加入硫化钴镍的用量为42.4kg，将84.8Kg的步骤1)中所得的硫化钴镍与步骤2)中所得的混合物混合，搅拌，于90℃下反应3小时；

4)测试溶液中Fe³⁺为0.6g/l，Fe²⁺为5.5g/l，向反应体系中补加28.9kg的氯酸钠至Fe³⁺为5.21g/l，Fe²⁺为1.20g/l；得浸出液和硫磺渣，经测试硫磺渣中钴含量0.08％,镍0.41％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氢氧化钴镍和硫化钴镍的联合浸出工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)将硫化钴镍的原料粉碎，过筛，得100目以上的矿粉，测试其中的硫含量；

2)将氢氧化钴镍与水按比例混合后进行浆化，向浆化后的体系中加入浓硫酸，于70-90℃下进行中和反应，最终调节pH为0.5-1.0，反应完毕后得矿浆和三价钴、镍的氢氧化物固体的混合物；

3)向步骤2)所得的混合物中加入步骤1)中所得的硫化钴镍粉，加入硫化钴镍的量根据如下公式计算：N(Co)+N(Ni)+N(Mn)＝2N(S)，上述公式中N(Co)、N(Ni)、N(Mn)分别表示步骤2)所得的氢氧化物固体中金属钴、镍、锰的摩尔量，N(S)表示硫化钴镍中硫的摩尔量，于80-90℃下发生氧化还原反应；4)反应结果判断：测试浸出液中Fe²⁺和Fe³⁺的浓度，反应液中Fe²⁺>0.5g/l，Fe³⁺:Fe²⁺>1时，即视为反应结束。

2.根据权利要求1所述的联合浸出工艺，其特征在于，步骤2)中氢氧化钴镍与水的重量比为1:1～2:1。

3.根据权利要求1所述的联合浸出工艺，其特征在于，步骤2)中反应的时间为1～3h。

4.根据权利要求1所述的联合浸出工艺，其特征在于，步骤3)中氧化还原反应的时间为2～5h。