CN108048671A - 一种低成本的水钴矿浸出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:(1)将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;(2)将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。本发明的低成本的水钴矿浸出方法具有低能耗、低成本和低污染的特点。

Description

一种低成本的水钴矿浸出方法
技术领域
本发明涉及水钴矿技术领域,特别是一种低成本的水钴矿浸出方法。
背景技术
钴是一种重要的战略金属,单质钴及其钴的化合物应用广泛,特别是在锂电池领域的需求逐渐增大。但我国钴资源贫乏,多为伴生矿,90%以上的钴资源依赖非洲进口,包括水钴矿、钴镍硫化矿、砷钴矿、铜钴铁合金、粗制氢氧化钴和碳酸钴等。
目前,国内主要是通过水钴矿-还原酸浸、铜钴合金-氧化酸浸、钴镍硫化矿高压氧浸及粗制钴盐-酸溶等主流工艺得到富含钴溶液,再通过净化除杂、萃取、蒸发结晶、电解等工序获取钴盐或金属钴。众所周知,水钴矿属于氧化矿,其中的钴主要以三价钴的形式存在,显强氧化性。而铜钴铁合金则是低品位水钴矿通过高温还原熔炼所得,其中富含铜、钴、铁,主要以单质或合金形式存在,显还原性。单独处理水钴矿和铜钴铁合金所需辅料量较大,且处理过程会有一定的污染。
现有方法的缺点是:生产成本大,过程有污染。
究其原因, 现行工艺处理水钴矿,主要采用亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、硫化氢等含硫物料作为还原剂,过程容易产生二氧化硫和硫化氢气体溢出,恶化工作环境,需配套相应设备。而单独处理铜钴铁合金需要消耗一定量氧化剂,且用量较大,使用强氧化剂会伴随一定的污染和操作难度,增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低能耗且环保的方法从水钴矿中浸出有价金属钴、铜。通过使用铜钴铁合金作为还原剂,还原水钴矿中的高价钴,使其中的钴、铜协同浸出,达到低成本、低污染的效果。
本发明可以通过以下技术方案来实现:
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:
(1) 将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;
(2) 将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;
(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。
本发明的技术原理在于:通过在水钴矿矿浆中加入浓硫酸,浓硫酸的稀释热使矿浆温度升高,这时加入低硅铜钴铁合金,具有强氧化性的三价钴直接与合金铁、钴、铜发生发生反应。
其中发生的主要化学反应方程式为:
进一步地,所述步骤(1)水钴矿含硫小于0.1wt%,水钴矿粒度-100目大于90%;硫酸的初始浓度为1.5~2.5 mol/L,液固比为3:1~5:1。
进一步地,所述步骤(2)中,铜钴铁合金含硅小于0.1%,铜钴铁合金粒度-200目大于95%。
进一步地,步骤(2)中,所加入铜钴铁合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1~0.55:1,空气的通入速度为0.5~1.5L/min,搅拌速度为250~400 r/min,反应时间为5~8h。
进一步地,所述步骤(2)中,浸出过程控制矿浆的温度为30~40℃。
本发明低成本的水钴矿浸出方法具有如下有益的技术效果:
与其他水钴矿浸出的方法相比,本发明采用铜钴铁合金做为还原剂,将水钴矿矿中的高价钴的还原浸出的同时还达到了让铜钴铁合金中钴铜溶出的效果,避免了单独处理水钴矿和铜钴铁合金消耗氧化剂和还原剂,降低了生产成本和消除了强氧化剂和带硫还原剂使用过程带来的环境污染。
与其他水钴矿中的方法相比,本发明在矿浆直接加入浓硫酸达到预热矿浆的效果,后续铜钴铁合金还原水钴矿为放热反应,温度太高不利于浸出反应的进行,通过控制矿浆温度下限即可以达到钴铜完全浸出的效果,降低了生产过程的能耗。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例及对本发明产品作进一步详细的说明。
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:
(1) 将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;
(2) 将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;
(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。
进一步地,所述步骤(1)水钴矿含硫小于0.1wt%,水钴矿粒度-100目大于90%;硫酸的初始浓度为1.5~2.5 mol/L,液固比为3:1~5:1。
进一步地,所述步骤(2)中,铜钴铁合金含硅小于0.1%,铜钴铁合金粒度-200目大于95%。
进一步地,步骤(2)中,所加入铜钴铁合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1~0.55:1,空气的通入速度为0.5~1.5L/min,搅拌速度为250~400 r/min,反应时间为5~8h。
进一步地,所述步骤(2)中,浸出过程控制矿浆的温度为30~40℃。实施例1
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:
(1) 将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;
(2) 将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;
(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。
在本实施例中,所述步骤(1)水钴矿含硫小于0.1wt%,水钴矿粒度-100目大于90%;硫酸的初始浓度为1.5~2.5 mol/L,液固比为3:1~5:1。所述步骤(2)中,铜钴铁合金含硅小于0.1%,铜钴铁合金粒度-200目大于95%。步骤(2)中,所加入铜钴铁合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1~0.55:1,空气的通入速度为0.5~1.5L/min,搅拌速度为250~400 r/min,反应时间为5~8h。所述步骤(2)中,浸出过程控制矿浆的温度为30~40℃。
实施例2
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:
1) 将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;
(2) 将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;
(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。
在本实施例中,所述步骤(1)水钴矿含硫小于0.1wt%,水钴矿粒度-100目大于90%;硫酸的初始浓度为1.5~2.5 mol/L,液固比为3:1~5:1。所述步骤(2)中,铜钴铁合金含硅小于0.1%,铜钴铁合金粒度-200目大于95%。步骤(2)中,所加入铜钴铁合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1~0.55:1,空气的通入速度为0.5~1.5L/min,搅拌速度为250~400 r/min,反应时间为5~8h。所述步骤(2)中,浸出过程控制矿浆的温度为30~40℃。
实施例3
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:
1) 将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;
(2) 将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;
(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。
在本实施例中,所述步骤(1)水钴矿含硫小于0.1wt%,水钴矿粒度-100目大于90%;硫酸的初始浓度为1.5~2.5 mol/L,液固比为3:1~5:1。所述步骤(2)中,铜钴铁合金含硅小于0.1%,铜钴铁合金粒度-200目大于95%。步骤(2)中,所加入铜钴铁合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1~0.55:1,空气的通入速度为0.5~1.5L/min,搅拌速度为250~400 r/min,反应时间为5~8h。所述步骤(2)中,浸出过程控制矿浆的温度为30~40℃。
实施例4
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:
1) 将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;
(2) 将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;
(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。
在本实施例中,所述步骤(1)水钴矿含硫小于0.1wt%,水钴矿粒度-100目大于90%;硫酸的初始浓度为1.5~2.5 mol/L,液固比为3:1~5:1。所述步骤(2)中,铜钴铁合金含硅小于0.1%,铜钴铁合金粒度-200目大于95%。步骤(2)中,所加入铜钴铁合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1~0.55:1,空气的通入速度为0.5~1.5L/min,搅拌速度为250~400 r/min,反应时间为5~8h。所述步骤(2)中,浸出过程控制矿浆的温度为30~40℃。
应用实施例1
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:将球磨后水钴矿(含Co15.24%、Cu 0.91%、Fe 1.97%、S 0.038%)投入反应槽,按液固比3:1加水调浆,搅拌速度为200r/min,并按设定初始硫酸浓度为2.5 mol/L加入浓硫酸。再将细磨好的铜钴铁合金(含Co 9.04%、Cu 11.03%、Fe 61.7%、Si 0.011%)按合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.50:1,进行常压搅拌浸出,过程控制:空气的通入速度为1.5L/min,搅拌速度为400 r/min,浸出温度≥35℃,浸出时间为8h。反应完成后,过滤,得到浸出液和浸出渣。浸出结果为:钴
浸出率99.56%,铜浸出率98.76%。
应用实施例2
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:将球磨后水钴矿(含Co14.13%、Cu 1.22%、Fe 2.02%、S 0.029%)投入反应槽,按液固比4:1加水调浆,搅拌速度为200r/min,并按设定初始硫酸浓度为2.0 mol/L加入浓硫酸。再将细磨好的铜钴铁合金(含Co 9.04%、Cu 11.03%、Fe 61.7%、Si 0.011%)按合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.55:1,进行常压搅拌浸出,过程控制:空气的通入速度为1.5L/min,搅拌速度为250 r/min,浸出温度≥30℃,浸出时间为7h。反应完成后,过滤,得到浸出液和浸出渣。浸出结果为:钴浸出率99.77%,铜浸出率98.46%。
应用实施例3
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:将球磨后水钴矿(含Co11.68%、Cu 1.91%、Fe 2.56%、S 0.021%)投入反应槽,按液固比5:1加水调浆,搅拌速度为200r/min,并按设定初始硫酸浓度为1.5 mol/L加入浓硫酸。再将细磨好的铜钴铁合金(含Co 7.60%、Cu 11.20%、Fe 59.74%、Si 0.015%)按合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1,进行常压搅拌浸出,过程控制:空气的通入速度为1.0L/min,搅拌速度为300/min,浸出温度≥40℃,浸出时间为5h。反应完成后,过滤,得到浸出液和浸出渣。浸出结果为:钴浸出率99.10%,铜浸出率99.01%。
应用实施例4
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:将球磨后水钴矿(含Co13.62%、Cu 1.48%、Fe 1.99%、S 0.014%)投入反应槽,按液固比3:1加水调浆,搅拌速度为200r/min,并按设定初始硫酸浓度为1.5 mol/L加入浓硫酸。再将细磨好的铜钴铁合金(含Co 10.77%、Cu 9.62%、Fe 57.4%、Si 0.032%)按合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.45:1,进行常压搅拌浸出,过程控制:空气的通入速度为0.5L/min,搅拌速度为400 r/min,浸出温度≥30℃,浸出时间为6h。反应完成后,过滤,得到浸出液和浸出渣。浸出结果为:钴浸出率98.66%,铜浸出率98.98%。
应用实施例5
本发明公开了一种低成本的水钴矿浸出方法,包括以下步骤:将球磨后水钴矿(含Co10.05%、Cu 1.66%、Fe 2.56%、S 0.020%)投入反应槽,按液固比4:1加水调浆,搅拌速度为200r/min,并按设定初始硫酸浓度为2.5 mol/L加入浓硫酸。再将细磨好的铜钴铁合金(含Co 7.60%、Cu 11.20%、Fe 59.74%、Si 0.015%)按合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.50:1,进行常压搅拌浸出,过程控制:空气的通入速度为1.5L/min,搅拌速度为400 r/min,浸出温度≥40℃,浸出时间为8h。反应完成后,过滤,得到浸出液和浸出渣。浸出结果为:钴浸出率99.76%,铜浸出率99.12%。
以上所述,仅为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;凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低成本的水钴矿浸出方法,其特征在于包括以下步骤:
(1) 将水钴矿加入反应槽,并按照预定液固比和酸度加入水和浓硫酸混合调浆;
(2) 将铜钴铁合金加入到步骤(1)所得调浆后料中,并通入空气辅助搅拌浸出,控制浸出温度和搅拌速度达到预定浸出时间即可;
(3)将步骤(2)反应完后的料浆进行固液分离,得到浸出液和浸出渣。
2.根据权利要求1所述的低成本的水钴矿浸出方法,其特征在于:所述步骤(1)水钴矿含硫小于0.1wt%,水钴矿粒度-100目大于90%;硫酸的初始浓度为1.5~2.5 mol/L,液固比为3:1~5:1。
3.根据权利要求1或2所述的低成本的水钴矿浸出方法,其特征在于:所述步骤(2)中,铜钴铁合金含硅小于0.1%,铜钴铁合金粒度-200目大于95%。
4.根据权利要求3所述的低成本的水钴矿浸出方法,其特征在于:步骤(2)中,所加入铜钴铁合金中钴、铁、铜三者物质的量的总和与水钴矿中钴物质的量的比值为0.40:1~0.55:1,空气的通入速度为0.5~1.5L/min,搅拌速度为250~400 r/min,反应时间为5~8h。
5.根据权利要求4所述的低成本的水钴矿浸出方法,其特征在于:所述步骤(2)中,浸出过程控制矿浆的温度为30~40℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113897498A (zh) * 2021-10-11 2022-01-07 金川集团股份有限公司 一种硫化钴矿和钴合金共同高压浸出的方法

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