CN108315553A - 一种硫化铜钴矿的浸出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫化铜钴矿的浸出方法，包括以下步骤：(1)将原矿进行磨矿，得到预定细度的硫化铜钴矿；(2)将步骤(1)所得硫化铜钴矿和硫酸溶液按固液比(2～10):1混合调浆，得到矿浆；(3)往矿浆中加入氯酸钠，在设定温度下将矿浆搅拌，常压浸出2～10h，过滤得到浸出液。本发明采用氯酸钠‑硫酸体系浸出硫化铜钴矿，常压浸出，对设备要求低，生产周期短，能耗低，实现了对低品位，成分复杂的硫化铜钴矿的高效浸出，钴的浸出率达到99％以上，大大降低了企业成本和风险；本发明氧化剂的中间产物是ClO2，ClO2是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂，整个浸出过程绿色无污染，实现了清洁生产的目的。

Description

一种硫化铜钴矿的浸出方法
技术领域
本发明属于矿物处理技术领域，具体涉及一种硫化铜钴矿的浸出方法。
背景技术
我国是钴资源匮乏的国家，钴资源主要特点是贫矿多，几乎没有原生的较富集的钴矿床，钴主要是在镍、铜、铁等脉矿当中以共生元素的形式存在，随着锂离子电池的快速增长，我国对钴的需求也越来越大，目前大多依赖进口，成本较高，而且进口风险较大，硫化铜钴矿品位低，成分复杂，处理工艺复杂，导致钴的回收率较低。在实际生产中，硫化铜钴矿的浸出方法包括：高压浸出法、火法-湿法联合法、常压浸出法和生物浸出法。
目前，硫化铜钴矿浸出通常采用的方法是通氧高压酸浸，此过程对设备要求很高，存在一定的风险性，但是对于处理高品位的硫化铜钴矿(铜钴品位均在8％以上)，浸出效率低。中国专利CN105568000A提出了“一种含钴硫化物和水钴矿联合高压酸浸法”，此方法虽然无需还原剂和氧化剂的加入，而且避免了大部分铁进入溶液，降低了浸出和净化的成本，但是此方法对原料和设备要求苛刻，无法适用不同品位及成分复杂的硫化铜钴矿。
火法-湿法联合法：硫化铜钴精矿湿法浸出前需焙烧氧化，使硫化态的铜钴精矿转化为溶于酸的氧化态，随后进行全湿法处理工序。中国专利CN100999782A提出了“一种多金属硫化矿的综合回收方法”，在多金属硫化矿原矿中添加适量石灰和氯化钾进行硫酸化焙烧，将焙烧工艺和湿法冶金工艺两种相结合，此类方法在冶炼过程中，铜、钴分散到各个流程中，损失严重，能耗高，生产周期长，流程复杂不易操控，设备投资成本较大，需配套SO2收集处理系统，否则产生大量的SO2会对环境造成严重污染以及危害工人的健康。常压浸出法：传统的常压浸出法虽然有设备简单，工艺流程短等特点，但浸出效果不佳，回收率不高。生物浸出法：生物浸出法中生产周期长，占地面积大，不适合处理高品位精矿。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种生产周期短、环境友好、工艺简单、浸出效率高的硫化铜钴矿的浸出方法。
本发明提供的这种硫化铜钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(1)将原矿进行磨矿，得到预定细度的硫化铜钴矿；
(2)将步骤(1)所得硫化铜钴矿和硫酸溶液按固液比(2～10):1混合调浆，得到矿浆；
(3)往矿浆中加入氯酸钠，在设定温度下将矿浆搅拌，常压浸出2～10h，过滤得到浸出液。
优选的，所述步骤(1)中原矿经磨矿后细度至-0.074mm占80％～90％。
优选的，所述硫酸溶液的浓度为0.5～5mol/L。
优选的，所述氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为(0.1～1.5):1。
优选的，所述矿浆搅拌的温度为55～95℃。
优选的，所述搅拌速率为300～500r/min。
本发明的原理：本发明采用氯酸钠(NaClO3)-H2SO4体系浸出硫化铜钴矿(CuCo2S4)，硫酸促进矿物溶解，氯酸钠作为氧化剂，具有双重作用，一方面使硫氧化成硫酸根离子进入溶液，避免S2-氧化成单质硫吸附在矿物表面，导致矿物不易浸出，不会生成二氧化硫污染环境；另一方面，氯酸钠可以将Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+有助于硫化铜钴矿中钴的浸出，Fe3+与CuCo2S4发生氧化还原反应，进一步浸出钴。
本发明主要涉及以下反应：
2FeS2+6H2SO4+6NaClO3＝Fe2(SO4)3+6H2O+4S+3Na2SO4+6ClO2 (1)
12CuFeS2+23H2SO4+34NaClO3＝12CuSO4+6Fe2(SO4)3+17Na2SO4+34HCl+6H2O (2)
CuCo2S4+3Fe2(SO4)3＝CuSO4+2CoSO4+6FeSO4+4S (3)
2NaClO3+2S+2H2O＝Na2SO4+H2SO4+2HCl (4)
10FeSO4+2ClO2+5H2SO4＝5Fe2(SO4)3+2HCl+4H2O (5)
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本发明采用氯酸钠(NaClO3)-H2SO4体系浸出硫化铜钴矿，常压浸出，对设备要求低，生产周期短，能耗低，实现了对低品位，成分复杂的硫化铜钴矿的高效浸出，钴的浸出率达到99％以上，大大降低了企业成本和风险。
(2)本发明氧化剂(NaClO3)的中间产物是ClO2，ClO2是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂，整个浸出过程绿色无污染，实现了清洁生产的目的。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占85％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量13.02wt％、Cu含量9.32wt％、Fe含量4.96wt％、S含量11.76wt％)，按液固比7：1加入2mol/L的硫酸溶液，再加入氯酸钠(氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为0.75:1)，控制温度为85℃，搅拌速度为400r/min，常压浸出8h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为99.56％，铜的浸出率为100％，铁的浸出率为96.45％。
实施例2
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占80％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量13.02wt％、Cu含量9.32wt％、Fe含量4.96wt％、S含量11.76wt％)，按液固比7：1加入3mol/L的硫酸溶液，再加入氯酸钠(氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为0.5:1)，控制温度为90℃，搅拌速度为500r/min，常压浸出10h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为99.54％，铜的浸出率为100％，铁的浸出率为95.14％。
实施例3
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占90％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量13.02wt％、Cu含量9.32wt％、Fe含量4.96wt％、S含量11.76wt％)，按液固比7：1加入1mol/L的硫酸溶液，再加入氯酸钠(氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为1:1)，控制温度为85℃，搅拌速度为300r/min，常压浸出8h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为99.68％，铜的浸出率为100％，铁的浸出率为97.57％。
实施例4
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占85％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量10.51wt％、Cu含量9.13wt％、Fe含量5.50wt％、S含量5.46wt％)，按液固比7：1加入2mol/L的硫酸溶液，再加入氯酸钠(氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为0.75:1)，控制温度为85℃，搅拌速度为400r/min，常压浸出8h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为99.58％，铜的浸出率为100％，铁的浸出率为98.33％。
实施例5
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占90％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量9.18wt％、Cu含量8.36wt％、Fe含量5.45wt％、S含量4.71wt％)，按液固比7：1加入3mol/L的硫酸溶液，再加入氯酸钠(氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为0.75:1)，控制温度为85℃，搅拌速度为500r/min，常压浸出8h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为99.75％，铜的浸出率为100％，铁的浸出率为98.89％。
实施例6
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占80％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量10.51wt％、Cu含量9.13wt％、Fe含量5.50wt％、S含量5.46wt％)，按液固比7：1加入1mol/L的硫酸溶液，再加入氯酸钠(氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为1:1)，控制温度为95℃，搅拌速度为300r/min，常压浸出10h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为99.53％，铜的浸出率为100％，铁的浸出率为98.05％。
对比例1
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占85％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量13.02wt％、Cu含量9.32wt％、Fe含量4.96wt％、S含量11.76wt％)，按液固比7：1加入3mol/L的硫酸溶液，控制温度为90℃，搅拌速度为400r/min，常压浸出10h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为1.28％，铜的浸出率为9.23％，铁的浸出率为0.91％。
对比例2
将硫化铜钴原矿经磨矿后细度至-0.074mm占85％，称取一定质量的硫化铜钴矿(其中Co含量13.02wt％、Cu含量9.32wt％、Fe含量4.96wt％、S含量11.76wt％)，按液固比10：1加水，再加入氯酸钠(氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为1.5:1)，控制温度为85℃，搅拌速度为400r/min，常压浸出10h，过滤得到浸出液。钴的浸出率为0.83％，铜的浸出率为0.57％，铁的浸出率为0.15％。

Claims (10)

1.一种硫化铜钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(1)将原矿进行磨矿，得到预定细度的硫化铜钴矿；
(2)将步骤(1)所得硫化铜钴矿和硫酸溶液按固液比(2～10):1混合调浆，得到矿浆；
(3)往矿浆中加入氯酸钠，在设定温度下将矿浆搅拌，常压浸出2～10h，过滤得到浸出液。
2.根据权利要求1所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述步骤(1)中原矿经磨矿后细度至-0.074mm占80％～90％。
3.根据权利要求1或2所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，优选的，所述硫酸溶液的浓度为0.5～5mol/L。
4.根据权利要求1或2所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为(0.1～1.5):1。
5.根据权利要求3所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述氯酸钠和硫化铜钴矿的质量比为(0.1～1.5):1。
6.根据权利要求1或2所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述矿浆搅拌的温度为55～95℃。
7.根据权利要求3所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述矿浆搅拌的温度为55～95℃。
8.根据权利要求4所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述矿浆搅拌的温度为55～95℃。
9.根据权利要求1或2所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述搅拌速率为300～500r/min。
10.根据权利要求3所述的硫化铜钴矿的浸出方法，其特征在于，所述搅拌速率为300～500r/min。
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