CN109338122A - 一种水钴矿的浸出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种水钴矿的浸出方法。本发明中水钴矿的浸出方法包括以下步骤：将水钴矿与燃料粒还原剂煅烧，煅烧后的物料冷却、加水、再加入酸进行搅拌浸出。本发明将整个过程分开，使用一种更加环保的还原剂‑燃料粒，这种燃料粒是由植物材料制备而成。由于燃料粒是植物材料做成的，因此在使用过程中，不会产生有毒有害气体，对环境友好。酸浸出钴的过程不用加温，在室温下进行即可，并且也不用添加除硫酸盐以外的其他化学试剂，因此过程中也不会产生二氧化硫和含酸的水蒸汽等有毒有害气体。通过该方法，钴的浸出率高达99％以上，铜的浸出率为高达98％以上。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种水钴矿的浸出方法。
背景技术
目前非洲水钴矿的浸出工艺是用硫酸加还原剂进行还原酸浸：水钴矿经过湿法球磨后，矿浆调整好矿浆比后，加入硫酸在高于70℃下进行酸性还原浸出。所使用的还原剂通常是亚硫酸钠、焦亚硫酸钠或二氧化硫气体等含二氧化硫成分的试剂。由于是在酸度较高，且是高温(大于70℃)下进行，因此在浸出过程中，加入还原剂时，难免会有二氧化硫气体逸出，造成环境污染。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种水钴矿的浸出方法，为解决现有浸出工艺中存在的由于是在酸度较高，且是大于70℃的高温下进行，因此在浸出过程中，加入还原剂时，会有二氧化硫气体逸出，造成环境污染的问题，本发明采用燃料粒作为还原剂，先进行研磨，再进行高温还原，再进行常温下浸出，通过分步进行，可以有效地避免二氧化硫和含酸水蒸汽等有毒有害气体的逸出。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
将水钴矿与燃料粒还原剂煅烧，煅烧后的物料冷却、加水、再加入酸进行搅拌浸出；
所述燃料粒是由植物材料制备而成。
优选地，所述水钴矿的浸出方法包括以下步骤：
(a)分别研磨燃料粒还原剂和水钴矿，再将研磨好的燃料粒还原剂和水钴矿混合；
(b)将步骤(a)中的燃料粒还原剂和水钴矿的混合物进行煅烧；
(c)将步骤(b)中煅烧后的物料冷却，加入水，再加入酸进行搅拌浸出。
优选地，所述植物材料包括桔杆和木材中的一种或两种的组合；
优选地，所述秸秆包括玉米秸秆、高粱秸秆和小麦秸秆中的至少一种；
优选地，所述木材包括包括杉木、松木和杂木中的至少一种。
优选地，在步骤(a)中，所述燃料粒还原剂的研磨粒度不小于80目，优选为80-150目；
优选地，所述水钴矿的研磨粒度不小于80目，更优选为80-150目。
优选地，在步骤(a)中，所述燃料粒还原剂与所述水钴矿中钴金属的重量比为0.8-1.4：1。
优选地，在步骤(a)中，所述燃烧粒还原剂与所述水钴矿中钴金属的重量比为1-1.2:1。
优选地，在步骤(b)中，所述煅烧的温度为300-450℃，所述煅烧的时间为0.5-2.5h。
优选地，所述煅烧的温度为300-400℃，所述煅烧的时间为1-2h。
优选地，在步骤(c)中，所述煅烧后的物料与水的固液比为1:2-6，优选为1:2.5-4。
优选地，在步骤(c)中，所述酸与钴金属的重量比为2.5-5：1，优选为3-4:1；
优选地，所述酸包括硫酸。
优选地，在步骤(c)中，所述搅拌浸出过程的温度为室温，优选地，所述搅拌浸出过程的温度为20-25℃；
优选地，所述搅拌浸出的时间为4-10h，更优选为4.5-6h。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中的水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：将水钴矿与燃料粒还原剂煅烧，煅烧后的物料冷却、加水、再加入酸进行搅拌浸出：本发明将整个过程分开，使用一种更加环保的还原剂-燃料粒，这种燃料粒是由植物材料破碎压制而成。由于燃料粒是植物材料做成的，因此在使用过程中，不会产生有毒有害气体，具有环境友好性。酸浸出钴的过程不用加温，在室温下进行即可，并且也不用添加除硫酸以外的其他化学试剂，因此也不会产生二氧化硫和含酸的水蒸汽等有毒有害气体。通过该方法，钴的浸出率高达99％以上，铜的浸出率为高达98％以上。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
一种水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
将水钴矿与燃料粒还原剂煅烧，煅烧后的物料冷却、加水、再加入酸进行搅拌浸出；
所述燃料粒是由植物材料制备而成。
本发明采用一种更环保的还原剂-燃料粒。由于燃料粒是植物材料破碎压制而成的，因此在使用过程中，不会产生有毒有害气体，具有环境友好性。并且酸浸出钴的过程不加温，在室温下进行即可，也不用添加其他化学试剂，因此不会产生二氧化硫和含酸的水蒸汽等有毒有害气体。通过该方法，钴的浸出率高达99％以上，铜的浸出率为高达98％以上。
优选地，所述水钴矿的浸出方法包括以下步骤：
(a)分别研磨燃料粒还原剂和水钴矿，再将研磨好的燃料粒还原剂和水钴矿混合；
(b)将步骤(a)中的燃料粒还原剂和水钴矿的混合物进行煅烧；
(c)将步骤(b)中煅烧后的物料冷却，加入水，再加入酸进行搅拌浸出。
优选地，所述植物材料包括桔杆和木材中的一种或两种的组合；
优选地，所述秸秆包括玉米秸秆、高粱秸秆和小麦秸秆中的至少一种；
优选地，所述木材包括杉木、松木和杂木中的至少一种。
本发明采用桔杆和木材中的一种或两种的组合作为还原剂更具有环保性，在保证效果的同时，从经济性角度考虑，本发明优选使用玉米秸秆、高粱秸秆和小麦秸秆及杉木、松木和杂木等常见木材的边角料作为燃料粒。
优选地，在步骤(a)中，所述燃料粒还原剂的研磨粒度不小于80目，优选为80-150目；
燃料粒还原剂的研磨粒度典型但非限制性的例如为80目、90目、100目、110目、120目、130目、140目或150目。
优选地，所述水钴矿的研磨粒度不小于80目，更优选为80-150目
水钴矿的研磨粒度典型但非限制性的例如为80目、90目、100目、110目、120目、130目、140目或150目。
燃料粒还原剂的研磨粒度和水钴矿的研磨粒度均不能低于80目，通过进一步研磨燃料粒还原剂和水钴矿，即燃料粒还原剂的研磨粒度为80-150目，水钴矿的研磨粒度为80-150目，使燃料粒还原剂和水钴矿能够更好的接触，增加反应速率，有利于反应的进行。
优选地，在步骤(a)中，所述燃料粒还原剂与所述水钴矿中钴金属量的重量比为0.8-1.4：1；
燃料粒还原剂与所述水钴矿中钴金属量的重量比典型但非限制性的例如为0.8：1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1或1.4:1。
优选地，在步骤(a)中，所述燃烧粒还原剂与所述水钴矿中钴金属量的重量比为1-1.2:1。
通过进一步优选燃烧粒还原剂与所述水钴矿中钴金属量的重量比，既能保证反应效果，又能节省材料。
优选地，在步骤(b)中，所述煅烧的温度为280-450℃，所述煅烧的时间为0.5-2.5h。
煅烧的温度典型但非限制性的例如为280℃、300℃、320℃、350℃、370℃、400℃、420℃或450℃。
优选地，所述煅烧的温度为300-400℃，所述煅烧的时间为1-1.5h。
本发明中的燃烧粒还原剂与所述水钴矿在280-450℃下煅烧0.5-2h即可完成对高价钴的还原过程。通过进一步优选煅烧温度和时间，在保证还原效果的前提下，可以节约时间。
优选地，在步骤(c)中，所述煅烧后的物料与水的固液比为1:2-6，优选为1:2.5-4。
煅烧后的物料与水的固液比典型但非限制性的例如为1:2、1:3、1:4、1:5或1：6。
优选地，在步骤(c)中，所述酸与钴金属的重量比为2.5-5：1，优选为3-4:1；
酸与钴金属的重量比典型但非限制性的例如为2.5：1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1。
优选地，所述酸包括硫酸。
优选地，在步骤(c)中，所述搅拌浸出过程的温度为室温，优选地，所述搅拌浸出过程的温度为20-25℃；
本发明的酸浸出钴的过程是在室温下进行的，不需要加热，也不加除硫酸以外的其它化学试剂，可以有效地避免二氧化硫和含酸水蒸汽等有毒有害气体的逸出，因此整个过程能有效地规避对环境的污染。
搅拌浸出过程的温度典型但非限制性的例如为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或25℃。
优选地，所述搅拌浸出的时间为4-10h，更优选为4.5-6h。
搅拌浸出的时间典型但非限制性的例如为4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h。
在一种优选地实施方案中，水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(a)分别将燃料粒还原剂和水钴矿用球磨机磨碎至80-150目；
(b)将磨好的燃料粒还原剂与水钴矿按燃料粒与钴金属量的重量为0.8-1.4：1的比例混合均匀；
(c)将混合好的物料放入密闭煅烧炉中，在300-450℃的温度下煅烧0.5-2h，降温后取出；
(d)将煅烧好的物料加入反应器中，按固液比为1:2-6的比例加入水，再按硫酸:钴金属量为2.5-5：1的比例加入硫酸，常温下搅拌浸出4-10h。
下面结合具体的实施例和对比例，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(a)将研磨好的140目的水钴矿100g与研磨好的140目的燃料粒还原剂10g混合均匀；
(b)将步骤(a)中的混合物料放入密闭的煅烧炉中，350℃下煅烧1.5h，待冷却到室温后取出；
(c)将步骤(c)中煅烧好的物料放入烧杯中，加入400ml水，再加入20ml浓硫酸，浸出4.5h，固液分离后，进行分析检测。
所述燃料粒是由桦木和玉米秸秆的边角料破碎压制而成的。
实施例2
一种水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(a)将研磨好的150目的水钴矿100g与研磨好的150目的燃料粒还原剂12g混合均匀；
(b)将步骤(a)中的混合物料放入密闭的煅烧炉中，300℃下煅烧1.5h，待冷却到室温后取出；
(c)将步骤(c)中煅烧好的物料放入烧杯中，加入350ml水，再加入25ml浓硫酸，浸出5h，固液分离后，进行分析检测。
所述燃料粒是由玉米秸秆、小麦秸秆和椴木的边角料破碎压制而成的。
实施例3
一种水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(a)将研磨好的120目的水钴矿100g与研磨好的120目的燃料粒还原剂8g混合均匀；
(b)将步骤(a)中的混合物料放入密闭的煅烧炉中，400℃下煅烧2h，待冷却到室温后取出；
(c)将步骤(c)中煅烧好的物料放入烧杯中，加入450ml水，再加入22ml浓硫酸，浸出6h，固液分离后，进行分析检测。
所述燃料粒是由玉米秸秆、桦木和椴木的边角料破碎压制而成的。
实施例4
一种水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(a)将研磨好的110目的水钴矿100g与研磨好的140目的燃料粒还原剂15g混合均匀；
(b)将步骤(a)中的混合物料放入密闭的煅烧炉中，280℃下煅烧1.5h，待冷却到室温后取出；
(c)将步骤(c)中煅烧好的物料放入烧杯中，加入690ml水，再加入30ml浓硫酸，浸出10h，固液分离后，进行分析检测。
所述燃料粒是由桦木和玉米秸秆的边角料破碎压制而成的。
实施例5
一种水钴矿的浸出方法，包括以下步骤：
(a)将研磨好的80目的水钴矿100g与研磨好的80目的燃料粒还原剂10g混合均匀；
(b)将步骤(a)中的混合物料放入密闭的煅烧炉中，450℃下煅烧2.5h，待冷却到室温后取出；
(c)将步骤(c)中煅烧好的物料放入烧杯中，加入220ml水，再加入18ml浓硫酸，浸出4h，固液分离后，进行分析检测。
所述燃料粒是由玉米秸秆、樟木和桦木的边角料破碎压制而成的。
对比例1
一种水钴矿的浸出方法，除水钴矿和燃料粒还原剂的研磨粒度为50目以外，其他操作步骤与实施例2相同。
对比例2
一种水钴矿的浸出方法，除煅烧温度为200℃以外，其他操作步骤与实施例2相同。
对比例3
一种水钴矿的浸出方法，除浸出时间为2h以外，其他操作步骤与实施例2相同。
试验例
将实施例1-5和对比例1-3进行钴的浸出和铜的浸出检测，检测结果如表一所示。
表一 实施例和对比例的钴的浸出率和铜的浸出率的检测结果
由表一可知，实施例1-5通过将水钴矿与燃料粒还原剂煅烧，煅烧后的物料冷却、加水、再加入酸进行搅拌浸出，钴的浸出率高达99％以上，铜的的浸出率高达98％以上。该方法采用燃料粒作为还原剂，由于燃料粒的主要成分是碳氢化合物，在对高价钴还原的过程中，产物是二价钴、二氧化碳和水，不会产生有毒有害气体；同时由于是在常温下浸出，不加除硫酸以外的其它化学试剂，可以有效地避免二氧化硫和含酸水蒸汽等有毒有害气体的逸出，因此整个过程能有效地规避对环境的污染。
对比例1中水钴矿的浸出方法，除水钴矿和燃料粒还原剂的研磨粒度为50目以外，其他操作步骤与实施例2相同，对比例1中水钴矿和燃料粒还原剂的研磨粒度均不在本发明要保护的范围之内，钴的浸出率和铜的浸出率较低。由此可知，研磨粒度在本发明要保护的范围之内才可以得到较高浸出率的钴和铜。
对比例2中的煅烧温度不在本发明要保护的范围内，钴的浸出率和铜的的浸出率较低，对比例3中水钴矿的浸出方法，浸出时间为2h，不在本发明要保护的范围内，钴的浸出率和铜的浸出率较低。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种水钴矿的浸出方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水钴矿与燃料粒还原剂煅烧，煅烧后的物料冷却、加水、再加入酸进行搅拌浸出；
所述燃料粒是由植物材料制备而成。
2.根据权利要求1所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，所述水钴矿的浸出方法包括以下步骤：
(a)分别研磨燃料粒还原剂和水钴矿，再将研磨好的燃料粒还原剂和水钴矿混合；
(b)将步骤(a)中的燃料粒还原剂和水钴矿的混合物进行煅烧；
(c)将步骤(b)中煅烧后的物料冷却，加入水，再加入酸进行搅拌浸出。
3.根据权利要求1所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，所述植物材料包括桔杆和木材中的一种或两种的组合；
优选地，所述秸秆包括玉米秸秆、高粱秸秆和小麦秸秆中的至少一种；
优选地，所述木材包括杉木、松木和杂木中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述燃料粒还原剂的研磨粒度不小于80目，优选为80-150目；
优选地，所述水钴矿的研磨粒度不小于80目，更优选为80-150目。
5.根据权利要求2所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述燃料粒还原剂与所述水钴矿中钴金属的重量比为0.8-1.4：1。
6.根据权利要求5所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述燃烧粒还原剂与所述水钴矿中钴金属的重量比为1-1.2:1。
7.根据权利要求2所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述煅烧的温度为280-450℃，所述煅烧的时间为0.5-2.5h；
优选地，所述煅烧的温度为300-400℃，所述煅烧的时间为1-1.5h。
8.根据权利要求2所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述煅烧后的物料与水的固液比为1:2-6，优选为1:2.5-4。
9.根据权利要求2所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述酸与钴金属的重量比为2.5-5：1，优选为3-4:1；
优选地，所述酸包括硫酸。
10.根据权利要求2所述的水钴矿的浸出方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述搅拌浸出过程的温度为室温，优选地，所述搅拌浸出过程的温度为20-25℃；
优选地，所述搅拌浸出的时间为4-10h，更优选为4.5-6h。
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