CN109371242A - 一种从锌粉净化渣中回收钴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，该方法是将锌粉净化渣通过湿法球磨得到浆料；浆料采用磁选分离，磁性成分即为富钴渣，磁选尾渣返回炼锌系统回收锌，由此实现锌粉净化渣的高效利用，该方法具有工艺简单、无”三废”产生、有价金属利用率高等优点，具有较好的产业化应用前景。

Description

一种从锌粉净化渣中回收钴的方法

技术领域

本发明涉及一种锌粉净化渣资源化利用方法，特别涉及从锌粉净化渣中回收钴的方法，属于有色金属冶金领域。

背景技术

钴是湿法炼锌系统中最具经济价值的伴生元素之一。钴在浸出时，进入浸出液中，随后在硫酸锌溶液净化除杂时，以锌粉净化渣形式产出。锌粉净化渣通常含锌高达55％以上，钴含量较低，仅为0.1～0.3％，不具备经济价值。且由于钴含量相对炼锌原料中钴高很多，若直接作为湿法炼锌原料使用，会导致生产系统中钴的浓度迅速升高，使得净化作业负担过。当前，锌粉置换渣主要采用酸浸-锌粉置换工艺来处理，采用这一工艺，可获得钴含量为1～2％的钴渣，但锌粉耗量极大，且所得钴渣品位仍然较低，经济价值不高，这使得湿法炼锌厂的钴回收系统一直处于一个极其尴尬的局面。此外，有部分企业采用回转窑还原挥发工艺处理锌粉净化渣，这一方法可回收锌，但钴则进入窑渣中，全部损失，未进行钴的回收，导致资源被白白浪费。因而，如何实现锌粉净化渣的高效利用一直是湿法炼锌行业的一大热点。

发明内容

针对现有技术中锌粉净化渣资源化利用率低，造成资源浪费的缺陷，本发明的目的是在于提供一种利用球磨结合磁选工艺实现锌粉净化渣中钴与锌有效分离的方法，该方法操作简单、钴回收率高、成本低，有利于大规模推广应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，该方法是将锌粉净化渣通过湿法球磨得到浆料；浆料采用磁选分离，磁性成分即为富钴渣，磁选尾渣返回炼锌系统。

优选的方案，所述湿法球磨的条件为：磨球、水和锌粉净化渣的质量比为：(5～20):(4～8):1；温度低于65℃，球磨转速高于400rpm，球磨时间为45～90min。本发明的球磨条件控制是实现锌粉净化渣中钴剥离的关键，选择合适的球磨条件，不但有利于钴有效剥离实现与锌等其他金属的分离，而且可以将钴颗粒控制在适当粒度，有利于后续磁选分离。本发明采用湿法球磨，且控制球磨过程的温度低于65℃，主要是防止金属钴被氧化而磁性减弱，导致磁选效果变差。锌粉净化渣本身是锌通过置换反应获得的高活性钴，而一般的磨矿处理过程很容易使其氧化，而湿法球磨过程中通过水隔绝空气，且通过控制低温环境以降低钴氧化，从而达到保证钴的磁选分离成为可能。

较优选的方案，磨球、水和锌粉净化渣的质量比为：(15～18):(5～7):1。

较优选的方案，球磨转速为450rpm～750rpm。

较优选的方案，球磨时间为60～80min。

较优选的方案，所述磨球的直径为1～3mm。

优选的方案，所述磁选分离过程中采用的磁场强度不低于8000Oe。且磁场强度越高，钴回收率越高。

优选的方案，所述磁选分离过程采用两级梯级分选工艺：先在高磁场下进行分选，获得初级富钴渣和尾渣，尾渣直接返回炼锌系统，初级富钴渣则在弱磁场下进行二次分选，得到贫钴渣和高钴渣，贫钴渣返回球磨阶段处理，而磁性部分即为高钴渣。两级梯级分选工艺主要针对钴和锌结合较紧密，而湿法球磨过程中没有完全剥离的锌粉净化渣，其在一次球磨和磁选后，主要以贫钴渣形式存在，通过二次湿法球磨和磁选后，可以进一步提高钴渣产量。

较优选的方案，所述高磁场的强度不小于11000Oe；所述弱磁场的强度为8000Oe～10000Oe。

本发明的锌粉净化渣是硫酸锌溶液除杂过程中产物，在采用锌粉净化除杂过程中溶液中Co²⁺与金属锌粉发生置换反应，在锌粉颗粒表面沉积金属钴，而金属钴通常以夹杂或粘附形式与锌结合，两者难以分离。虽然金属钴与锌、镉、铜等金属之间存在一些物理性质差异，如金属钴具有明显的磁性，而锌、镉、铜等没有磁性，但是由于钴与锌结合较好，钴与其它金属以夹杂、包裹等形式结合在一起，无法直接采用磁选技术来实现分离钴与锌等其它金属元素。而本发明申请技术方案采用机械球磨方法，通过控制球磨工艺条件来实现钴与其他金属的物理解离，通过球磨分散作用，使得钴从锌粉颗粒表面分离，形成单独的磁性较高的高钴颗粒，然后再采用磁选技术回收，从而获得钴品位较高的钴渣。

本发明提出的从锌粉净化渣中回收钴的方法，包括下述具体步骤：

步骤一：

将磨球、锌粉净化渣和水按照磨球、水和锌粉净化渣的质量比(15～18):(5～7):1加入到球磨机中，开启磨机和冷却水，控制磨机转速高于400rpm，物料温度不高于65℃，球磨60～90min，即可卸料，进行球料分离。

步骤二：

将上述步骤所得磨料加入到磁选机中进行磁选，控制磁场强度高于8000Oe，所得磁选渣即为富钴渣，磁选尾渣则可作为炼锌用料使用。

本发明利用机械球磨对锌粉净化渣进行物理解离，使得钴与其它金属元素初步分离，然后，利用金属钴具有可磁化的特点，采用磁选的方法彻底分离钴与其它金属元素，从而获得钴品位较高的富钴渣，而磁选尾渣则可直接作为炼锌原料使用。

现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)本发明的技术方案操作简单、成本低，易于实现产业化。

(2)本发明的技术方案实现整个钴与锌等金属的分离过程为物理过程，无需化学药剂消耗，不会引入新的杂质。

(3)本发明的技术方案对锌粉净化渣中钴回收率高，所得富钴渣品位较高，钴回收率可达82％以上，所得富钴渣品位较锌粉净化除钴渣高15倍以上，钴含量可达4～10％，具有较好的经济价值。

(4)本发明环境友好，无废气、废水、废渣产生。

附图说明

图1为从锌粉净化渣中回收钴的工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。

实施例1：

在球磨罐中先后加入15kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn56.47％,Co:0.24％)和5kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为450rpm，磨腔温度小于40℃，球磨分散50min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为14000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为5.2％的富钴渣，钴回收率可达91.6％左右。

对比例1

在混合桶中先后加入15kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn56.47％,Co:0.24％)和5kg水，然后开启搅拌，将混合均匀的料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为14000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为0.47％的钴渣，钴回收率可达32.5％左右。

对比例1与实施例1不同之处在于，实施例1采用球磨对净化渣先进行球磨分散再磁选分离，而对比例1直接进行磁选分离，但两者效果截然不同。由于未对锌粉净化渣进行球磨处理，导致含钴组份未与非钴组份解离，这使得磁选分离效果变差，从而达不到钴分离和回收的目的。因此，为确保的钴与非钴组份的有效分离，首先应实现含钴组份的解离。

实施例2：

在球磨罐中先后加入18kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn56.47％,Co:0.24％)和6kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为600rpm，磨腔温度小于50℃，球磨分散80min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为18000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为4.3％的富钴渣，钴回收率可达97.2％左右。

对比例2：

在球磨罐中先后加入18kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn56.47％,Co:0.24％)和6kg水，然后密封球磨罐，开启磨机，关闭冷却水阀门，控制磨机转速为600rpm，球磨分散80min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为18000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为1.5％的富钴渣，钴回收率可达62.7％左右。

对比例2与实施例2不同之处在于，实施例1采用球磨过程进行了冷却，而对比例2未进行冷却，两种操作条件下钴的回收情况有显著差别。由于对比例2球磨过程未进行冷却，这使得锌粉净化渣料浆受机械球磨作用迅速升温。导料浆温度升高，锌粉净化渣中的金属钴被氧化为氧化钴，而氧化钴没有磁性，这使得磁选分离效果变差，从而降低了钴的回收。因此，为确保钴的有效磁选分离，应尽量确保钴以金属态存在，避免其被氧化。

实施例3：

在球磨罐中先后加入12kg 3mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn56.47％,Co:0.24％)和7.5kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为450rpm，磨腔温度小于60℃，球磨分散45min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为10000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为7.4％的富钴渣，钴回收率可达83.2％左右。

实施例4：

在球磨罐中先后加入15kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn56.47％,Co:0.24％)和5kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为600rpm，磨腔温度小于35℃，球磨分散75min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为12000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为6.2％的富钴渣，钴回收率可达96.5％左右。

实施例5：

在球磨罐中先后加入9kg 3mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn56.47％,Co:0.24％)和7kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为750rpm，磨腔温度小于55℃，球磨分散80min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为16000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为7.2％的富钴渣，钴回收率可达82.5％左右。

实施例6：

在球磨罐中先后加入15kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn54.85％,Co:0.35％)和6kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为700rpm，磨腔温度小于40℃，球磨分散70min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为17000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为5.6％的富钴渣，钴回收率可达96.8％左右。

实施例7：

在球磨罐中先后加入12kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn54.85％,Co:0.35％)和4kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为500rpm，磨腔温度小于50℃，球磨分散50min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为9000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为9.53％的富钴渣，钴回收率可达84.12％左右。

实施例8：

在球磨罐中先后加入10kg 3mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn55.17％,Co:0.15％)和7.5kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为600rpm，磨腔温度小于50℃，球磨分散60min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为11000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为3.6％的富钴渣，钴回收率可达82.8％左右。将所得富钴渣进行二次磁选，控制磁场强度为8500Oe，可得到钴品位为6.85％的高钴渣和钴品位为0.67％的贫钴渣。低钴渣可返回球磨进行进一步分选。

实施例9：

在球磨罐中先后加入15kg 2mm磨球、1kg锌粉净化渣(Zn55.17％,Co:0.15％)和6kg水，然后密封球磨罐，开启磨机和冷却水，控制磨机转速为700rpm，磨腔温度小于30℃，球磨分散80min后，结束球磨并用过筛分离球料。将所得料浆加入到磁选机中进行分选，控制磁场强度为16000Oe，磁选结束后，收集磁性物料，即可得到钴品位为2.3％的富钴渣，钴回收率可达96.2％左右。

Claims (9)

1.一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：将锌粉净化渣通过湿法球磨得到浆料；浆料采用磁选分离，磁性成分即为富钴渣，磁选尾渣返回炼锌系统。

2.根据权利要求1所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：所述湿法球磨的条件为：磨球、水和锌粉净化渣的质量比为：(5～20):(4～8):1；温度低于65℃，球磨转速高于400rpm，球磨时间为45～90min。

3.根据权利要求2所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：磨球、水和锌粉净化渣的质量比为：(15～18):(5～7):1。

4.根据权利要求2所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：球磨转速为450rpm～750rpm。

5.根据权利要求2所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：球磨时间为60～80min。

6.根据权利要求2所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：所述磨球的直径为1～3mm。

7.根据权利要求1所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：所述磁选分离过程中采用的磁场强度不低于8000Oe。

8.根据权利要求1所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：所述磁选分离过程采用两级梯级分选工艺：先在高磁场下进行分选，获得初级富钴渣和尾渣，尾渣直接返回炼锌系统，初级富钴渣则在弱磁场下进行二次分选，得到贫钴渣和高钴渣，贫钴渣返回球磨阶段处理，而磁性部分即为高钴渣。

9.根据权利要求8所述的一种从锌粉净化渣中回收钴的方法，其特征在于：所述高磁场的强度不小于11000Oe；所述弱磁场的强度为8000Oe～10000Oe。