CN109518007B - 通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及火法冶金技术领域，提供了一种通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法，将还原电炉生产的高温钴冰铜转移至高温磁选装置；控制降温幅度，在1150‑1250℃对所述熔体施加800～1000奥斯特的外加磁场，使钴铁合金析出长大并沉降；将析出的钴铁合金和硫化亚铜液相分离得到钴铁合金成品。本发明通过对高温钴冰铜外加电磁力，利用钴冰铜中钴铁合金与硫化相的结晶温度、比重及磁感应强度的差异，达到提高钴金属转化率并实现钴铁合金与其它硫化相高效分离的目的；本发明改进了现有钴冰铜缓冷后再磨矿磁选的生产工艺，提高金属转化率、减低磨矿能耗，大大提高钴、铜分离效率；工艺流程短、节约成本、具有广阔应用前景。

Description

通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法
技术领域
本发明涉及火法冶金技术领域，特别涉及一种通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法。
背景技术
钴是一种具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等优点的金属，主要应用于电子与航空科技方面。钴在地壳中的丰度较低，独立的钴矿物资源相对匮乏，在中国，钴产量的30％～40％来自铜镍硫化矿的综合回收。在铜镍硫化矿转炉吹炼过程中70％的钴进入转炉渣中。因此高效综合回收转炉渣中的钴，对缓解钴资源不足具有很大意义。
目前国内外从转炉渣中回收钴的方法主要分为火法冶炼+湿法浸出工艺和全湿法浸出工艺两种。其中还原硫化熔炼是主要的火法处理方式之一，主要用于铜镍转炉渣的贫化处理，此方法以碳为还原剂的同时，再加入硫化剂，在高温条件下，使转炉渣中铜以硫化物，钴以合金形式富集在钴冰铜中。还原硫化熔炼获得的钴冰铜一般也有两种处理工艺，一种是“直接选择性浸出钴镍”；另一种是“钴冰铜缓冷—磁选分离钴镍与铜—选择性浸出钴镍”。与直接浸出工艺相比，预先磁选再浸出工艺的突出优点是，减少浸出工艺的处理量，降低浸出药剂消耗量。而在实际生产中，缓冷钴冰铜的磁选分离效果往往不理想。传统钴冰铜缓冷工艺中存在钴铁合金金属转化率低，尤其是钴冰铜包中心部位由于硫的偏析，容易生成钴铁硫化相，且钴铁合金析出晶粒较小，导致铜钴分离效果差，同时还存在高温熔融钴冰铜缓冷过程中热量的白白损失，缓冷后钴冰铜磨矿能耗大，生产成本高等弊端。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，利用钴冰铜中钴铁合金结晶温度相对高，并具有磁性特征，提供了一种通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法，促进高温钴冰铜熔体中钴铁合金析出长大，减少缓冷时间，提高金属转化率，以及减少缓冷钴冰铜破碎、磨矿能耗的技术，充分利用了还原电炉生产的钴冰铜具有的高温性质，提高了生产效率，节约了生产成本。
本发明的技术方案如下：
一种通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法，所述方法将还原电炉生产的高温钴冰铜(一般温度为1300℃)转移至高温磁选装置；对所述熔体施加800～1000奥斯特的外加磁场，使钴铁合金析出长大并沉降；将析出的钴铁合金和硫化亚铜液相分离得到钴铁合金成品。
进一步的，具体包括如下步骤：
步骤一、根据钴冰铜中钴铁合金的成分确定钴铁合金结晶温度，确保该温度下钴铁合金结晶，而其它冰铜相(硫化亚铜)仍为液态；
步骤二、确定外加磁场的强度大小和外加磁场施加时间，确保钴铁合金析出长大沉淀；
步骤三、将已经分离出钴铁合金的硫化亚铜液相通过炉体倾转倒出，留下结晶的钴铁合金；
步骤四、将步骤三得到的钴铁合金和剩余硫化亚铜通过电磁加热，重复步骤二、步骤三，使得钴铁合金与硫化亚铜充分分离，得到钴铁合金成品。
进一步的，步骤一中，当钴铁合金中钴成分含量占35～40％时，控制钴冰铜温度在1150℃～1250℃。
进一步的，步骤二中，外加磁场的施加时间为0.5-2小时。
进一步的，步骤三中，通过炉体倾转倒出的硫化亚铜液相导入铜吹炼系统。
进一步的，步骤四中，重复步骤二、步骤三的次数为1-3次。
进一步的，步骤四中，电磁加热的温度为1300℃，在电磁加热时伴随搅拌。
本发明的有益效果为：通过对高温钴冰铜外加电磁力，利用钴冰铜中钴铁合金与硫化相的结晶温度差异、比重差异及磁感应强度的差异，达到提高钴金属转化率并实现钴铁合金与其它硫化相高效分离的目的；得到的钴铁合金可以直接作为产品出售，也可以进一步分离提钴；工艺流程短、铜钴分离效率高、节约成本、具有广阔的应用前景。
附图说明
图1所示为本发明中高温钴冰铜熔体外加磁场诱导分离钴铁合金原理图。
图2所示为本发明实施例一种通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
高温钴冰铜熔体外加磁场诱导分离钴铁合金原理如图1所示：
钴冰铜中钴铁合金与硫化亚铜的结晶温度及磁感应强度均存在差异，在适当温度及外加磁场的磁力作用下，原本均匀分布于液相冰铜(硫化亚铜)的钴铁合金粒子由于结晶温度高而首先结晶，并在磁力作用及自身重力作用向炉体下部移动(图1-a)，并最终沉积于炉体下部(图1-b)。
外加磁场的施加时间如果过短，钴铁合金粒子与液相冰铜的分离效果不佳；如果施加时间过长，会降低效率，也不必要。经过试验反复验证，磁场施加时间以0.5-2小时为佳。
如图2所示，本发明实施例一种通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法，实验室将钴冰铜加热为熔体；对所述熔体施加800～1000奥斯特的外加磁场，使钴铁合金析出长大并沉降；将析出的钴铁合金和硫化亚铜液相分离得到钴铁合金成品。
优选的，具体包括如下步骤：
步骤一、根据钴冰铜中钴铁合金的成分确定加热温度，将钴冰铜加热为熔体；
步骤二、确定外加磁场的强度大小和外加磁场施加时间，确保钴铁合金析出长大沉淀；
步骤三、将已经分离出钴铁合金的硫化亚铜液相通过炉体倾转倒出，留下结晶的钴铁合金；
步骤四、将步骤三得到的钴铁合金和剩余硫化亚铜通过电磁加热，重复步骤二、步骤三，使得钴铁合金与硫化亚铜充分分离，得到钴铁合金成品。
优选的，步骤一中，当钴铁合金中钴成分含量占35～40％时，加热并控制钴冰铜温度在1150℃～1250℃。
优选的，步骤二中，外加磁场的施加时间为0.5-2小时。
优选的，步骤三中，通过炉体倾转倒出的硫化亚铜液相导入铜吹炼系统。
优选的，步骤四中，重复步骤二、步骤三的次数为1-3次。
优选的，步骤四中，电磁加热的温度为1300℃，在电磁加热时伴随搅拌。
实施例1
实验用钴冰铜来自赞比亚谦比西冶炼厂，钴冰铜含Cu52.47％，含Co3.48％，含Fe20.19％，含S22.72％，钴冰铜氮气保护熔化至1300℃，保温1h，然后以两种方案分离钴铜，一种方案是传统缓冷方案，即以3℃/min的降温速度缓冷，缓冷后钴冰铜经破碎、磨矿至细度为-0.074mm占85％后湿式磁选，获得钴精矿钴品位8.30％，含Cu35.72％，钴回收率55.00％，这与现场钴的回收指标基本相当。另一种方案是在1200℃下外加800奥斯特磁场强度高温磁选，1h后倾转炉体分离钴铜，获得钴精矿钴品位22.60％，含Cu15.38％，钴回收率75.42％。采用本发明中的方案提取钴铁合金，钴的品位及回收率均有很大幅度的提高。
实施例2
实验用钴冰铜来自赞比亚谦比西冶炼厂，钴冰铜含Cu45.64％，含Co6.13％，含Fe20.19％，含S27.18％，钴冰铜氮气保护熔化至1300℃，保温1h，然后以两种方案分离钴铜，一种方案是传统缓冷方案，即以3℃/min的降温速度缓冷，缓冷后钴冰铜经破碎、磨矿至细度为-0.074mm占85％后湿式磁选，获得钴精矿钴品位10.03％，含Cu33.08％，钴回收率58.33％。另一种方案是在1250℃下外加800奥斯特磁场强度高温磁选，1h后倾转炉体分离钴铜，获得钴精矿钴品位23.45％，含Cu13.46％，钴回收率76.17％。
本发明方法通过对高温钴冰铜外加电磁力，利用钴冰铜中钴铁合金与硫化相的结晶温度差异、比重差异及磁感应强度的差异，达到提高钴金属转化率并实现钴铁合金与其它硫化相高效分离的目的。本发明方法改进了现有钴冰铜缓冷后再磨矿磁选的生产工艺，提高金属转化率、减低磨矿能耗，大大提高钴、铜分离效率。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (5)

1.一种通过外加磁场诱导从钴冰铜熔体中提取钴铁合金的方法，其特征在于，将还原电炉生产的高温钴冰铜转移至高温磁选装置；对所述熔体施加800~1000奥斯特的外加磁场，使钴铁合金析出长大并沉降；将析出的钴铁合金和硫化亚铜液相分离得到钴铁合金成品；
所述方法具体包括如下步骤：
步骤一、根据钴冰铜中钴铁合金的成分确定钴铁合金结晶温度，确保该温度下钴铁合金结晶，而冰铜相仍为液态；当钴铁合金中钴成分含量占35~40%时，控制钴冰铜温度在1150℃~1250℃；
步骤二、确定外加磁场施加时间，施加外加磁场，确保钴铁合金析出长大沉淀；
步骤三、将已经分离出钴铁合金的硫化亚铜液相通过炉体倾转倒出，留下结晶的钴铁合金；
步骤四、将步骤三得到的钴铁合金和剩余硫化亚铜通过电磁加热，重复步骤二、步骤三，使得钴铁合金与硫化亚铜充分分离，得到钴铁合金成品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，外加磁场的施加时间为0.5-2小时。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，通过炉体倾转倒出的硫化亚铜液相导入铜吹炼系统。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤四中，重复步骤二、步骤三的次数为1-3次。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤四中，电磁加热的温度为1300℃，在电磁加热时伴随搅拌。
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