CN110564950A - 一种铜钴混合矿精炼方法 - Google Patents

一种铜钴混合矿精炼方法 Download PDF

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Abstract

一种铜钴混合矿精炼方法,涉及一种氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿的精炼方法。其特征在于其处理过程的步骤包括:将铜钴混合矿进行氧化焙烧;将氧化焙烧后进行酸浸出;将浸出液过滤后,进行除铁工序;将除铁工序后的浸出液加热,鼓风氧化;同时加入氧化钙进行中和除铁;中和除铁后液用于配制电积液;进行铜电积过程;铜电积过程中,阴极产物为电积铜,阳极产物为硫酸。本发明的方法的特点是铜以电积铜开路,钴以硫酸钴结晶开路;电积产生的硫酸进入阳极液后,部分随阳极液返浸出回用,部分随结晶母液与阳极液返配液工序回用;全流程铜处理无酸耗,无新杂质离子引入;流程短、成本低,体系无杂质离子引入、无废水外排,是一种绿色环保的铜钴混合矿精炼工艺方法。

Description

一种铜钴混合矿精炼方法
技术领域
一种铜钴混合矿精炼方法,涉及一种氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿的精炼方法。
背景技术
铜钴矿按矿石种类可分为氧化矿和硫化矿两种。
目前,氧化矿处理工艺有火法熔炼+湿法浸出和全湿法浸出。其中,火法熔炼+湿法浸出工艺先将矿石火法熔炼成铜钴合金,再进行湿法酸浸;全湿法浸出工艺先将铜钴氧化矿原矿常压酸浸,然后酸浸液萃取分离铜,最后萃余液沉氢氧化钴,两种工艺都已在工业生产实际中成功应用。
而针对硫化矿,据调查,工业生产中未有成功实施的案例。硫化矿处理工艺理论研究中多采用火法焙烧+湿法浸出和加压氧化酸浸。其中,火法焙烧+湿法浸出工艺先将硫化相氧化焙烧为氧化相,然后氧化相酸浸后萃取分铜,最后萃余液沉氢氧化钴;加压氧化酸浸则通过高温氧化,使硫化相中的硫直接氧化成硫酸根离子,即硫化相转化为硫酸盐进入浸出液,然后浸出液萃取分铜,最后萃余液沉氢氧化钴。
非洲铜钴资源丰富,随着矿产资源勘探技术的发展,在非洲新发现一批铜钴矿山,且大部分铜钴矿多数属于混合相矿山,即氧化矿与硫化矿共存,其特点是浅部以氧化矿为主,深部以硫化矿为主。针对此类铜钴混合矿物,若采用氧化矿处理工艺,即采用火法熔炼+湿法浸出时,硫化相与氧化矿火法熔炼机理不同,难以同步处理;采用全湿法浸出工艺时,常压下硫化铜相与酸不反应,金属回收率低。若采用硫化矿处理工艺时,即采用火法焙烧+湿法浸出或加压氧化酸浸的方法,矿物中的硫全部转化为硫酸根离子,最后产生大量外排高浓度硫酸盐废水,且加压运行成本高,环保与经济效益不可行。同时,随着开采深度的增加,混合矿中氧化相与硫化相的比例也发生变化,影响工艺流程的选择和生产线的建设。因此,目前此种铜钴混合矿还未有工业生产成功应用的案例。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足,提供一种能有效克服传统工艺处理铜钴混合矿时存在金属回收率低、外排废水量大、工艺成本高,且工艺指标受物相变化影响的不足,提供一种工艺流程短、运行成本低、无废水外排的铜钴混合矿精炼方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铜钴混合矿精炼方法,所述混合矿为氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿,其特征在于其处理过程的步骤包括:
(1)将铜钴混合矿进行氧化焙烧;
(2)将氧化焙烧后进行酸浸出;
(3)将浸出液过滤后,进行除铁工序;滤渣为浸出渣,洗涤后进入尾矿坝,洗水返回步骤(2)酸浸出;
(4)将除铁工序后的浸出液加热,鼓风氧化;同时加入氧化钙进行中和除铁;
(5)中和除铁后液用于配制电积液;
(6)进行铜电积过程;铜电积过程中,阴极产物为电积铜,阳极产物为硫酸。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于铜电积过程中产生的阳极液部分返回步骤(2)的酸浸过程,部分进入蒸发结晶工序,进行硫酸钴结晶。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于所述的铜钴混合矿的典型成份为(重量%)为:Cu 15~27、Co 3~7、Fe 1~2、S 8~20,该混合矿中,主要有价金属为铜、钴,且铜钴以硫化相和氧化相共存,主要物相为硫化铜(CuS)、硫化钴(CoS)、氧化铜(CoO)、氧化钴(CoO)相,硅含量7%~22%。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(1)是在700~750℃温度下,进行鼓风氧化焙烧2~5h。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(2)是以阳极液、濨渣洗水、硫酸配制浸出前液,浸出焙烧后的氧化物产物,浸出温度60~80℃,浸出液固比3~5:1,反应时间4~6h,终点pH为1.5~2.0。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(3)是将浸出液加热至60~80℃后,鼓风氧化4~6h,同时加入氧化钙进行中和除铁,控制终点pH为3.0~3.5。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(4)除铁后液与硫酸钴结晶母液混合配制电积新液。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(5)的铜电积过程中,电流密度设定250A/m2,阳极液含铜25g/L。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于铜电积过程中产生的阳极液15%-20%返回步骤(2)的酸浸过程,10%-15%进入蒸发结晶工序,进行硫酸钴结晶,控制钴结晶率为50%-70%。
本发明的一种铜钴混合矿精炼方法,通过氧化焙烧使混合矿中的硫化相转化为氧化相;焙烧产物浸出后的浸出液采用氧化钙中和除铁,钙形成硫酸钙沉淀进入铁渣,同时溶液中杂质离子被吸附净化;除铁后液与结晶母液、部分阳极液配制电积新液以生产电积铜产品,形成铜开路;阳极液部分返浸出回用酸,部分蒸发结晶生产硫酸钴结晶,形成钴开路,结晶母液返配液工序;全工艺流程铜不耗酸,仅钴消耗硫酸;全工艺无高浓度硫酸盐废水外排。
本发明方法应用于铜钴混合矿处理,得到的产品为电积铜与硫酸钴结晶,铜品位99.6%;铁渣经洗涤后与浸出渣一起送至尾矿坝;工艺过程无高盐废水产生,新水用于渣洗涤与硫酸钴结晶洗涤,铁渣与浸出渣带走水量与新水量相等。本发明的优点是铜以电积铜开路,钴以硫酸钴结晶开路;全流程仅钴消耗酸,铜不消耗酸;采用氧化钙中和除铁,除铁过程无新杂质离子引入;流程短、成本低,体系无高盐废水外排,是一种绿色环保的铜钴混合矿精炼新工艺方法。
附图说明
图1为本发明方法的原则工艺流程图。
具体实施方式
一种铜钴混合矿精炼方法,其过程的依次步骤包括:
a)将铜钴混合矿于700~750℃,鼓风焙烧2~5h。
b)以阳极液、洗渣水、硫酸配制浸出前液,浸出焙烧后的氧化物产物,浸出温度60~80℃,浸出液固比3~5:1,反应时间4~6h,终点pH为1.5~2.0。浸出反应结束后,过滤,滤液为浸出液,进入后续除铁工序,滤渣为浸出渣,洗涤后进入尾矿坝,洗水返浸出。
c)浸出液加热至60~80℃后,鼓风氧化4~6h,同时加入氧化钙进行中和除铁,控制终点pH为3.0~3.5。除铁渣为氢氧化铁、硫酸钙的混合物,铁渣吸附夹带浸出液中的砷、铝、铬等杂质元素,本工艺除铁工艺过程中,除铁的同时达到溶液净化的目的。由于氧化钙与硫酸会生成硫酸钙沉淀进入铁渣,因此,基本无新离子引入体系。
c)除铁后液与结晶母液混合配制电积新液。
d)铜电积过程中,电流密度设定250A/m2,阳极液含铜25g/L,电积铜含铜99.6%。
e)铜电积过程中,阴极产物为电积铜,阳极产物为硫酸。阳极液约17%返浸出,返浸出的阳极液中的含酸量与铜浸出用酸量相同;约16%进入蒸发结晶工序,控制钴结晶率为60%,硫酸钴结晶中钴量与原料中新增钴量相等;结晶母液与其余阳极液一起进入配液工序,配制电积新液。蒸发结晶工序中,产物硫酸钴中铜、酸夹带可洗涤脱除,洗水返浸出,阳极液中的硫酸与硫酸铜随结晶母液返配液工序。
用以下非限定性实施例子对本发明的工艺做进一步的说明,有助于理解本发明及其优点,但不作为对本发明保护范围的限定,本发明的保护范围由权利要求书决定。
实施例1
表1实例1所用铜钴混合矿成份(%)
Cu Co Fe S Si
20.15 4.44 1.23 12 12.5
具体实施过程:取表1成份的铜钴混合矿物料,置回转窑中,于700℃鼓风焙烧2h;焙烧产物用返回的部分铜电积阳极液、洗水在60℃浸出4h,浸出液固比3:1,用硫酸调节反应终点pH为1.5,过滤,滤渣洗涤,洗水返浸出,得到浸出液;加热浸出液至60℃,鼓风氧化4h,加氧化钙调节pH为3.0后过滤,铁渣洗涤;除铁后液与阳极液、结晶母液配置电积新液;电积新液进行铜电积,控制电流密度250A/m2,阳极液含铜25g/L;阳极液15%返浸出,70%返配液,15%进入蒸发结晶工序;蒸发结晶工序控制钴结晶率为50%。
实施例1产物分析结果见表2:
表2铜钴混合矿精炼新工艺实例1分析结果
Cu Co Fe Si
浸出渣成分(%) 6.79 1.05 0.85 21.5
铁渣成分(%) 0.21 0.04 30.45 2.5
电积铜(%) 99.68 0.02 0.02 /
结晶硫酸钴(%) 1.31 19.98 0.02 /
实施例2
表3实例2所用铜钴混合矿成份(%)
Cu Co Fe S Si
25.22 5.47 1.38 14 12.2
具体实施过程:取表3成份的铜钴混合矿物料,置回转窑中,于750℃鼓风焙烧4h;焙烧产物用返回的部分铜电积阳极液、洗水在70℃浸出5h,浸出液固比4:1,用硫酸调节反应终点pH为1.8,过滤,滤渣洗涤,洗水返浸出,滤液为浸出液;加热浸出液至70℃,鼓风氧化5h,加氧化钙调节pH为3.3后过滤,铁渣洗涤;除铁后液与阳极液、结晶母液配置电积新液;电积新液进行铜电积,控制电流密度250A/m2,阳极液含铜25g/L;阳极液17%返浸出,68%返配液,15%进入蒸发结晶工序;蒸发结晶工序控制钴结晶率为50%。
实施例2产物分析结果见表4:
表4铜钴混合矿精炼新工艺实例2分析结果
Cu Co Fe Si
浸出渣成分(%) 6.83 1.14 0.87 20.2
铁渣成分(%) 0.22 0.03 29.87 2.3
电积铜(%) 99.71 0.02 0.015 /
结晶硫酸钴(%) 1.11 20.02 0.02 /
实施例3
表5实例3所用铜钴混合矿成份(%)
Cu Co Fe S Si
26.87 7.46 1.84 12 11.5
具体实施过程:取表5成份的铜钴混合矿物料,置回转窑中,于750℃鼓风焙烧5h;焙烧产物用返回的部分铜电积阳极液、洗水在80℃浸出6h,浸出液固比5:1,用硫酸调节反应终点pH为2.0,过滤,滤渣洗涤,洗水返浸出,滤液为浸出液;加热浸出液至80℃,鼓风氧化6h,加氧化钙调节pH为3.5后过滤,铁渣洗涤;除铁后液与阳极液、结晶母液配置电积新液;电积新液进行铜电积,控制电流密度250A/m2,阳极液含铜25g/L;阳极液20%返浸出,70%返配液,10%进入蒸发结晶工序;蒸发结晶工序控制钴结晶率为70%。
实施例3产物分析结果见表6:
表6铜钴混合矿精炼新工艺实例3分析结果
Cu Co Fe Si
浸出渣成分(%) 7.21 1.98 0.98 17.5
铁渣成分(%) 0.22 0.03 28.74 2.1
电积铜(%) 99.71 0.02 0.02 /
结晶硫酸钴(%) 1.08 19.79 0.02 /

Claims (9)

1.一种铜钴混合矿精炼方法,所述混合矿为氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿,其特征在于其处理过程的步骤包括:
(1)将铜钴混合矿进行氧化焙烧;
(2)将氧化焙烧后进行酸浸出;
(3)将浸出液过滤后,进行除铁工序;滤渣为浸出渣,洗涤后进入尾矿坝,洗水返回步骤(2)酸浸出;
(4)将除铁工序后的浸出液加热,鼓风氧化;同时加入氧化钙进行中和除铁;
(5)中和除铁后液用于配制电积液;
(6)进行铜电积过程;铜电积过程中,阴极产物为电积铜,阳极产物为硫酸。
2.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于铜电积过程中产生的阳极液部分返回步骤(2)的酸浸过程,部分进入蒸发结晶工序,进行硫酸钴结晶。
3.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于所述的铜钴混合矿的典型成份为(重量%)为:Cu 15~27、Co 3~7、Fe 1~2、S 8~20,该混合矿中,主要有价金属为铜、钴,且铜钴以硫化相和氧化相共存,主要物相为硫化铜(CuS)、硫化钴(CoS)、氧化铜(CoO)、氧化钴(CoO)相,硅含量7%~22%。
4.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(1)是在700~750℃温度下,进行鼓风氧化焙烧2~5h。
5.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(2)是以阳极液、濨渣洗水、硫酸配制浸出前液,浸出焙烧后的氧化物产物,浸出温度60~80℃,浸出液固比3~5:1,反应时间4~6h,终点pH为1.5~2.0。
6.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(3)是将浸出液加热至60~80℃后,鼓风氧化4~6h,同时加入氧化钙进行中和除铁,控制终点pH为3.0~3.5。
7.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(4)除铁后液与硫酸钴结晶母液混合配制电积新液。
8.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于其步骤(5)的铜电积过程中,电流密度设定250A/m2,阳极液含铜25g/L。
9.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法,其特征在于铜电积过程中产生的阳极液15%-20%返回步骤(2)的酸浸过程,10%-15%进入蒸发结晶工序,进行硫酸钴结晶,控制钴结晶率为50%-70%。
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