CN110564961B - 一种还原浸出水钴矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种还原浸出水钴矿的方法，包括如下步骤：将水钴矿料与水混合，得到矿浆；向矿浆中加入硫酸，加热后加入辉铜矿料，还原反应1～4h完成浸出；其中，硫酸按照浸出终点的pH值为1.3～2的量添加；辉铜矿料按照辉铜矿与水钴矿中Co金属反应所需的1.2～2.2倍的质量添加。辉铜矿可以将水钴矿中的钴从+3价还原降低为+2价，从而被硫酸浸出；同时将辉铜矿作为水钴矿浸出的还原剂，其中的铜与水钴矿反应由+1价变位+2价，也被硫酸浸出，解决了辉铜矿冶炼难的问题；浸出过程不向浸出体系引入其他有害杂质，不产生有害气体，清洁环保。

Description

一种还原浸出水钴矿的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种还原浸出水钴矿的方法。
背景技术
钴是一种重要的战略金属，作为锂电池关键的功能元素，钴资源十分缺乏，大多属低品位复杂伴生矿，长期以来作为镍、锌冶金工艺副产品进行回收。刚果(金)钴资源丰富，世界钴生产总量的一半来自该国。该国钴矿大多数与铜矿共生，钴主要赋存于水钴矿、含钴孔雀石、铜钴锰氧结合物、含铜钴褐铁矿、含钴白云石等矿物中，其中水钴矿中的钴以三价钴的形式存在，不能被硫酸直接浸出，需要加入还原剂加温浸出。
目前工业生产和试验研究使用的还原剂主要是亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、亚铁盐等。中国专利CN200910301216.0公开了一种全湿法选择性浸出水钴矿的方法，采用浓硫酸或浓盐酸作为浸出剂，加入铁盐作为还原剂，在反应温度为60～90℃下进行还原浸出，浸出液加强氧化剂氧化除铁，该方法不仅工艺较复杂，成本较高，而且采用铁盐作为还原剂，会在矿浆中引入大量的铁离子，造成后续沉钴工艺除铁难度大，除铁过程钴损失率高。
采用亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫作为还原剂，虽然不会向浸出体系中引入有害杂质，但在酸性体系中，亚硫酸钠、焦亚硫酸钠易分解，释放二氧化硫，二氧化硫溶解度较低，浸出过程中易释放出二氧化硫气体，恶化浸出作业环境，增加还原剂消耗和生产成本。如中国专利201010582776.0公开了用硫酸和还原剂亚硫酸钠进行选择性还原浸出水钴矿，将浸出液旋流电积提取铜和钴，提钴后液返回用于酸浸。该方法需要添加亚硫酸钠作为浸出助剂，浸出过程中易发生酸分解反应，有二氧化硫气体逸出，造成环境污染。
如何进一步优化和改善现有钴矿的还原浸出工艺，实现高效、环保地从水钴矿中浸出钴，降低生产成本，是水钴矿浸出过程中亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种还原浸出水钴矿的方法，其目的是为了提高钴浸出过程的效率、降低浸出成本、简化工艺、不产生毒害气体。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种还原浸出水钴矿的方法，包括如下步骤：
(1)制浆：将水钴矿料与水混合，得到矿浆；
(2)浸出：向矿浆中加入硫酸至矿浆pH值为1.3～2，加热后加入辉铜矿料，搅拌反应1～4h完成浸出；
其中，辉铜矿料按照辉铜矿与水钴矿中Co金属反应所需的1.2～2.2倍的质量添加。
优选地，所述水钴矿料的粒径小于0.6mm。
优选地，所述水钴矿料与水的液固比为2:1～5:1。
优选地，步骤(2)中将硫酸加入矿浆后进行搅拌，加热至50～75℃后加入辉铜矿料，搅拌反应1～4h完成浸出。
更优选地，所述搅拌速度为60～120r/min。
优选地，所述硫酸的浓度为25～150g/L。
优选地，所述辉铜矿料的粒径小于0.6mm。
优选地，步骤(2)中完成浸出后进行固液分离，得到含有价金属的浸出液。
优选地，所述有价金属包括金属钴和金属铜。
优选地，钴的浸出率大于94％，铜的浸出率大于90％。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
(1)水钴矿的分子式为Co2O3·H2O，其中钴为+3价，需要被还原成为+2价后才能被浸出。辉铜矿的分子式为Cu2S，硫的价态为-2价，是较强的氧化剂，浸出过程硫的价态变为+6价，可以将水钴矿中的钴从+3价还原降低为+2价，从而被硫酸浸出。且辉铜矿作为还原剂浸出水钴矿，不向浸出体系引入其他有害杂质，有利于钴浸出的后续除杂工艺进行。
辉铜矿中铜的价态为+1价，也可与水钴矿发生反应，铜的价态从+1价变为+2价，钴从+3价还原降低为+2价。具体浸出过程反应方程式为：
5Co2O3·H2O+Cu2S+11H2SO4═10CoSO4+2CuSO4+16H2O
(2)刚果(金)部分硫化铜矿为辉铜矿，选矿获得的辉铜矿精矿铁、硫含量低，难以采用现代火法工艺进行冶炼，一般采用焙烧-浸出较为复杂的方法。本方法将辉铜矿作为水钴矿浸出还原剂，其中的铜与水钴矿反应由+1价变位+2价的铜离子，解决了辉铜矿冶炼难的问题。
(3)每还原浸出一吨钴金属，需消耗常规还原剂亚硫酸钠1.1吨左右，采用辉铜矿作为还原剂，避免了该部分亚硫酸钠的消耗，可以有效提高企业的经济效益，同时浸出过程不产生有害气体，清洁环保。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
实施例1
本实施例中水钴矿料钴品位3.55％，铜品位2.62％，细度为-0.074mm占78％，最大颗粒粒径小于0.6mm；辉铜矿料铜品位66.4％，辉铜矿质量百分含量83％，最大颗粒粒径小于0.6mm。
按照以下步骤浸出水钴矿：
(1)将水钴矿料按照液固比3:1的比例加水制浆，得到矿浆；
(2)向上述矿浆中缓慢加入硫酸，不断搅拌至矿浆pH值为1.5，升温至65℃，按照辉铜矿与水钴矿中Co金属反应所需的1.6倍的质量加入辉铜矿料，继续搅拌1.5小时完成浸出；搅拌速度为100r/min。
(3)浸出液经固液分离，得到浸出渣，以及含钴和铜的浸出溶液。
最终获得浸出渣中钴品位为0.16％，铜品位为0.27％，浸出渣率为93％，钴的浸出率为95.81％，铜的浸出率为90.41％。
实施例2
本实施例中水钴矿料钴品位1.94％，铜品位8.37％，细度为-0.074mm占83％，最大颗粒粒径小于0.6mm；辉铜矿料含铜62.6％，辉铜矿质量百分含量78.25％，最大颗粒粒径小于0.6mm。
按照以下步骤浸出水钴矿：
(1)将水钴矿料按照液固比4:1的比例加水制浆，得到矿浆；
(2)向上述矿浆中缓慢加入硫酸，不断搅拌至矿浆pH值为1.3，升温至60℃，按照辉铜矿与水钴矿中Co金属反应所需的2倍的质量加入辉铜矿料，继续搅拌1小时完成浸出；搅拌速度为60r/min。
(3)浸出液经固液分离，得到浸出渣，以及含钴和铜的浸出溶液。
最终浸出渣钴品位为0.13％，铜品位为0.31％，浸出渣率为88％，钴的浸出率为94.10％，铜的浸出率为96.74％。
实施例3
本实施例中水钴矿料钴品位2.35％，铜品位6.52％，细度为-0.074mm占81％，最大颗粒粒径小于0.6mm；辉铜矿料含铜58.6％，辉铜矿质量百分含量73.25％，最大颗粒粒径小于0.6mm。
按照以下步骤浸出水钴矿：
(1)将水钴矿料按照液固比2:1的比例加水制浆，得到矿浆；
(2)向上述矿浆中缓慢加入硫酸，不断搅拌至矿浆pH值为1.8，升温至50℃，按照辉铜矿与水钴矿中Co金属反应所需的1.2倍的质量加入辉铜矿料，继续搅拌3小时完成浸出；搅拌速度为90r/min。
(3)浸出液经固液分离，得到浸出渣，以及含钴和铜的浸出溶液。
最终浸出渣钴品位为0.17％，铜品位为0.35％，浸出渣率为89.5％，钴的浸出率为94.75％，铜的浸出率为97.32％。
实施例4
本实施例中水钴矿料钴品位3.47％，铜品位5.82％，细度为-0.074mm占83％，最大颗粒粒径小于0.6mm；辉铜矿料含铜72.4％，辉铜矿质量百分含量90.5％，最大颗粒粒径小于0.6mm。
按照以下步骤浸出水钴矿：
(1)将水钴矿料按照液固比5:1的比例加水制浆，得到矿浆；
(2)向上述矿浆中缓慢加入硫酸，不断搅拌至矿浆pH值为2，升温至75℃，按照辉铜矿与水钴矿中Co金属反应所需的2.2倍的质量加入辉铜矿料，继续搅拌4小时完成浸出；搅拌速度为120r/min。
(3)浸出液经固液分离，得到浸出渣，以及含钴和铜的浸出溶液。
最终浸出渣钴品位为0.12％，铜品位为0.29％，浸出渣率为90.2％，钴的浸出率为95.42％，铜的浸出率为97.26％。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制浆：将水钴矿料与水混合，得到矿浆；所述水钴矿料的粒径小于0.6mm；
(2)浸出：向矿浆中加入硫酸至矿浆pH值为1.3～2，加热后加入辉铜矿料，搅拌反应1～4h完成浸出；
其中，辉铜矿料按照辉铜矿与水钴矿中Co金属反应所需的1.2～2.2倍的质量添加；
步骤(2)中将硫酸加入矿浆后进行搅拌，加热至50～75℃后加入辉铜矿料，搅拌反应1～4h完成浸出。
2.根据权利要求1所述还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，所述水钴矿料与水的液固比为2:1～5:1。
3.根据权利要求1所述还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，所述搅拌速度为60～120r/min。
4.根据权利要求1所述还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，所述硫酸的浓度为25～150g/L。
5.根据权利要求1所述还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，所述辉铜矿料的粒径小于0.6mm。
6.根据权利要求1所述还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，步骤(2)中完成浸出后进行固液分离，得到含有价金属的浸出液和浸出渣。
7.根据权利要求6所述还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，所述有价金属包括金属钴和金属铜。
8.根据权利要求1所述还原浸出水钴矿的方法，其特征在于，钴的浸出率大于94％，铜的浸出率大于90％。
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