CN110747343A - 一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法 - Google Patents

一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法。首先将锌冶炼钴渣进行预处理，得到锌、镉含量较低的钴渣；将预处理后的钴渣进行还原浸出、压滤，得到浸出液1；所得浸出液1中加入共沉剂进行除铅反应，反应后加入碳酸钠中和，中和后进行压滤，得到除铁后液；所得除铁后液中加入选择性沉钴剂进行第一次选择性沉钴，经过洗涤得到沉钴渣1；所得沉钴渣1进行还原浸出、压滤，得到浸出液2；所得浸出液2中加入氢氧化钠进行选择性沉钴反应，所得沉钴渣经过洗涤，得到沉钴渣2；最后将所得沉钴渣2进行煅烧，煅烧后得到符合标准的氧化钴产品。本发明操作工艺简单，生产成本低、设备投资少，实现了锌冶炼钴渣中有价金属效益的最大化。

Description

一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法
一、技术领域：
本发明属于有色金属冶炼技术领域，特别是涉及一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法。
二、背景技术：
由于锌冶炼原料中有价金属钴的存在，在湿法工序净化车间会产出部分净化钴渣，净化钴渣经镉回收工序回收镉后，通过钴回收进行进一步回收锌、富集钴，从而得到锌冶炼钴渣。锌冶炼钴渣成分复杂，除含有大量的锰、锌外，还含有少量的镉、铅、铁、钙、镁等杂质。由于钴渣处理起来比较困难，目前，锌冶炼行业处理类似含钴物料的方式主要有两种：一种是将产出的钴渣直接外售，其钴金属计价系数为0.2～0.3左右；另一种是将钴渣进一步加工，产出成品或半成品进行销售。
目前，锌冶炼行业对钴渣深加工的处理方法有两种：
1)深加工成粗制碳酸钴：
该工艺主要流程为：锌冶炼钴渣-浸出-锌粉置换-P204萃取-碳酸钠沉钴-粗制碳酸钴。该工艺采用锌粉置换除杂，消耗大量锌粉的同时，也将大量的锌离子带至浸出液，增加萃取的工作量，导致萃取困难，同时加工成本大幅上升。其产品销售钴金属计价系数为0.5-0.6左右。
2)深加工成氧化钴：
该工艺主要流程为：锌冶炼钴渣-酸洗-浸出-P204萃取-N235萃取-草酸沉钴-煅烧-氧化钴。该工艺主要采取两段萃取进行除杂，工艺流程长、操作难度大，同时萃取设备投资大。且有机物中间占用较多，有机物再生产出的液体返回主系统时将带入部分有机物，影响主系统稳定。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是：根据目前锌冶炼行业对锌钴渣处理现有技术中存在的问题，本发明提供一种从锌冶炼钴渣中回收钴的方法，即一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法。本发明采用锌冶炼产出的钴渣为原料，通过两次浸出、两次选择性沉钴、煅烧制得符合有色行业标准的氧化钴产品。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先将锌冶炼钴渣进行预处理，预处理包含酸洗和水洗；预处理后得到锌、镉含量较低的钴渣；
b、将步骤a预处理后的钴渣进行还原浸出、压滤；经过压滤，滤渣滤出，得到浸出液1；
c、在步骤b所得浸出液1中加入共沉剂进行除铅反应，反应结束后，加入碳酸钠进行中和，中和反应后进行压滤分离，滤渣滤出，得到除铁后液；
d、在步骤c所得除铁后液中加入选择性沉钴剂进行第一次选择性沉钴；沉钴渣经过洗涤得到沉钴渣1；
e、将步骤d所得沉钴渣1进行还原浸出、压滤，得到浸出液2；
f、在步骤e所得浸出液2中加入氢氧化钠进行选择性沉钴反应，所得沉钴渣经过洗涤，得到沉钴渣2；
g、将步骤f所得沉钴渣2进行煅烧，煅烧后得到符合标准的氧化钴产品。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤a中所述酸洗时采用的酸为硫酸，控制酸洗液固比为3～5：1，酸洗温度为80～90℃，起始酸度为50～70g/L，酸洗时间为2～4h。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤a中所述水洗时控制液固比为3～5：1，水洗温度为常温，水洗时间为0.5～1h。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤b中所述还原浸出时采用的还原剂为双氧水、二氧化硫或亚硫酸钠，浸出酸为硫酸，反应温度为70～80℃、液固比为3～5：1，反应时间为2～3h；硫酸的实际加入量为理论用量的1.5～2倍，双氧水的实际加入量为理论用量的5～6倍。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤c中所述共沉剂为碳酸锶、氯化钡或碳酸钡，共沉剂的实际加入量为理论用量的150～200倍，反应时间为0.5～1h；采用碳酸钠中和溶液时终点pH值至4.5～5.0，中和反应的温度为80～90℃，反应时间为1～2h。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤d中第一次选择性沉钴采用的沉钴剂为亚硝酸钠、氯化钾、硫酸钾和硫酸中的至少一种，沉钴反应时温度为常温，反应时间为1～2h，沉钴前液稀释至钴含量为5～10g/L，亚硝酸钠实际加入量为理论用量的2～2.5倍、氯化钾和硫酸钾的实际加入量均为理论用量的1～1.2倍、硫酸实际加入量为理论用量的1.8～2.2倍；
洗涤时采用的洗涤液为pH 3～4的稀硫酸溶液，洗涤时控制液固比为15～20：1，洗涤次数为2～4次。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤e中还原浸出时采用的还原剂为双氧水，浸出酸为硫酸，反应温度为90～100℃、液固比为3～5：1，反应时间为2～3h；起始酸度控制为70～80g/L；所述双氧水的实际加入量为理论用量的2～3倍。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤f中选择性沉钴反应的终点pH为9～10，沉钴反应温度为60～70℃，沉钴反应时间为1～3h；洗涤时采用水进行洗涤3～5次，水洗时液固比15～20：1。
根据上述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，步骤g中所述煅烧时煅烧温度为450～600℃，煅烧时间为2～4h。
本发明的积极有益效果：
1、本发明采用两段浸出两段选择性沉钴，对锌冶炼产出的钴渣进行深加工，避开了传统上的萃取处理工艺，从而提高了钴金属的直收率，降低了处理成本及设备投资，工艺流程短，操作简单，同时避免了有机物进入主系统造成的不稳定因素。最终实现了锌冶炼钴渣高价值综合利用的目的。
2、本发明技术方案工艺简单，生产成本低、设备投资少，规避了常规的萃取工艺，减少了有机物带入主系统的风险；同时所生产的氧化钴符合成品质量要求。实现了锌冶炼钴渣中有价金属效益的最大化。同时变废为宝，减少锌冶炼系统运行过程中的危废产出。因此，本发明具有显著的经济效益和环保效益。
四、附图说明：
图1本发明锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法流程示意图。
五、具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明技术方案保护的范围。
实施例1：
本发明锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先按照液固比3：1加入锌冶炼钴渣和除盐水进行浆化，然后按照起始酸度为70g/L加入浓硫酸，升温并维持温度在85℃条件下酸洗4h后，酸洗后进行压滤；压滤渣按照液固比为3：1加入除盐水进行浆化，然后在常温下水洗1h进行压滤，即得到预处理后的钴渣；
b、将步骤a预处理后的钴渣按照液固比3：1加入除盐水进行浆化，然后加入理论用量2倍的浓硫酸，维持反应温度为80℃，缓慢加入理论用量5倍的双氧水进行反应2h，反应后进行压滤，滤渣滤出，得到浸出液1；
c、在步骤b所得浸出液1中加入理论用量150倍的碳酸锶搅拌反应0.5h，维持反应温度为80℃；然后加入碳酸钠溶液中和溶液pH至4.5，中和反应1h，反应后进行压滤，得到除铁后液；
d、将步骤c所得除铁后液冷却至常温后，稀释除铁后液至钴离子含量为5g/L，然后加入理论用量2.2倍的浓硫酸，进行酸化，同时加入理论用量2.5倍的亚硝酸钠和理论用量1.2倍的氯化钾的混合液，反应2h，反应后进行压滤，得到的滤渣采用pH为3的稀硫酸，按照液固比15:1进行洗涤2次，得到沉钴渣1；
e、将步骤d所得沉钴渣1按液固比3：1加入除盐水进行浆化，同时按照起始酸度80g/L加入浓硫酸，升温至100℃，并缓慢加入理论用量2倍的双氧水，反应3h，反应后进行压滤，得到浸出液2；
f、将步骤e所得浸出液2打至搅拌槽，维持反应温度为60℃，缓慢加入氢氧化钠溶液，至溶液的pH为9，反应3h，反应后进行压滤，得到的滤渣；按照液固比15：1进行水洗5次，得到沉钴渣2；
g、将步骤f所得沉钴渣2放置高温电炉中，控制温度为500℃，进行煅烧2h，得到符合标准的氧化钴产品。
实施例2：
本发明锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先按照液固比4：1加入锌冶炼钴渣和除盐水进行浆化，然后按照起始酸度为60g/L加入浓硫酸，升温并维持温度在90℃条件下酸洗3h，酸洗后进行压滤；压滤渣按照液固比为4：1加入除盐水进行浆化，然后在常温下水洗1h进行压滤，即得到预处理后的钴渣；
b、将步骤a预处理后的钴渣按照液固比4：1加入除盐水进行浆化，然后加入理论用量1.8倍的浓硫酸，维持反应温度为75℃，缓慢加入理论用量5.5倍的双氧水进行反应2.5h，反应后进行压滤，滤渣滤出，得到浸出液1；
c、在步骤b所得浸出液1中加入理论用量180倍的碳酸锶搅拌反应1.0h，维持反应温度为85℃；然后加入碳酸钠溶液中和溶液pH至4.5，中和反应2h，反应后进行压滤，得到除铁后液；
d、将步骤c所得除铁后液冷却至常温后，稀释除铁后液至钴离子含量为8g/L，然后加入理论用量2.0倍的浓硫酸，进行酸化，同时加入理论用量2.3倍的亚硝酸钠和理论用量1.1倍的硫酸钾的混合液，反应1.5h，反应后进行压滤，得到的滤渣采用pH为4的稀硫酸，按照液固比20:1进行洗涤3次，得到沉钴渣1；
e、将步骤d所得沉钴渣1按液固比4：1加入除盐水进行浆化，同时按照起始酸度75g/L加入浓硫酸，升温至95℃，并缓慢加入理论用量2.5倍的双氧水，反应2.5h，反应后进行压滤，得到浸出液2；
f、将步骤e所得浸出液2打至搅拌槽，维持反应温度为65℃，缓慢加入氢氧化钠溶液，至溶液的pH为9，反应2h，反应后进行压滤，得到的滤渣；按照液固比18：1进行水洗4次，得到沉钴渣2；
g、将步骤f所得沉钴渣2放置高温电炉中，控制温度为450℃，进行煅烧3h，得到符合标准的氧化钴产品。
实施例3：
本发明锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、首先按照液固比5：1加入锌冶炼钴渣和除盐水进行浆化，然后按照起始酸度为50g/L加入浓硫酸，升温并维持温度在90℃条件下酸洗2h，酸洗后进行压滤；压滤渣按照液固比为5：1加入除盐水进行浆化，然后在常温下水洗1h进行压滤，即得到预处理后的钴渣；
b、将步骤a预处理后的钴渣按照液固比5：1加入除盐水进行浆化，然后加入理论用量1.5倍的浓硫酸，维持反应温度为70℃，缓慢加入理论用量6倍的双氧水进行反应2h，反应后进行压滤，滤渣滤出，得到浸出液1；
c、在步骤b所得浸出液1中加入理论用量200倍的碳酸锶搅拌反应0.5h，维持反应温度为80℃；然后加入碳酸钠溶液中和溶液pH至5.0，中和反应2h，反应后进行压滤，得到除铁后液；
d、将步骤c所得除铁后液冷却至常温后，稀释除铁后液至钴离子含量为10g/L，然后加入理论用量1.8倍的浓硫酸，进行酸化，同时加入理论用量2.0倍的亚硝酸钠和理论用量1.0倍的氯化钾的混合液，反应1.5h，反应后进行压滤，得到的滤渣采用pH为3的稀硫酸,按照液固比20:1进行洗涤4次，得到沉钴渣1；
e、将步骤d所得沉钴渣1按照液固比5：1加入除盐水进行浆化，同时按照起始酸度70g/L加入浓硫酸，升温至90℃，并缓慢加入理论用量3倍的双氧水，反应2h，反应后进行压滤，得到浸出液2；
f、将步骤e所得浸出液2打至搅拌槽，维持反应温度为70℃，缓慢加入氢氧化钠溶液，至溶液的pH为10，反应1h，反应后进行压滤，得到的滤渣；按照液固比15：1进行水洗5次，得到沉钴渣2；
g、将步骤f所得沉钴渣2放置高温电炉中，控制温度为550℃，进行煅烧2h，得到符合标准的氧化钴产品。

Claims (9)

1.一种锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先将锌冶炼钴渣进行预处理，预处理包含酸洗和水洗；预处理后得到锌、镉含量较低的钴渣；
b、将步骤a预处理后的钴渣进行还原浸出、压滤；经过压滤，滤渣滤出，得到浸出液1；
c、在步骤b所得浸出液1中加入共沉剂进行除铅反应，反应结束后，加入碳酸钠进行中和，中和反应后进行压滤分离，滤渣滤出，得到除铁后液；
d、在步骤c所得除铁后液中加入选择性沉钴剂进行第一次选择性沉钴；沉钴渣经过洗涤得到沉钴渣1；
e、将步骤d所得沉钴渣1进行还原浸出、压滤，得到浸出液2；
f、在步骤e所得浸出液2中加入氢氧化钠进行选择性沉钴反应，所得沉钴渣经过洗涤，得到沉钴渣2；
g、将步骤f所得沉钴渣2进行煅烧，煅烧后得到符合标准的氧化钴产品。
2.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤a中所述酸洗时采用的酸为硫酸，控制酸洗液固比为3～5：1，酸洗温度为80～90℃，起始酸度为50～70g/L，酸洗时间为2～4h。
3.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤a中所述水洗时控制液固比为3～5：1，水洗温度为常温，水洗时间为0.5～1h。
4.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤b中所述还原浸出时采用的还原剂为双氧水、二氧化硫或亚硫酸钠，浸出酸为硫酸，反应温度为70～80℃、液固比为3～5：1，反应时间为2～3h；硫酸的实际加入量为理论用量的1.5～2倍，双氧水的实际加入量为理论用量的5～6倍。
5.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤c中所述共沉剂为碳酸锶、氯化钡或碳酸钡，共沉剂的实际加入量为理论用量的150～200倍，反应时间为0.5～1h；采用碳酸钠中和溶液时终点pH值至4.5～5.0，中和反应的温度为80～90℃，反应时间为1～2h。
6.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤d中第一次选择性沉钴采用的沉钴剂为亚硝酸钠、氯化钾、硫酸钾和硫酸中的至少一种，沉钴反应时温度为常温，反应时间为1～2h，沉钴前液稀释至钴含量为5～10g/L，亚硝酸钠实际加入量为理论用量的2～2.5倍、氯化钾和硫酸钾的实际加入量均为理论用量的1～1.2倍、硫酸实际加入量为理论用量的1.8～2.2倍；
洗涤时采用的洗涤液为pH 3～4的稀硫酸溶液，洗涤时控制液固比为15～20：1，洗涤次数为2～4次。
7.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤e中还原浸出时采用的还原剂为双氧水，浸出酸为硫酸，反应温度为90～100℃、液固比为3～5：1，反应时间为2～3h；起始酸度控制为70～80g/L；所述双氧水的实际加入量为理论用量的2～3倍。
8.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤f中选择性沉钴反应的终点pH为9～10，沉钴反应温度为60～70℃，沉钴反应时间为1～3h；洗涤时采用水进行洗涤3～5次，水洗时液固比15～20：1。
9.根据权利要求1所述的锌冶炼钴渣制备氧化钴的方法，其特征在于：步骤g中所述煅烧时煅烧温度为450～600℃，煅烧时间为2～4h。
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