CN113151677A - 一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法 - Google Patents

一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，该方法旨在解决钴中间品浸出过程中需加入无机酸和还原剂，易产生气体污染，后续还需对酸性浸出液进行中和回调pH，导致酸碱消耗量大，且会产生氨氮或钠的污染物，同时其过滤困难、作业效率低、生产成本高，而且含硫酸亚铁的钴浸出液在除铁过程中辅料消耗量大等技术问题。该方法利用含硫酸亚铁的溶液对钴中间品进行浸出，再固液分离，将钴和铜等有价元素留在滤液中，将铁和硅等杂质元素留在滤渣中。该方法无需使用硫酸等无机酸和还原剂便可浸出钴中间品，从而彻底消除了二氧化硫污染环境的情况，同时使用含硫酸亚铁的钴浸出液进行浸出，不仅避免碱的消耗，而且还实现了钴中间品的浸出，一举两得。

Description

一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法
技术领域
本发明属于镍钴湿法冶金及钴资源回收的技术领域，具体属于一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法。
背景技术
我国钴资源贫乏，因此国内钴冶炼企业的原料大部分都需要依靠进口；同时，伴随着电池、硬质合金、工业催化等行业的快速发展，我国钴消耗量又逐年增加。现今，针对钴资源的进口，一般是先将国外低品位的钴矿富集成品位较高的粗制钴中间品，其钴中间品的主要成分为氢氧化钴或碳酸钴，之后再运回国内进行处理。
目前，针对粗制钴中间品传统的处理方法为采用酸法进行浸出，该方法需向钴中间品中加入适量二氧化硫、亚硫酸盐、双氧水等还原剂进行浸出，但加入还原剂会产生二氧化硫气体，其不仅环境污染，而且处理成本也比较高；同时，因其浸出液为酸性，所以后续还需加入碳酸氢铵或碳酸钠进行中和，这样不仅致使酸碱的消耗量较大，而且还会产生氨氮或钠的污染物；另外，因钴中间品中含硅元素，通过该方式处理的浸出液中不可避免地会含有一定量硅的胶状物，这样导致其过滤所需时间长，降低作业效率，严重影响钴精炼的正常生产。
此外，在钴湿法冶炼的过程中，采用硫酸浸出含铁的合金矿时，会产生大量含硫酸亚铁的钴溶液，现今常规的做法是对其鼓入空气，将Fe2+氧化为Fe3+，使其生成含铁沉淀并进入滤渣中，从而将溶液中的铁元素除去；但在此过程中会产生酸，因此还需向其中加入碱进行中和，所以该过程消耗的辅料量较大。
因此，针对上述粗制钴中间品酸法浸出和硫酸浸出含铁合金过程中各自存在的问题，亟需加以解决。
发明内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，该方法旨在解决现今存在钴中间品浸出过程中需加入无机酸和还原剂，这样易产生污染，后续还需对酸性浸出液进行中和回调pH，导致酸碱消耗量大，且会产生氨氮或钠的污染物，同时其过滤困难、作业效率低、生产成本高，而且，含硫酸亚铁的钴浸出液在除铁过程中辅料消耗量大等技术问题。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其具体步骤为：
步骤一、配料；将钴中间品与含硫酸亚铁的溶液按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比为0.8-1.2：1进行配比混合；
其中，钴中间品通常有两种类型，主要成分分别为氢氧化钴或碳酸钴，分别简称粗氢氧化钴或粗碳酸钴。
步骤二、无酸浸出；对步骤一配比混合的物料鼓入空气或氧气，并在温度为80-90℃的条件下进行浸出2-10h，控制浸出过程中的液固比为4-10；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全；
其中，控制浸出过程中的液固比即为控制溶液的重量与钴中间品的重量之比，同时，在浸出过程的后期，当硫酸亚铁含量不足时，添加适量硫酸亚铁，使钴中间品完全浸出；而当硫酸亚铁过量时，溶液pH则会逐渐下降，此时，添加适量钴中间品，使其继续浸出；当硫酸亚铁与钴中间品比例合适时，浸出末期溶液的pH为3.0-3.5，且其溶液Fe2+的含量小于0.1g/L，此即为浸出终点。
步骤三、过滤；对步骤二浸出完全的物料进行固液分离，将钴和铜等有价元素留在滤液中，将铁和硅等杂质元素留在滤渣中。
本发明技术方案的化学原理如下。
在步骤二中，当原料为粗氢氧化钴时，主要发生以下反应：
Co(OH)3+Fe2+＝Co2++FeOOH↓+H2O (1)
4Fe2++4Co(OH)2+O2＝4Co2++4FeOOH↓+2H2O (2)
4Fe2++10H2O+O2＝4Fe(OH)3↓+8H+ (3)
Co(OH)2+2H+＝Co2++2H2O (4)
在原始浸出体系中，不含Fe3+且浸出温度高，容易发生反应(1)和(2)，反应生成针铁矿FeOOH，有效提高过滤性能。反应(1)和(2)，实现了钴中间品浸出；当大部分钴中间品被浸出时，还可发生反应(3)，该反应产生的酸可继续浸出钴中间品，即发生反应(4)，且pH降低后可有效提高钴中间品的浸出率，因此，pH的变化可作为浸出结束的判断依据。
在步骤二中，当原料为粗碳酸钴时，主要发生以下反应：
4Fe2++2CoCO3+4OH-+O2＝2Co2++4FeOOH↓+2CO2↑ (5)
CoCO3+2H+＝Co2++H2O+CO2↑ (6)
4Fe2++10H2O+O2＝4Fe(OH)3↓+8H+ (7)
在原始浸出体系中，不含Fe3+且浸出温度高，容易发生反应(5)，生成针铁矿FeOOH，有效提高过滤性能。当发生反应(5)时，消耗了OH-离子，产生的酸可持续将钴中间品浸出，即发生反应(6)；当大部分钴中间品被浸出时，还可发生反应(7)，该反应产生的酸可继续浸出钴中间品，即发生反应(6)，且pH降低后可有效提高钴中间品的浸出率，因此，pH的变化可作为浸出结束的判断依据。
优选地，在步骤一中，所述含硫酸亚铁的溶液为硫酸亚铁溶液和/或含硫酸亚铁的钴浸出液，其溶液中Fe2+的浓度小于40g/L。
进一步的，在步骤一中，将钴中间品与含硫酸亚铁的溶液按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比为1：1进行配比混合。
优选地，在步骤二中，对步骤一中配比混合的物料鼓入空气或氧气，并在温度为85℃的条件下进行浸出6h，控制浸出过程中的液固比为7；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全。
(3)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
该方法无需使用硫酸(盐酸、硝酸)和亚硫酸钠、二氧化硫、双氧水等还原剂便可浸出钴中间品，从而彻底消除了二氧化硫气体污染环境的情况，并且无需再针对性地中和回调pH，降低了物料的消耗量。同时，该方法使用硫酸亚铁代替硫酸(盐酸、硝酸)浸出钴中间品，避免了无机酸使用过程中容易造成的人身伤害和对设备的损害，提高了作业的安全性，降低了对作业设备的耐腐蚀要求和作业成本。而且，最后分离出滤渣中的Fe元素主要以针铁矿形式存在，其过滤性能好，并且最后分离出的滤液可直接进入萃取工序，工艺衔接性好，极大地提高了作业效率。另外，该方法不仅极大地简化了浸钴工艺，还实现了钴中间品的高效浸出，其钴、铜的浸出率可达到99.5％以上，实用性极强，适宜大面积推广。
此外，使用含硫酸亚铁的钴浸出液对钴中间品进行浸出，不仅可以彻底避免碱的消耗，而且还实现了钴中间品的浸出，一举两得。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本发明，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的样式。
实施例1
本具体实施方式为通过硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其具体步骤为：
步骤一、配料；将粗氢氧化钴与含硫酸亚铁的钴浸出液(其溶液中Fe2+的浓度为30g/L)按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比为0.8：1进行配比混合，将其加入到浸出槽中；
步骤二、无酸浸出；对步骤一配比混合的物料鼓入氧气，并在温度为90℃的条件下进行浸出2h，控制浸出过程中的液固比为10；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全；
步骤三、过滤；对步骤二浸出完全的物料进行固液分离，将钴和铜等有价元素留在滤液中，将铁和硅等杂质元素留在滤渣中，通过测定，钴元素、铜元素的浸出率分别为99.58％、99.62％。
实施例2
本具体实施方式为通过硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其具体步骤为：
步骤一、配料；将粗碳酸钴与硫酸亚铁溶液(其溶液中Fe2+的浓度为32g/L)按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比1：1进行配比混合，将其加入到浸出槽中；
步骤二、无酸浸出；对步骤一配比混合的物料鼓入氧气，并在温度为85℃的条件下进行浸出5h，控制浸出过程中的液固比为7；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全；
步骤三、过滤；对步骤二浸出完全的物料进行固液分离，将钴和铜等有价元素留在滤液中，将铁和硅等杂质元素留在滤渣中，通过测定，钴元素、铜元素的浸出率分别为99.71％、99.64％。
实施例3
本具体实施方式为通过硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其具体步骤为：
步骤一、配料；将粗氢氧化钴与含硫酸亚铁的钴浸出液(其溶液中Fe2+的浓度为35g/L)按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比为1.05：1进行配比混合，将其加入到浸出槽中；
步骤二、无酸浸出；对步骤一配比混合的物料鼓入空气，并在温度为90℃的条件下进行浸出6h，控制浸出过程中的液固比为6；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全；
步骤三、过滤；对步骤二浸出完全的物料进行固液分离，将钴和铜等有价元素留在滤液中，将铁和硅等杂质元素留在滤渣中，通过测定，钴元素、铜元素的浸出率分别为99.63％、99.72％。
实施例4
本具体实施方式为通过硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其具体步骤为：
步骤一、配料；将粗碳酸钴与硫酸亚铁溶液和含硫酸亚铁的钴浸出液的混合液(其溶液中Fe2+的浓度为35g/L)按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比为1.2：1进行配比混合，将其加入到浸出槽中；
步骤二、无酸浸出；对步骤一配比混合的物料鼓入空气，并在温度为80℃的条件下进行浸出10h，控制浸出过程中的液固比为4；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全；
步骤三、过滤；对步骤二浸出完全的物料进行固液分离，将钴和铜等有价元素留在滤液中，将铁和硅等杂质元素留在滤渣中，通过测定，钴元素、铜元素的浸出率分别为99.65％、99.62。
该技术方案无需使用硫酸(盐酸、硝酸)和亚硫酸钠、二氧化硫、双氧水等还原剂便可浸出钴中间品，从而彻底消除了二氧化硫气体污染环境的情况，并且无需再针对性地中和回调pH，降低了物料的消耗量。同时，该方法使用硫酸亚铁代替硫酸(盐酸、硝酸)浸出钴中间品，避免了无机酸使用过程中容易造成的人身伤害和对设备的损害，提高了作业的安全性，降低了对作业设备的耐腐蚀要求和作业成本。而且，最后分离出滤渣中的Fe元素主要以针铁矿形式存在，其过滤性能好，并且最后分离出的滤液可直接进入萃取工序，工艺衔接性好，极大地提高了作业效率。另外，该方法不仅极大地简化了浸钴工艺，还实现了钴中间品的高效浸出，其钴、铜的浸出率可达到99.5％以上，实用性极强，适宜大面积推广。
此外，使用含硫酸亚铁的钴浸出液对钴中间品进行浸出，不仅可以彻底避免碱的消耗，而且还实现了钴中间品的浸出，一举两得。
以上描述了本发明的主要技术特征和基本原理及相关优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本发明的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其特征在于，其具体步骤为：
步骤一、配料；将钴中间品与含硫酸亚铁的溶液按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比为0.8-1.2：1进行配比混合；
步骤二、无酸浸出；对步骤一配比混合的物料鼓入空气或氧气，并在温度为80-90℃的条件下进行浸出2-10h，控制浸出过程中的液固比为4-10；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全；
步骤三、过滤；对步骤二浸出完全的物料进行固液分离，将钴和铜等有价元素留在滤液中，将铁和硅等杂质元素留在滤渣中。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其特征在于，在步骤一中，所述含硫酸亚铁的溶液为硫酸亚铁溶液和/或含硫酸亚铁的钴浸出液，其溶液中Fe2+的浓度小于40g/L。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其特征在于，在步骤一中，将钴中间品与含硫酸亚铁的溶液按钴元素摩尔数与硫酸亚铁摩尔数的比为1：1进行配比混合。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸盐无酸浸取钴中间品的方法，其特征在于，在步骤二中，对步骤一中配比混合的物料鼓入空气或氧气，并在温度为85℃的条件下进行浸出6h，控制浸出过程中的液固比为7；同时，在浸出过程中，通过添加硫酸亚铁或钴中间品，使钴中间品完全浸出，控制钴中间品浸出完全时溶液的pH为3.0-3.5、Fe2+含量小于0.1g/L，即为浸出完全。
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