CN114854982B - 气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，具体包括下述步骤：（1）取适量的含铜钴硫酸渣置于管式气氛炉中，然后通入CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气后，以10～20℃/min的速率升温至500℃～600℃，保温焙烧30min～120min，然后冷却至60～80℃得焙烧渣；（2）将冷却至60～80℃的焙烧渣加入到质量分数为5～30%的硫酸溶液中，液固比为4～5:1，搅拌下浸出20min～300min；（3）将浸出矿浆过滤，得到浸渣和浸液，浸渣经过磁选分离铁精矿和尾矿后，铁精矿回收处理，铜钴进入到浸液中分步沉淀回收铜和钴；本发明方法还原温度低、操作简单易行，流程时间短，铜钴回收率高，可以实现含铁酸铜、铁酸钴的硫酸渣的综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸渣中有价金属回收技术领域，特别是一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法。
背景技术
硫酸渣又称黄铁矿烧渣，是化工废渣的一种。每生产1t硫酸产出硫酸渣0.8～1t，我国每年硫酸渣的产量超出1200万吨,堆放占地面积超过1000万m2。我国硫酸渣利用率不高，大多直接堆放或填埋，既占用了土地，又污染地下水。现硫酸渣的利用现状是，多用硫酸渣制备烧结矿、球团矿，回收利用其中的铁元素。有的硫酸渣中含有一些稀有的有价金属如：Co、Cu、Pb等，如果能有效的利用这些有价金属，既可以提高硫酸渣的附加价值，又可以提高硫酸渣的利用率。
硫酸渣粒度细，一般含铁30%～50%，钴的品位在0.01%～3.0%。目前，针对硫酸渣中浸出钴元素的研究比较少。
发明内容
本发明就是针对硫酸渣中铜钴直接浸出率低，常需添加助浸剂提高铜钴的浸出率；或者添加助浸剂焙烧，且焙烧温度高，生产成本高，回收价值低等问题，提供了一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法。
本发明的一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，是以含铜钴硫酸渣为原料，在CO/N2混合气氛中焙烧，然后采用硫酸浸出铜钴，实现硫酸渣中铜钴的回收；具体包括下述步骤：
（1）取适量的含铜钴硫酸渣置于管式气氛炉中，然后通入CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气后，以10～20℃/min的速率升温至500℃～600℃，保温焙烧30min～120min，然后冷却至60～80℃得焙烧渣；
（2）将冷却至60～80℃的焙烧渣加入到质量分数为5～30%的硫酸溶液中，液固比为4～5:1，料液升温至60～80℃，搅拌下浸出20min～300min；
（3）将浸出矿浆过滤，得到浸渣和浸液，浸渣经过磁选分离铁精矿和尾矿后，铁精矿回收处理，铜钴进入到浸液中分步回收铜和钴。
所述浸液分步回收铜和钴的方法，具体按下述步骤操作：
（1）将浸液温度升温至80～100℃，加入质量分数为28～30%的双氧水氧化50～80min，再加入质量分数为5～10%的碳酸钠和质量分数为5～10%的石灰乳，用石灰乳调节料液pH至2.5～3.5，搅拌0.5～4h，过滤得含铜钴溶液和铁渣，铁渣返回还原焙烧回收铁精矿；所述浸液：双氧水：碳酸钠的质量比为10：3～5：1～3；
（2）含铜钴溶液中加入质量分数为8～10%的硫代硫酸钠溶液作为沉淀剂，用量为铜离子摩尔量的2～3倍；用碳酸钠调节溶液pH至4.0～6.0，并升温至80～100℃搅拌3～4h过滤得铜渣和含钴溶液，铜渣作为铜精矿回收铜；
（3）含钴溶液采用质量分数为8～10%的碳酸钠溶液作为沉淀剂，调整溶液pH为8.0～9.0，常温下搅拌反应3～4h后过滤分离，得钴渣和废水。
所述含铜钴硫酸渣含铜品位为0.20%～0.80%，含钴品位为0.01%～3.0%。
优选地，本发明中含铜钴硫酸渣的加料量占炉容的1/3～2/3。
优选地，含铜钴硫酸渣置于管式气氛炉中，通入CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气，混合气体中CO气体含量为10%～30%。
优选地，硫酸渣置于管式气氛炉中，通入CO/N2混合气焙烧，焙烧温度为540～560℃。
经过本发明方法的处理，铜的回收率为80～90%；钴的回收率为80～90%。
本发明方法的工艺原理如下：
硫酸渣中铜钴主要以铁酸铜和铁酸钴的形式存在，这部分铜和钴难以被硫酸直接浸出，采用气基还原焙烧，可以将铜和钴的物相转化为相应的和/>，这两种物质可以较好的被硫酸浸出，从而提高铜钴的回收率。涉及的主要化学反应方程式如下：
；
。
本发明方法还原温度低、操作简单易行，流程时间短，铜钴回收率高，可以实现含铁酸铜、铁酸钴的硫酸渣的综合利用，变废为宝，有利于资源的最大化利用和生态环境的保护。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。
实施例1
本实施例是以含铜品位为0.3%，含钴品位为0.36%的硫酸渣为例，来详细解释本发明。
本实施例的一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，具体包括下述步骤：
（1）取50g的含铜品位为0.3%，含钴品位为0.36%的硫酸渣置于管式气氛炉中（占炉容积的1/3），然后通入CO/N2混合气体，其中CO含量为30%，待CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气后，以15℃/min的速率升温至550℃，保温焙烧60min，然后冷却至70℃得焙烧渣；
（2）将冷却至70℃的焙烧渣加入到质量分数为20%的硫酸溶液中，液固比为4:1，料液升温至70℃，搅拌下浸出60min；
（3）将浸出矿浆过滤，得到浸渣和浸液，浸渣经过磁选分离铁精矿和尾矿后，铁精矿回收处理，铜钴进入到浸液中分步回收铜和钴；
（4）将浸液温度升温至90℃，加入质量分数为30%的双氧水氧化60min，再加入质量分数为8%的碳酸钠和质量分数为8%的石灰乳，用石灰乳调节料液pH至3.5，搅拌2h，过滤得含铜钴溶液和铁渣，铁渣返回还原焙烧回收铁精矿；所述浸液：双氧水：碳酸钠的质量比为10：3：3；
（5）含铜钴溶液中加入质量分数为10%的硫代硫酸钠溶液作为沉淀剂，用量为铜离子摩尔量的2.5倍；采用碳酸钠调节溶液pH至5.0，并升温至90℃搅拌3.5h过滤得铜渣和含钴溶液，铜渣烘干作为铜精矿回收铜，检测铜渣中铜的质量分数为41.98%，铜渣重量0.30g，铜的回收率为83.97%；
（6）含钴溶液采用质量分数为10%的碳酸钠溶液作为沉淀剂，调整溶液pH为9.0，常温下搅拌反应3.5h后过滤分离，得钴渣和废水；铜渣烘干回收钴，检测钴渣中钴的质量分数为22.17%，钴渣重量0.7g，钴的回收率为86.24%。
实施例2
本实施例是以含铜品位为0.63%，含钴品位为0.051%的硫酸渣为例，来详细解释本发明。
本实施例的一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，具体包括下述步骤：
（1）取100g的含铜品位为0.63%，含钴品位为0.051%的硫酸渣置于管式气氛炉中（占炉容积的2/3），然后通入CO/N2混合气体，其中CO含量为20%，待CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气后，以10℃/min的速率升温至500℃，保温焙烧120min，然后冷却至80℃得焙烧渣；
（2）将冷却至80℃的焙烧渣加入到质量分数为30%的硫酸溶液中，液固比为5:1，料液升温至80℃，搅拌下浸出300min；
（3）将浸出矿浆过滤，得到浸渣和浸液，浸渣经过磁选分离铁精矿和尾矿后，铁精矿回收处理，铜钴进入到浸液中分步回收铜和钴；
（4）将浸液温度升温至100℃，加入质量分数为28%的双氧水氧化80min，再加入质量分数为10%的碳酸钠和质量分数为5%的石灰乳，用石灰乳调节料液pH至3.0，搅拌4h，过滤得含铜钴溶液和铁渣，铁渣返回还原焙烧回收铁精矿；所述浸液：双氧水：碳酸钠的质量比为10：4：1；
（5）含铜钴溶液中加入质量分数为8%的硫代硫酸钠溶液作为沉淀剂，用量为铜离子摩尔量的2倍；用碳酸钠调节溶液pH至4.0，并升温至100℃搅拌3h过滤得铜渣和含钴溶液，铜渣烘干作为铜精矿回收铜，检测铜渣中铜的质量分数为42.17%，铜渣重量1.34g，铜的回收率为90.07%；
（6）含钴溶液采用质量分数为8%的碳酸钠溶液作为沉淀剂，调整溶液pH为8.5，常温下搅拌反应4h后过滤分离，得钴渣和废水；铜渣烘干回收钴，检测钴渣中钴的质量分数为20.68%，钴渣重量0.213g，钴的回收率为86.52%。
实施例3
本实施例是以含铜品位为0.75%，含钴品位为1.4%的硫酸渣为例，来详细解释本发明。
本实施例的一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，具体包括下述步骤：
（1）取200g的含铜品位为0.75%，含钴品位为1.4%的硫酸渣置于管式气氛炉中（占炉容积的1/3），然后通入CO/N2混合气体，其中CO含量为10%，待CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气后，以20℃/min的速率升温至600℃，保温焙烧100min，然后冷却至60℃得焙烧渣；
（2）将冷却至60℃的焙烧渣加入到质量分数为5%的硫酸溶液中，液固比为5:1，料液升温至60℃，搅拌下浸出200min；
（3）将浸出矿浆过滤，得到浸渣和浸液，浸渣经过磁选分离铁精矿和尾矿后，铁精矿回收处理，铜钴进入到浸液中分步回收铜和钴；
（4）将浸液温度升温至80℃，加入质量分数为29%的双氧水氧化50min，再加入质量分数为5%的碳酸钠和质量分数为10%的石灰乳，用石灰乳调节料液pH至2.5，搅拌2h，过滤得含铜钴溶液和铁渣，铁渣返回还原焙烧回收铁精矿；所述浸液：双氧水：碳酸钠的质量比为10：5：1；
（5）含铜钴溶液中加入质量分数为9%的硫代硫酸钠溶液作为沉淀剂，用量为铜离子摩尔量的3倍；用碳酸钠调节溶液pH至6.0，并升温至80℃搅拌4h过滤得铜渣和含钴溶液，铜渣烘干作为铜精矿回收铜，检测铜渣中铜的质量分数为38.47%，铜渣重量3.13g，铜的回收率为80.16%；
（6）含钴溶液采用质量分数为8%的碳酸钠溶液作为沉淀剂，调整溶液pH为8.0，常温下搅拌反应4h后过滤分离，得钴渣和废水；铜渣烘干回收钴，检测钴渣中钴的质量分数为17.39%，钴渣重量13.32g，钴的回收率为82.76%。
实施例4
本实施例是以含铜品位为0.56%，含钴品位为0.82%的硫酸渣为例，来详细解释本发明。
本实施例的一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，具体包括下述步骤：
（1）取100g的含铜品位为0.56%，含钴品位为0.82%的硫酸渣置于管式气氛炉中（占炉容积的1/3），然后通入CO/N2混合气体，其中CO含量为25%，待CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气后，以16℃/min的速率升温至550℃，保温焙烧30min，然后冷却至75℃得焙烧渣；
（2）将冷却至75℃的焙烧渣加入到质量分数为15%的硫酸溶液中，液固比为4:1，料液升温至75℃，搅拌下浸出20min；
（3）将浸出矿浆过滤，得到浸渣和浸液，浸渣经过磁选分离铁精矿和尾矿后，铁精矿回收处理，铜钴进入到浸液中分步回收铜和钴；
（4）将浸液温度升温至85℃，加入质量分数为30%的双氧水氧化70min，再加入质量分数为7%的碳酸钠和质量分数为8%的石灰乳，用石灰乳调节料液pH至3.2，搅拌0.5h，过滤得含铜钴溶液和铁渣，铁渣返回还原焙烧回收铁精矿；所述浸液：双氧水：碳酸钠的质量比为10：4.5：2；
（5）含铜钴溶液中加入质量分数为8.5%的硫代硫酸钠溶液作为沉淀剂，用量为铜离子摩尔量的2.3倍；用碳酸钠调节溶液pH至5.5，并升温至85℃搅拌4h过滤得铜渣和含钴溶液，铜渣烘干作为铜精矿回收铜，检测铜渣中铜的质量分数为45.31%，铜渣重量1.06g，铜的回收率为85.82%；
（6）含钴溶液采用质量分数为9.5%的碳酸钠溶液作为沉淀剂，调整溶液pH为9.0，常温下搅拌反应4h后过滤分离，得钴渣和废水；铜渣烘干回收钴，检测钴渣中钴的质量分数为20.12%，钴渣重量3.32g，钴的回收率为81.48%。
由实施例1～4可知，采用本发明方法处理含铜钴硫酸渣，铜钴回收率分别可达到80-90%，说明采用本发明方法回收硫酸渣中的铜钴切实可行。
Claims (2)
1.气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，其特征在于：是以含铜钴硫酸渣为原料，在CO/N2混合气氛中焙烧，然后采用硫酸浸出铜钴，实现硫酸渣中铜钴的回收；具体包括下述步骤：
（1）取适量的含铜钴硫酸渣置于管式气氛炉中，然后通入CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气后，以10～20℃/min的速率升温至540℃～560℃，保温焙烧30min～120min，然后冷却至60～80℃得焙烧渣；含铜钴硫酸渣的加料量占炉容的1/3～2/3；
（2）将冷却至60～80℃的焙烧渣加入到质量分数为5～30%的硫酸溶液中，液固比为4～5:1，料液升温至60～80℃，搅拌下浸出20min～300min；
（3）将浸出矿浆过滤，得到浸渣和浸液，浸渣经过磁选分离铁精矿和尾矿后，铁精矿回收处理，铜钴进入到浸液中分步回收铜和钴；
上述步骤（1）中硫酸渣置于管式气氛炉中，通入CO/N2混合气体完全置换管式气氛炉中的空气，其中CO气体含量为10%～30%；
所述含铜钴硫酸渣含铜品位为0.20%～0.80%，含钴品位为0.01%～3.0%，硫酸渣中铜钴主要以铁酸铜和铁酸钴的形式存在；
所述浸液分步回收铜和钴的方法，具体按下述步骤操作：
（1）将浸液温度升温至80～100℃，加入质量分数为28～30%的双氧水氧化50～80min，再加入质量分数为5～10%的碳酸钠和质量分数为5～10%的石灰乳，用石灰乳调节料液pH至2.5～3.5，搅拌0.5～4h，过滤得含铜钴溶液和铁渣，铁渣返回还原焙烧回收铁精矿；所述浸液：双氧水：碳酸钠的质量比为10：3～5：1～3；
（2）含铜钴溶液中加入质量分数为8～10%的硫代硫酸钠溶液作为沉淀剂，用量为铜离子摩尔量的2～3倍；用碳酸钠调节溶液pH至4.0～6.0，并升温至80～100℃搅拌3～4h过滤得铜渣和含钴溶液，铜渣作为铜精矿回收铜；
（3）含钴溶液采用质量分数为8～10%的碳酸钠溶液作为沉淀剂，调整溶液pH为8.0～9.0，常温下搅拌反应3～4h后过滤分离，得钴渣和废水。
2.根据权利要求1所述的一种气基低温还原焙烧—浸出回收硫酸渣中铜钴的方法，其特征在于：经过步骤（2）过滤，铜的回收率为80～90%；经过步骤（3）过滤，钴的回收率为80～90%。
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