一種鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法
【專利摘要】一種鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，其特征是由以下步驟組成：破碎鈷銅混合氧化礦，配入導(dǎo)電增強(qiáng)劑混合均勻后，加入電解槽與陰極相接觸；在電解槽中加入硫酸或鹽酸作浸出劑和電解液，控制電化學(xué)參數(shù)進(jìn)行還原浸出；還原浸出過(guò)程中，在電解液中加入明膠作添加劑，還原浸出完成后液固分離，用熱水洗滌濾渣，得到含有銅和鈷以及其它有價(jià)金屬的浸出液和洗滌液。本發(fā)明的方法無(wú)需添加還原劑，可獲得含鈷、銅、鎳等有價(jià)金屬的浸出液，可實(shí)現(xiàn)銅與鈷優(yōu)先分離，還可避免還原劑加入所導(dǎo)致的雜質(zhì)引入和環(huán)境污染問(wèn)題。該方法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制及規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬化工冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，特別是有顯著經(jīng)濟(jì)價(jià)值的銅高鈷低類氧化銅鈷礦，以及鈷、銅、鎳等金屬含量高，鐵、鎂、鋁等雜質(zhì)金屬含量低的鈷高銅低類水鈷礦。
【背景技術(shù)】
[0002]鈷是重要的軍民兩用戰(zhàn)略金屬，是國(guó)防工業(yè)和航空航天工業(yè)發(fā)展中必不可少的金屬。同時(shí)，鈷作為鋰電池關(guān)鍵的功能元素，是發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。銅是與人類關(guān)系非常密切的有色金屬，具有許多可貴的物理化學(xué)特性，其熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率都很高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，易熔接，具有抗蝕性、可塑性、延展性，被廣泛應(yīng)用于電氣、電子、機(jī)械制造、建筑、國(guó)防等工業(yè)領(lǐng)域。
[0003]在礦產(chǎn)資源領(lǐng)域，鈷易與相似元素銅、鎳等伴生成礦，鈷、銅混合礦多屬氧化礦，礦相組成復(fù)雜。鈷銅混合氧化礦(包括氧化銅鈷礦及水鈷礦)，是與硫化礦同等重要的自然礦產(chǎn)資源，經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值高，但開(kāi)發(fā)利用難度大。銅鈷混合氧化礦主產(chǎn)于非洲國(guó)家，銅和鈷主要以孔雀石綠、氧化高鈷等礦相存在，銅與鈷的總含量一般為3?25%范圍內(nèi)，物理性能是電的不良導(dǎo)體。根據(jù)銅與鈷的相對(duì)含量，銅鈷混合氧化礦可分為銅高鈷低類的氧化銅鈷礦以及鈷高銅低類的水鈷礦，其中氧化銅鈷礦含銅量可高達(dá)10%，且含鈷量為1%以上，水鈷礦含鈷量最高可達(dá)20%，含銅量一般為1%左右。無(wú)論是氧化銅鈷礦還是水鈷礦，濕法冶金浸出方法是最具前景的技術(shù)路線。
[0004]鈷銅混合氧化礦常規(guī)濕法冶金浸出方法為添加化學(xué)品還原浸出，浸出過(guò)程工藝參數(shù)難控制、環(huán)境污染大。
[0005]CN200910301216.0公開(kāi)了一種全濕法選擇性浸出水鈷礦的方法，采用濃硫酸或濃鹽酸作浸出劑，加入含亞鐵離子的還原劑，反應(yīng)溫度60?90°C條件下進(jìn)行還原浸出，浸出液加入強(qiáng)氧化劑氧化除鐵，該方法工藝較復(fù)雜，成本較高，存在引入雜質(zhì)鐵的缺陷。
[0006]CN200910042830.X公開(kāi)了一種低品位氧化銅鈷礦中銅、鈷鎳的分離提取方法，采用濕法氯化浸出，鐵粉還原提取銅粉，硫化沉淀鈷鎳的方法，回收有價(jià)金屬，該方法的氯化浸出不能有效浸出原礦中三價(jià)鈷。
[0007]CN201010582776.0公開(kāi)了用硫酸和還原劑亞硫酸鈉進(jìn)行選擇性還原酸浸水鈷礦，將浸出液旋流電積分別提取銅與鈷，提鈷后液返回用于酸浸。該方法需要添加亞硫酸鈉作浸出助劑，浸出過(guò)程中易發(fā)生酸分解反應(yīng)，有二氧化硫氣體逸出現(xiàn)象，造成環(huán)境污染。
[0008]CN201110113248.5公開(kāi)了一種銨鹽低溫焙燒氧化銅鈷礦富集回收銅鈷的方法，該方法是一種火法冶金與濕法冶金的聯(lián)合工藝，由于過(guò)程中存在銨鹽的引入，易產(chǎn)生氨氣排放和廢水氨氮的環(huán)境問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，本發(fā)明的方法在原礦還原浸出過(guò)程，無(wú)需添加還原劑，可直接獲得含鈷、銅、鎳等有價(jià)金屬的浸出液，還原過(guò)程可實(shí)現(xiàn)銅與鈷優(yōu)先分離，還可避免還原劑加入所導(dǎo)致的雜質(zhì)引入和環(huán)境污染問(wèn)題。
[0010]本發(fā)明的方法由以下步驟組成:破碎鈷銅混合氧化礦至2100目，配入小于礦粉質(zhì)量5%的導(dǎo)電增強(qiáng)劑混合均勻后，加入電解槽與陰極相接觸;在電解槽中加入硫酸或鹽酸作浸出劑和電解液，控制電化學(xué)參數(shù)進(jìn)行還原浸出；還原浸出過(guò)程中，在電解液中加入原礦質(zhì)量1/500的明膠作添加劑，還原浸出時(shí)間60?500min ；還原浸出完成后液固分尚，用熱水洗滌濾渣，得到含有銅和鈷的浸出液和洗滌液。
[0011]所述的導(dǎo)電增強(qiáng)劑為碳粉或銅粉。
[0012]所述的浸出劑和電解液為濃度0.5-3.0N的硫酸或鹽酸。
[0013]所述的浸出劑和電解液與加入固態(tài)物料的液固比為3~25:1。
[0014]所述的電化學(xué)參數(shù):電流密度為50?600A/V，槽電壓為1.0?6.0V，電極距5?30mm，電解浸溫度為常溫至80°C，通電時(shí)間為60?500min。
[0015]所述的陰極和陽(yáng)極材質(zhì)為銅、鉑、銀、不銹鋼、鈦、石墨或鉛基合金。
[0016]本發(fā)明的還原浸出是將破碎的粉態(tài)原礦加入電解槽與陰極直接接觸，稀硫酸或稀鹽酸既是電解液又是浸出劑，接通直流電，將原礦中不能酸溶的三價(jià)鈷還原為易酸溶的二價(jià)鈷。浸出過(guò)程無(wú)需添加還原劑，通過(guò)陰極直接原位還原，提高有價(jià)金屬的浸出速度及浸出率。還原浸出過(guò)程通過(guò)直接改變電化學(xué)參數(shù)，可調(diào)控還原浸出強(qiáng)度與行為，易實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化控制。本發(fā)明的還原浸出可同步浸出銅、鈷、鎳等有價(jià)金屬，可實(shí)現(xiàn)銅在陰極優(yōu)先析出和分離回收，可解決傳統(tǒng)的還原浸出后的銅鈷分離難題。本發(fā)明適用于難處置難利用的鈷銅混合氧化礦的浸出，資源利用率高，過(guò)程無(wú)污染。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
對(duì)含鈷2.1%、銅4.3%的鈷銅混合氧化礦破碎至150目，配入3%碳粉混合均勻，加入電解槽與銅陰極相接觸;按液固比12:1在電解槽中加入2.0N硫酸作浸出劑和電解液，以鈦材作陽(yáng)極，通直流電源進(jìn)行恒電流還原浸出，保持電極距10mm，電解液溫度70°C，電流密度為200A/V，還原浸出過(guò)程中，在電解液中加入原礦質(zhì)量1/500的明膠作添加劑，還原浸出時(shí)間為420min。浸出完成后液固分離，用85 °C熱水?dāng)嚢柘礈鞛V渣三遍，合并浸出液和洗滌液。經(jīng)分析計(jì)算，本實(shí)施例的鈷、銅浸出率分別為99.8%、99.4%，固體棄渣含鈷為0.03%。
[0018]實(shí)施例2
對(duì)含鈷7%、銅3.5%的鈷銅混合氧化礦破碎至300目，直接加入電解槽與不銹鋼陰極相接觸;按液固比18:1在電解槽中加入0.5N硫酸作浸出劑和電解液，以鈦材作陽(yáng)極，通直流電源進(jìn)行恒電壓還原浸出，保持電極距18mm，電解液溫度60°C，槽電壓為2.8V，還原浸出過(guò)程中，在電解液中加入原礦質(zhì)量I/500的明膠作添加劑，還原浸出時(shí)間為360min。浸出完成后液固分離，用90°C熱水?dāng)嚢柘礈鞛V渣三遍，合并浸出液和洗滌液。經(jīng)分析計(jì)算，本實(shí)施例的鈷、銅浸出率分別為99.6%、99.6%，固體棄渣含鈷為0.02%。
[0019]實(shí)施例3
對(duì)含鈷3.5%、銅1.1%的鈷銅混合氧化礦破碎至300目，配入1%銅粉混合均勻，加入電解槽與鈦陰極相接觸;按液固比8:1在電解槽中加入1.0N鹽酸作浸出劑和電解液，以碳材作陽(yáng)極，通直流電源進(jìn)行恒電流還原浸出，保持電極距20mm，電解液溫度50°C，電流密度為400A/m2，還原浸出過(guò)程中，在電解液中加入原礦質(zhì)量1/500的明膠作添加劑，時(shí)間為300min。還原浸出完成后液固分離，用85°C熱水?dāng)嚢柘礈鞛V渣三遍，合并浸出液和洗滌液。經(jīng)分析計(jì)算，本實(shí)施例的鈷、銅浸出率分別為99.9%、99.1%，固體棄渣含鈷為0.12%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，其特征是由以下步驟組成:破碎鈷銅混合氧化礦至2 100目，配入小于礦粉質(zhì)量5%的導(dǎo)電增強(qiáng)劑混合均勻后，加入電解槽與陰極相接觸；電解槽中加入硫酸或鹽酸作浸出劑和電解液，陽(yáng)極和陰極接通直流電源進(jìn)行還原浸出；還原浸出過(guò)程電解液中加入原礦質(zhì)量1/500的明膠作添加劑，控制電化學(xué)參數(shù)，還原浸出時(shí)間60?500min;還原浸出完成后液固分離，用熱水?dāng)嚢柘礈鞛V渣，得到含有銅和鈷的浸出液和洗滌液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，其特征是所述的導(dǎo)電增強(qiáng)劑為碳粉或銅粉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，其特征是所述的浸出劑和電解液為濃度0.5-3.0N的硫酸或鹽酸。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，其特征是所述的浸出劑和電解液與加入固態(tài)物料的液固比為3~25:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，其特征是所述的電化學(xué)參數(shù):電流密度為50?600A/m2，槽電壓為1.0?6.0V，電極距5?30mm，電解浸溫度為常溫至800C，通電時(shí)間為60?500min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷銅混合氧化礦的還原浸出方法，其特征是所述的陰極和陽(yáng)極為銅、鉑、銀、不銹鋼、鈦、石墨或鉛基合金。
【文檔編號(hào)】C22B3/08GK105861822SQ201610205861
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】郭秋松, 劉志強(qiáng), 朱薇, 曹洪楊
【申請(qǐng)人】廣州有色金屬研究院