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        從某低品位氧化銅鈷礦石中直接浸出銅鈷

        2021-06-02 13:09:10郭雙華
        濕法冶金 2021年3期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        郭雙華

        (揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 揚(yáng)州 225127)

        鈷主要來源于氧化銅鈷礦。目前所處理礦石大多為中、高品位氧化銅鈷礦[1-2],針對低品位銅鈷礦的研究相對較少。從礦石中回收鈷主要采用濕法工藝[3-4]。濕法工藝是先將氧化銅鈷礦石細(xì)磨,然后用硫酸和還原劑分步浸出銅、鈷,浸出液再經(jīng)萃取分離銅和鈷[5-13]。濕法工藝生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小、資源利用率高。試驗研究了從某低品位氧化銅鈷礦石中還原浸出銅、鈷,以期為從低品位銅鈷礦石中得到銅、鈷提供流程簡單、金屬浸出率較高的浸出工藝。

        1 試驗部分

        1.1 試驗原料

        試驗礦石來自剛果(金),為低品位氧化銅鈷礦石,主要礦物為石英、綠泥石、赤鐵礦、白云母。主要化學(xué)成分見表1。礦石中,Cu、Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,含少量Ni。

        表1 低品位氧化銅鈷礦石主要化學(xué)成分 %

        1.2 試驗試劑及設(shè)備

        主要試劑:亞硫酸鈉,硫酸,均為分析純;水為純凈水。

        主要儀器設(shè)備:電動攪拌器,恒溫水浴鍋,水循環(huán)式真空泵,pH計。

        1.3 試驗原理

        礦石中,鈷主要以Co2O3、Co(OH)3形式存在,難以用酸直接浸出,需要加入還原劑將高價鈷還原為二價鈷,再用酸將其轉(zhuǎn)到溶液中。礦石中的銅以CuO形式存在,可用硫酸直接溶解浸出。還原浸出過程中的主要化學(xué)反應(yīng)如下:

        1.4 試驗方法

        浸出試驗在燒杯中進(jìn)行,輔助電動攪拌,恒溫水浴加熱。礦石烘干、混勻后磨至設(shè)定粒度,稱取一定質(zhì)量并按一定液固體積質(zhì)量比配制礦漿,攪拌狀態(tài)下加入一定量還原劑及硫酸,升溫至設(shè)定溫度。反應(yīng)過程中,用pH計測定浸出液酸度、電位。反應(yīng)完成后,用水循環(huán)式真空泵過濾,濾渣干燥后分析銅、鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù),計算銅、鈷浸出率。

        2 試驗結(jié)果與討論

        2.1 還原劑用量對金屬浸出率的影響

        礦石粒度-74 μm占70%,液固體積質(zhì)量比2/1,反應(yīng)時間3 h,硫酸用量6%(占礦石質(zhì)量百分比,下同),反應(yīng)溫度70 ℃。還原劑亞硫酸鈉用量(占礦石質(zhì)量百分比,下同)對鈷、銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖1所示。

        圖1 還原劑用量對鈷、銅浸出率的影響

        由圖1看出:隨亞硫酸鈉用量增加,鈷浸出率提高幅度較大;亞硫酸鈉用量達(dá)10%后,鈷浸出率變化不大。亞硫酸鈉用量增加,鐵、錳浸出率會提高,而且增大酸耗,不利于后續(xù)工藝,因此,確定亞硫酸鈉用量以礦石質(zhì)量的12%為宜。

        2.2 礦石粒度對金屬浸出率的影響

        液固體積質(zhì)量比2/1,反應(yīng)時間3 h,硫酸用量6%,反應(yīng)溫度70 ℃,亞硫酸鈉用量12%,礦石粒度對鈷、銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖2所示。

        圖2 礦石粒度對鈷、銅浸出率的影響

        由圖2看出:隨礦石粒度變細(xì),鈷浸出率提高,銅浸出率變化不大;礦石粒度-74 μm占比達(dá)80%后,鈷浸出率變化不大。綜合考慮,確定礦石粒度以-74 μm占80%為宜。

        2.3 硫酸用量對金屬浸出率的影響

        礦石粒度-74 μm占80%,液固體積質(zhì)量比2/1,反應(yīng)時間3 h,反應(yīng)溫度70 ℃,亞硫酸鈉用量12%,硫酸用量對鈷、銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖3所示。

        圖3 硫酸用量對鈷、銅浸出率的影響

        由圖3看出:隨硫酸用量增加,鈷、銅浸出率均提高;硫酸用量大于礦石質(zhì)量6%以后,銅、鈷浸出率變化均不大。硫酸用量過大,會增大浸出液酸度,不利于后續(xù)工序,且會加大酸耗,綜合考慮,確定適宜的硫酸用量為礦石質(zhì)量的8%。

        2.4 反應(yīng)時間對金屬浸出率的影響

        礦石粒度-74 μm占80%,反應(yīng)液固體積質(zhì)量比2/1,硫酸用量8%,反應(yīng)溫度70 ℃,亞硫酸鈉用量12%,反應(yīng)時間對鈷、銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖4所示。

        圖4 反應(yīng)時間對鈷、銅浸出率的影響

        由圖4看出:隨反應(yīng)時間延長,鈷浸出率顯著提高,銅浸出率提高幅度不大;反應(yīng)4 h后,鈷浸出率也不再升高。綜合考慮,確定反應(yīng)時間以4 h為宜。

        2.5 反應(yīng)溫度對金屬浸出率的影響

        礦石粒度-74 μm占80%,液固體積質(zhì)量比2/1,硫酸用量8%,反應(yīng)時間4 h,亞硫酸鈉用量12%,反應(yīng)溫度對鈷、銅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖5所示。

        圖5 反應(yīng)溫度對鈷、銅浸出率的影響

        由圖5看出,反應(yīng)溫度在20~80 ℃范圍內(nèi),溫度變化對鈷、銅浸出率影響不大。故確定浸出在室溫下進(jìn)行。

        2.6 綜合試驗

        依據(jù)條件試驗結(jié)果,在礦石粒度-74 μm占80%、液固體積質(zhì)量比2/1、硫酸用量8%、還原劑亞硫酸鈉用量12%、反應(yīng)時間4 h、室溫條件下進(jìn)行3組平行試驗,結(jié)果見表2。可以看出,鈷、銅浸出效果較好,鈷浸出率大于93%,銅浸出率大于95%。

        表2 綜合試驗結(jié)果

        3 結(jié)論

        針對某低品位氧化銅鈷礦石,常溫下采用亞硫酸鈉還原三價鈷,然后用硫酸浸出銅和鈷,可獲得較好浸出效果,適宜條件下,鈷浸出率大于93%,銅浸出率大于95%。

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