复杂铜钴矿浸出溶液处理试验.pdf

2 0 1 6 年第6 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n l ’ d o i 1 0 ．3 9 6 9 l ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 6 ．0 6 ．0 0 1 复杂铜钴矿浸出溶液处理试验 李强，杨卜，阮书峰，尹飞 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要以复杂铜钴矿浸出溶液为原料，采用M 5 7 7 4 萃取铜，硫酸反萃，铜的萃取率和反萃率均大于9 9 ％， 萃余液用S O ／空气混合气氧化中和除铁、锰，除铁后液铁和铝均小于0 ．0 0 5g ／L ，锰没有完全除掉，采用 活性氧化镁沉淀镍和钴，在较优条件下，镍、钴沉淀率分别为9 7 ．7 3 ％和9 4 ．3 3 ％，用活性氧化钙沉淀锰 和镁。 关键词氧化铜钴矿；溶液处理；萃取；除铁；除锰 中图分类号T F 8 1 1 ；T F 8 1 6 文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 6 0 6 0 0 0 1 0 3 T r e a t m e n to fL i x i v i u mo fC o m p l e xC o p p e ra n dC o b a l tO r e s L IQ i a n g ，Y A N GB o ，R U A NS h u f e n g ，Y I NF e i B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t E x t r a c t i o na n ds t r i p p i n gr a t i oo fc o p p e ri s9 9 ％a b o v ea p p l y i n gl e a c h i n gs o l u t i o no fc o m p l e x c o p p e ra n dc o b a l to r e sa sr a wm a t e r i a l ，M 5 7 7 4a se x t r a c t a n t ，a n ds u l f u r i ca c i da ss t r i p p i n ga g e n t ．I r o na n d a l u m i n u mi nr e s i d u a lr a f f i n a t ea r eb o t h0 ．0 0 5g ／Lb e l o wc o m b i n e dw i t hi n c o m p l e t e l yr e m o v e dm a n g a n e s e a f t e rr e m o v a lo fi r o na n dm a n g a n e s eb yo x i d a t i o no fS 0 2 ／a i rm i x t u r eg a s ．N i c k e la n dc o b a l tp r e c i p i t a t i o n r a t ei s9 7 ．7 3 ％a n d9 4 ．3 3 ％r e s p e c t i v e l yu n d e rt h eo p t i m u mp r e c i p i t a t i o nc o n d i t i o n sw i t ha c t i v em a g n e s i u m o x i d e ．M a n g a n e s ea n dm a g n e s i u ma r ep r e c i p i t a t e db ya c t i v ec a l c i u mo x i d e ． K e yw o r d s o x i d i z e dc o p p e ra n dc o b a l to r e s ；s o l u t i o nt r e a t i n g ；e x t r a c t i o n ；i r o nr e m o v a l ；m a n g a n e s er e m o v a l 浮选法、火法以及湿法工艺口。7 1 是目前处理氧化 铜钴矿的主要方法，并且湿法处理工艺已经成为主 流，即以氧化物矿为主的铜钴矿采用直接酸浸的湿 法冶炼路线；后续工艺中均包括化学中和法除铁、有 机溶剂萃取法提取和分离铜、钴和镍等其它有价 金属‘8 ”9 ] 。 复杂铜钴矿浸出溶液除含有有价元素铜、镍和 钴外，还含有铁、锰、铝和镁等杂质元素，同时溶液中 含有F e 2 十和M n 2 ，根据铁和锰的电位一p H 平衡图， 若在p H 一3 ～4 较低温度条件下彻底中和沉淀去除 F e 2 和M n 2 ，必须将铁氧化成三价以氢氧化铁的 形式析出、把锰氧化成四价以二氧化锰析出。针对 这些情况，有研究采用S O 。／空气混合气催化氧化中 和除铁、锰‘1 0 。16 | ，近几年来逐渐在镍钴工业中有所 应用。该法无需添加强氧化剂，有价金属氧化沉淀 很少，可以有效地提高金属回收率。本文重点研究 铜钴矿浸出溶液[ 1 7 1 中有价元素与杂质元素的分离 及提取。 1 试验原料及方法 1 ．1 试验原料 试验用铜钴矿浸出液的p H 为2 ，主要成分 收稿日期2 0 1 5 1 1 1 0． 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 重大课题 2 0 1 2 A A 0 6 A 1 1 0 ；国家自然科学基金云南省联合基金 U 1 3 0 2 2 7 4 ； 国家自然科学基金青年基金 5 1 3 0 4 0 2 3 ；国家自然科学基金面上项目 5 1 2 7 4 0 4 4 作者简介李强 1 9 8 3 一 ，男，甘肃平凉人，工程师；通信作者杨b 1 9 7 9 一 ，男，河北衡水人，高级工程师． 万方数据 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 6 年第6 期 g ／L C u3 ．7 9 、N i0 ．2 1 、C o0 ．2 8 、F e2 ．7 2 、 M n3 ．0 5 。 1 ．2 萃取试验 采用2 5 0m L 分液漏斗间断试验模拟两级逆流 萃取和两级逆流反萃，萃取试验共计进行了4 组，反 萃试验进行4 组，萃取试验所得负载有机相供反萃 试验用，反萃试验所得再生有机相供萃取试验用，如 此循环。 1 ．3 沉铁锰试验 将铜萃余液加热至设定温度，添加中和剂控制 p H ，通人S 0 ／空气混合气体，沉淀一定时间后取样 过滤。 1 ．4 沉镍钴试验 将沉铁锰后液加热至设定温度，将适量的活性 氧化镁慢慢加入强烈搅拌的溶液中，同时在试验过 程中监测溶液p H 变化。中和一定时间取样过滤。 2 试验结果及讨论 2 ．1 铜萃取试验 2 ．1 ．1 铜的萃取 萃取试验条件有机相2 0 ％M 5 7 7 4 8 0 ％磺化 煤油、水相为铜钴矿浸出液、二级逆流萃取、萃取相 比O ／A 1 、接触时间5r a i n 、萃取温度2 6 ℃、平均 分相时间6r a i n 。萃取试验得到萃余液成分见表1 。 表1 萃余液成分 T a b l e1 C o m p o n e n to fr a t t i n a t e ／ g L - 1 种类 c uN ic oF eM nH 二级萃余液0 ．0 3 30 ．2 00 ．2 62 ．7 03 ．0 20 ．2 1 从表1 可见，用2 0 ％M 5 7 7 4 8 0 ％磺化煤油经 过一级萃取铜萃取率为9 5 ．1 9 ％，经过两级萃取铜 萃取率高达9 9 ．2 9 ％，一级萃余液含铜0 ．2 3g ／L ，二 级萃余液中铜含量0 ．0 3 3g ／L 。在此萃取条件下， 溶液中的其它元素均未明显地被萃取，从而很好地 实现了铜的分离提纯。 2 ．1 ．2 负载铜有机相洗涤 铜萃取的时候，可能有部分元素夹带进入有机 相中，故用1 0g ／L 的硫酸溶液洗剂负载铜的有机 相，洗剂级数1 级，洗剂相比O ／A 一2 0 ，洗剂时间5 m i n ，洗剂后液成分 g ／L C u O ．0 0 5 、N i0 ．0 1 0 、C o 0 ．0 0 6 、F e0 ．0 2 0 、M n0 ．0 3 0 。 2 ．1 ．3 负载铜有机相反萃试验 反萃试验条件反萃剂2 0 0g ／LH S O 。、C u3 5 g ／L 、2 级逆流反萃、反萃相比O ／A 一2 ．5 、接触时间 5r a i n 、反萃温度2 6 ℃。铜的反萃率大于9 9 ．0 ％。 反萃后液平均铜含量5 2 ．0 6g ／L 。反萃后液可采用 电解得到阴极铜产品。 2 ．2 除铁、锰、铝试验 采用S O ／空气混合气氧化中和除铁、铝及部分 锰。试验考察铁与铝的沉淀是否完全，同时考察锰、 镍、钴的沉淀率。典型的萃余液成分 g ／L N i 0 ．2 3 、C o0 ．3 0 、M n2 ．9 8 、F e2 ．4 5 、F e 2 0 ．7 5 、 A l0 ．8 5 。 试验条件温度～3 0 ℃、混合气S O 含量 1 ．5 ％、每立方溶液混合气流量1 4 ．9 3m 3 ／h 、氧化沉 淀控制p H3 ．5 、氧化时间1h 、中和终点p H4 ．5 、中 和陈化时间1h 。试验结果如下。 沉淀后液成分 g ／L F e 0 ．0 0 5 、M n1 ．7 3 、 A 10 ．0 3 ；液计沉淀率 ％ F e1 0 0 ．0 、M n3 2 ．4 3 、 A 19 6 ．3 2 。沉淀渣成分 ％ F e7 ．6 3 、M n2 ．5 2 、 A l2 ．2 9 、N i0 ．0 0 6 、C o0 ．0 1 1 、F e1 0 5 ．8 5 ；渣计沉淀 率 ％ M n3 3 ．5 2 、A 19 5 ．6 8 、N i0 ．8 7 、C o1 ．2 4 。 从结果可见，在该条件下，除铁后液中铁含量 0 ．0 0 5g ／L ，铝含量 o ．0 1 0g ／L ，溶液中锰液计沉淀 率为1 2 ％～1 5 ％，沉淀渣中镍、钴夹带分别低于 2 ．0 ％和1 ．0 ％。添加晶种对沉淀渣的沉降性能有 明显改善。 2 ．3 沉淀镍、钴试验 除铁、铝后液中主要金属离子为镍、钴、锰，其典 型含量分别为0 ．2 、0 ．3 、2g ／L ，本研究用活性氧化 镁沉淀镍、钴，试验条件氧化镁粉末添加量为2 倍 理论量、沉淀停留时间6h 、沉淀温度4 5 ℃。试验结 果如下。 溶液组成 g ／L N i0 ．0 0 5 、C o0 ．0 1 5 、M n 1 ．2 5 ；液计沉淀率 ％ N i9 7 ．7 3 、C o9 4 ．3 3 、M n 8 ．2 0 。沉淀渣组成 ％ N i1 3 ．2 5 、C o1 5 ．5 8 、M n 9 ．1 2 、M g O9 ．9 2 ；渣计沉淀率 ％ N i9 7 ．8 7 、C o 9 3 ．7 7 、M n1 0 ．6 6 。渣量为每立方溶液1 ．6 3k g ，滤 饼含水8 2 ．6 9 ％。 试验得到的镍、钴渣为初级产品，可以作为产品 销售，也可以采用成熟的镍、钴分离工艺继续处理， 分别得到电解镍和电解钴。 2 ．4 沉淀锰、镁试验 沉淀镍、钴后液中主要含有的金属离子为锰、 镁，其典型含量分别为1 ．2 5 和1 ．7 0g ／L 。沉淀锰、 镁试验条件沉淀剂活性氧化钙用量为理论量的 0 ．8 倍、沉淀p H 一9 ．0 、温度4 0 ℃，液计锰、镁的沉 万方数据 2 0 1 6 年第6 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／] y s y l ．b g r i m m ．c n 3 淀率分别为9 2 ．0 8 ％和2 4 ．9 4 ％。可以得到含锰 9 ．1 0 ％的锰产品。但由于其价值较低，故不回收锰。 3 结论及建议 1 采用“M 5 7 7 4 萃取铜一S O ／空气混合气催化 氧化中和除铁、锰一活性氧化镁沉淀镍钴一活性氧 化钙沉锰镁”工艺处理复杂铜钴矿浸出液是可行的， 有价元素与杂质元素分离及提纯效果较好。 2 该工艺在工业生产中冶炼用水经尾矿库后循 环进入冶炼系统，不可避免地导致镁的增长，在沉锰 过程中镁的沉淀必然增加，所以该部分消耗会逐渐 升高，建议溶液部分开路处理以解决镁富集问题。 参考文献 E l - 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