褐煤浸出钴土矿的工艺研究.pdf

2 0 1 5 年第l O 期有色金属 冶炼部分 h t t p 7 [ y s y l ．b g r i m m ．c n 3 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 I ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．1 0 ．0 1 0 褐煤浸出钴土矿的工艺研究 闰丽，王政，王光辉 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要首次采用褐煤取代二氧化硫在硫酸介质中浸出钴土矿，考察工艺条件对钴土矿浸出的影响。结果 表明，在下述最佳条件下，钴浸出率大于9 7 ％煤粉粒度一0 ．0 7 4m m 占9 8 ％、煤矿比0 ．3 3 、酸矿比 0 ．4 5 、液固比2 、温度9 2 ℃、浸出时间5 ．5h 。 关键词钴土矿；浸出；褐煤 中图分类号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 5 } 1 0 0 0 3 7 0 3 P r o c e s sS t u d yo nL e a c h i n go fA s b o l i t ew i t hL i g n i t ei nS u l f u r i cA c i dS y s t e m Y A NL i ，W A N GZ h e n g ，W A N GG u a n g h u 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 S u l f u rd i o x i d ew a ss u b s t i t u t e db yl i g n i t et ol e a c ha s b o l i t ei ns u l f u r i ca c i ds y s t e mf o rt h ef i r s t t i m e ．T h ee f f e c t so ft e c h n i c a lc o n d i t i o n so nl e a c h i n go fa s b o l i t ew e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t c o b a l tl e a c h i n gr a t ei s9 7 ％a b o v eu n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gp a r t i c l es i z eo fl i g n i t eo f - - 0 ．0 7 4 m mo f9 8 ％，r a t i oo fl i g n i t et oa s b o l i t eo f0 ．3 3 ，r a t i oo fl i q u i dt os o l i do f2 ，t e m p e r a t u r eo f9 2 ℃，a n d l e a c h i n gt i m eo f5 ．5h ． K e yw o r d s a s b o l i t e ；l e a c h i n g ；l i g n i t e 目前，钴土矿通常采用二氧化硫还原浸出，在 8 0 ℃左右加硫酸至p H 一1 后通入二氧化硫浸出 5h [ V Z ] ，过程中为提高二氧化硫利用率和还原浸出 速度，气体在溶液中需要均匀弥散分布，但部分国内 工厂技术条件较差，二氧化硫气体极易饱和，外溢， 工人作业环境常充斥辛辣刺激性气味。另一方面，二 氧化硫储运困难，且有腐蚀性，还原过程各种管道阀 门需要防腐处理。操作繁琐、相关各种设备复杂、易 蚀。因此亟待开发一种更简便、清洁的钴浸出工艺。 活性炭、木屑、焦碳等碳基类物质天然环保、价 格便宜、广泛易得。计算表明，理想状态下，碳基类 物质还原性价比约为二氧化硫的5 3 倍，火法冶金中 经常使用。但在湿法冶金领域中没有工业的应用。 收稿日期2 0 1 5 0 3 2 4 基金项目北京矿冶研究总院基金项目 Y J 一2 0 1 4 1 5 作者简介闫丽 1 9 8 5 一 ，女，山西临汾人，硕士． 碳质浸出剂操作简便无腐蚀，浸出后多余的还 原剂还可能实现回收循环使用。1 9 8 6 年，H a n c o c k 等‘3 ] 采用褐煤浸出软锰矿，最佳条件下，锰浸出率 9 5 ％，此后相关碳浸出的研究较少，针对钴土矿的研 究也未见报道[ 4 ‘5 1 。本文首次采用碳基类物质取代 二氧化硫浸出钴土矿，探索碳基类物质浸出钴土矿 的可行性。 1 试验原料及方法 1 ．1 试验原料及试剂 试验所用原料为国内某厂目前采用二氧化硫浸 出的钴土矿，主要化学成分 ％ C o4 ．0 0 、C u 1 1 ．6 7 、M n3 ．3 4 、F e4 ．3 0 、M g3 ．5 4 、A l 4 ．2 7 、N i 万方数据 3 8 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 5 年第1 0 期 0 ．0 8 、C a0 ．2 8 、S0 ．1 9 、C0 ．8 8 。其中钴的物相组成 为 ％ 氧化钴9 5 ．9 5 、硫化钻1 ．0 2 、碳酸盐0 ．3 8 、 其它2 ．6 5 。褐煤化学组成 ％ 灰分1 0 ．5 、挥发物 3 1 ．1 5 、固定碳4 9 ，0 7 、水分9 ．2 8 。试验所用活性炭 及硫酸为试剂纯。 1 ．2 试验方法 称取定量的碳质、钴土矿 9 0 ％ o ．0 7 4r a m 、 水、硫酸试剂倒入烧瓶中，在水浴锅中升到指定温 度，搅拌浸出一定时间后，浆液过滤，滤渣洗涤烘干， 分析溶液及渣的主要成分并计算浸出率。 2 结果与讨论 2 ．1 活性炭浸出探索试验 活性炭浸出探索试验条件酸矿比0 ．5 、液固比 4 、温度9 8 ℃、浸出时间6h 。活性炭加入量 以炭矿 比表示 与钴土矿浸出率的关系如表1 所示。 表1 炭矿比对浸出的影响 T a b l e1E f f e c to fr a t i oo fc a r b o nt oa s b o l i t eO Nl e a c h i n g 由表1 可以看出，活性炭浸出钴土矿效果明显， 随着炭矿比从0 ．2 增加到0 ．4 ，钴浸出率从9 4 ％增 加到9 9 ％，而杂质铁的浸出率很低，钴浸出效果超 过工厂二氧化硫还原浸出的效果，并且操作环境大 大改善。考虑到活性炭价格昂贵，后续试验采用价 格较为便宜的褐煤作为浸钴剂。 2 ．2 褐煤浸出条件试验 2 ．2 ．1 褐煤粒度 固定条件酸矿比0 ．5 、液固比4 、温度9 8 ℃、浸 出时间6h 、煤矿比0 ．4 ，通过球磨时间调整褐煤的 粒度，试验结果见表2 。 表2 褐煤粒度对浸出的影响 T a b l e 2E f f e c to fp a r t i c l es i z eo fl i g n i t eo nl e a c h i n g 编号 0 ．0 7 4m m 占比／％ 浸出液／ g L 1 浸出率／％ C oC uM nF eC oC uM n 7 ．9 02 4 ．4 05 ．9 70 ．3 98 9 ．8 69 9 ．9 88 5 ．8 2 8 ．2 l2 4 ．2 96 ．5 90 ．3 59 8 ．5 09 9 ．8 89 7 ．8 1 8 ．3 22 4 ．1 75 ．6 50 ．3 89 8 ．8 79 9 ．9 69 8 ．7 2 F e 从表2 可知，一定范围内，褐煤粉粒度越细，钴 和锰的浸出率越高，杂质铁的浸出率始终较低，铜浸 出率基本不变。所以选择褐煤粉粒度为一0 ．0 7 4 m m 占9 8 ％。 2 ．2 ．2 煤矿比 固定条件煤粉粒度一0 ．0 7 4m m 占9 8 ％、酸矿 比0 ．5 、液固比4 、温度．9 8 ℃、浸出时间6h 、褐煤粉 加入量 以煤矿比表示 与钴土矿浸出率的关系见图 1 。如图l 所示，随着褐煤粉加入量的不断提高，钴 和锰的浸出率不断增加至接近1 0 00 A 。综合考虑， 选择煤矿比0 ．3 3 作为后续试验条件。 2 ．2 ．3 酸矿比 固定条件煤粉粒度一0 ．0 7 4m m 占9 8 ％、煤矿 比0 ．3 3 、液固比4 、温度9 8 ℃、浸出时间6h ，硫酸加 入量 以酸矿比表示 与钴土矿浸出率的关系如图2 所示。 1 2 0 1 0 0 登8 0 鐾6 0 燃 4 0 2 0 。 ∥少9 。一 - ∥ - 7 ／／ 一△一C u j ／ 一- 。．一- C M r I o - - V - - F e T- ．，r 一一 从图2 可见，随着硫酸加入量的不断提高，钴、 锰和铜的浸出率不断增加，最合适的酸矿比为 万方数据 2 0 1 5 年第1 0 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 9 学 、 静 丑 燃 图2 酸矿比对浸出的影响 F i g ．2 E f f e c to fr a t i oo fa c i dt oa s b o l i t e o nl e a c h i n g 0 ．4 5 。 2 ．2 ．4 浸出时间 固定条件煤粉粒度一0 ．0 7 4m m 占9 8 ％、煤矿 比0 ．3 3 、液固比4 、温度9 8 ℃、酸矿比0 ．4 5 、浸出时 间与钴土矿浸出率的关系见图3 。 图3 浸出时间对浸出的影响 F i g ．3 E f f e c to fl e a c h i n gt i m eo nl e a c h i n g 图3 表明，随着浸出时间从3h 增加到6h ，钴、 锰浸出率不断增加。考虑到策划能改变因素，选择 5 ．5h 作为合适的浸出时间。 2 ．2 ．5 液固比 固定条件煤粉粒度一0 ．0 7 4m m 占9 8 ％、煤矿 比0 ．3 3 、温度9 8 ℃、浸出时间5 ．5h 、酸矿比0 ．4 5 ， 考察液固比对钴土矿浸出率的影响。结果表明，液 固比对还原反应影响不大，当液固比为1 ．5 ～5 ．0 时，钴浸出率维持在9 7 ％以上，考虑到现场实际情 况以及后续溶液处理，液固比可根据实际情况调节。 2 ．2 ．6 浸出温度 固定条件煤粉粒度一0 ．0 7 4m m 占9 8 ％、煤矿 比0 ．3 3 、浸出时间5 ．5h 、酸矿比0 ．4 5 、液固比2 ，浸 出温度与钴土矿浸出率的关系如图4 所示。 图4 浸出温度对浸出的影响 F i g ．4 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n g 当浸出温度在8 5 ～9 8 ℃之间变化时，铜、铁浸 出率基本不变，分别为9 8 ％和5 ％左右。当浸出温 度为8 5 ℃时，钴浸出率为9 5 ．2 3 ％，但浸出渣含钴 达到0 ．1 8 ％，超过了一般排放浸出钴渣的标准；当 浸出温度达到9 2 ℃时，钴浸出率提高到9 7 ．4 5 ％， 渣含钴 0 ．1 ％。继续增加浸出温度，钴浸出率增幅 有限，所以浸出温度选择9 2 ℃。 3结论 首次采用褐煤代替二氧化硫作为浸钴剂直接浸 出钴土矿，钴与锰的浸出率都达到9 7 ％，浸出渣含 钴小于0 ．1 ％。优化后的浸出条件为煤粉粒度 一0 ．0 7 4m m 占9 8 ％、煤矿比0 ．3 3 、酸矿比0 ．4 5 、液 固比2 、温度9 2 ℃、浸出时间5 ．5h 。 参考文献 [ 1 ] 蒋训雄，汪胜东．常温常压硫酸浸出富钴结壳研究E J 2 ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 2 3 2 - 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