氧化沉淀法从稀溶液中分离锌钴.pdf

2 0 1 3 年第9 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 1 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．k s , s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 9 ．0 0 6 氧化沉淀法从稀溶液中分离锌钴 徐晓辉，常耀超，王云，靳冉公 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要以过硫酸钠为氧化剂，采用氧化沉淀法从除铁后液中分离锌钴，探讨了各因素对氧化沉淀的影响。 结果表明，在过硫酸钠用量为钴理论耗量4 倍、温度8 0 ℃、p H4 ．8 ～5 ．0 、氧化时间3h 的最佳条件下， 钴完全氧化沉淀，酸洗后渣中钴含量达1 5 ．6 ％，钴富集了近9 倍。沉钴后液用碳酸钠中和沉淀可得到含 锌5 1 ‘7 8 ％的碱式碳酸锌。 关键词锌钴分离；过硫酸钠；氧化沉淀；富集 中图分类号T F 8 1 3 ；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 3 0 9 0 0 1 9 0 3 S e p a r a t i o no fZ i n ca n dC o b a l tf r o mD i l u t eS u l f a t eS o l u t i o nb y O x i d a t i o nP r e c i p i t a t i o n X Y UX i a o h u i ，C H A N GY a o c h a o ，W A N GY u n ，J I NR a n g o n g 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 An e wp r o c e s so fo x i d a t i o np r e c i p i t a t i o nw a sd e v e l o p e dt os e p a r a t ec o b a l tf r o md i l u t ez i n c b e a r i n g d e i r o n i n gs o l u t i o nw i t hs o d i u mp e r s u l f a t ea so x i d a n t ．T h ee f f e c t so fp a r a m e t e r so no x i d a t i v ep r e c i p i t a t i o n r a t eo fm e t a l sw 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 ta f t e ra c i dw a s h i n gc o b a l tc o n t e n ti nr e s i d u ei s t5 ．6 ％w h i c hi sn e a r l y9t i m e st ot h a ti ne x i s t i n gr e s i d u 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 gd o s a g eo f s o d i u mp e r s u l f a t eo f4t i m e so ft h e o r e t i c a lc o b a l tc o n s u m p t i o n s ，t e m p e r a t u r eo f8 0 ℃，p Ho f4 ．8 ～5 ．0 ， a n do x i d a t i o nt i m eo f3h ．P o s t p r e c i p i t a t i o ns o l u t i o nc o n t a i n i n ge x c l u s i v e l yz i n cc a nb en e u t r a l i z e db ys o d i u mc a r b o n a t et op r e c i p i t a t eb a s i cz i n cc a r b o n a t ep r o d u c tw i t hz i n cc o n t e n to f5 1 ．7 8 ％． K e yw o r d s s e p a r a t i o no fz i n ca n dc o b a l t ；s o d i u mp e r s u l f a t e ；o x i d a t i v ep r e c i p i t a t i o n ；e n r i c h m e n t 某企业采用焙砂酸浸一萃取电积一除铁沉钻工 艺流程回收铜钴，生产中发现由于原料烧渣中锌含 量高，用碳酸钠沉钴后所得渣中含有大量锌 含Z n 4 6 ．7 ％、C o1 ．7 7 ％ ，由于含钴低，钴不能计价，只能 按锌计价，从而造成经济损失。要想使钴富集回收， 关键是实现锌钴元素的分离。本文参考处理湿法炼 锌中净化渣的相关方法‘卜4 | ，提出了氧化沉淀法从除 铁后液 稀溶液 中分离锌钴的工艺方案。 收稿日期2 0 1 3 - 0 6 一z 6 作者简介徐晓辉 1 9 7 9 一 ，男，安徽合肥人，工程师，硕士 1试验原理 1 ．1C o - H 2 0 系电位- p H 图分析 从C o H 2 0 系电位一p H 图[ 5 ] 可知，C 0 2 的稳定 区域随溶液p H 增大而减小，即C 0 2 的水解电位减 小，同时C o O H 。的稳定存在区域随着p H 的提高 而不断变大；而随着钴离子浓度的下降，所需氧化电 位逐渐升高；随着温度的升高，所需氧化电位不断下 降，但幅度很小。 万方数据 2 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y ] ．b g r i m m ．e n 2 0 1 3 年第9 期 酸度越高，C 0 2 越不容易氧化为C 0 3 ，从热力 学角度而言，应在较高p H 下进行氧化沉钴操作， 其上限p H 应该是不使溶液中的锌沉淀。氧线在 p H M n C o ，这与氧化还原电位的数据相符。F e 、 M n 、C o 氧化完全所需的过硫酸钠量分别为理论量 的1 倍、3 倍和4 倍。进一步提高过硫酸钠用量对 提高钴氧化沉淀率无明显影响，因此，氧化剂的用量 选择理论量的4 倍。 长 ＼ 碍 测 媛 0l2}456 过硫酸钠加入量 理论量倍数 图1过硫酸钠用量对沉淀率的影响 F i g ．1 E f f e c to fd o s a g eo fs o d i u mp e r s u l f a t e o no x i d a t i o np r e c i p i t a t i o nr a t e 3 ．2 温度的影响 试验条件过硫酸钠加人量为4 倍钴理论消耗 量，搅拌转速4 0 0r ／m i n ，过硫酸钠以1 0 ％浓度溶液 加入，用5 ％N a O H 调p H 至4 ．8 ～5 ．0 ，反应时间3 h 。温度对氧化沉淀的影响如图2 所示。 誉 ＼ 料 避 避 4 0“}踟 温度，℃ 图2 温度对沉淀率的影响 F i g ．2 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo no x i d a t i o n p r e c i p i t a t i o nr a t e 从图2 可看出，温度对Z n 、M n 、F e 的沉淀率没 有明显影响，而对钴的沉淀率影响非常明显。在5 0 ℃以下钴的氧化沉淀率很低，在5 0 ～8 0 ℃，钴的氧 化沉淀率随温度升高而迅速提高，8 0 ℃时氧化沉淀 率达到9 9 ．8 ％，基本氧化完全。进一步提高温度对 氧化沉淀率影响较小，反而增加能耗，因此，确定温 度为8 0 ℃。 3 ．3 p H 的影响 C o S O 。氧化动力学研究表明[ 1 ] ，钴氧化沉淀率 随p H 的增大不断上升。但是p H 过高，就会产生 碱式硫酸锌沉淀，从而影响分离效果。 万方数据 2 0 1 3 年第9 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 2 1 试验条件氧化温度8 0 ℃，过硫酸钠加入量为 4 倍钴理论消耗量，搅拌转速4 0 0r ／m i n ，过硫酸钠 以1 0 ％浓度溶液加入，反应时间3h ，用5 ％N a O H 调p H 。结果如图3 所示。 零 、 哥 邋 好 ．j ．U3 ．a4 ．I ’4 ．aa ．Ua ．a0 ．0 p H 图3p H 对沉淀率的影响 F i g ．3 E f f e c to fp Ho no x i d a t i o n p r e c i p i t a t i o nr a t e 图3 表明，随着p H 的增大，钴的氧化沉淀率也 随之增加，当p H 达到5 左右时，钴接近完全氧化沉 淀。再进一步提高p H 则会造成锌的大量水解，降 低渣的钴含量。因此，氧化p H 确定为5 左右。 3 ．4 氧化时间的影响 根据上述条件确定的最佳过硫酸钠用量，氧化 温度和p H ，考察氧化时间对钴氧化沉淀率的影响。 试验条件氧化温度8 0 ℃，过硫酸钠加入量为4 倍 钴理论消耗量，搅拌转速4 0 0r ／m i n ，过硫酸钠以 1 0 ％浓度溶液加入，用5 ％N a O H 调p H 至4 ．8 ～ 5 ．0 。结果如图4 所示。 毋 、 哥 邋 好 氧化时问，h 图4 氧化时间对沉淀率的影响 F i g ．4 E f f e c to fr e a c t i o nt i m eo no x i d a t i o n p r e c i p i t a t i o nr a t e 由图4 可知，Z n 、M n 、F e 沉淀率随反应时间延 长增加不大，而钴的氧化沉淀率在o ～3h 内基本呈 直线增加，3h 以后沉淀接近完全，所以氧化时间确 定为3h 。 3 ．5 酸洗试验 氧化沉淀时锌会随钴、锰等的沉淀而造成大量 夹带，影响了钴渣的品位，因此可将上述最佳条件下 的沉钴渣用稀酸进行洗涤以进一步提高渣中钴品 位。酸洗前沉钴渣成分 ％ Z n1 1 ．8 、C o1 2 ．8 、M n 8 ．1 、C u2 ．8 ，酸洗后沉钴渣成分 ％ Z n3 ．1 、C o 1 5 ．6 、M n9 ．8 、C u1 ．3 。 由此可知，经过氧化沉淀酸洗后，渣中含钴 1 5 ．6 ％，与原料相比，钴富集了近9 倍。可作为富钴 渣进一步提取钴或直接出售。 3 ．6 沉钴后液沉锌试验 氧化沉淀后溶液中主要成分为锌，其它元素含 量已经很少，用碳酸钠中和沉淀可以获得较高纯度 的碱式碳酸锌产品。沉锌条件温度8 0 ℃，用1 0 ％ N a 。C O 。调节控制p H 一8 ，反应1h 。沉淀后的碱式 碳酸锌成分 ％ Z n5 1 ．7 8 、C o0 ．0 1 、M n0 ．0 1 、F e 0 ．0 1 、C u0 ．1 0 。 经锌钴分离后可得到较纯的碱式碳酸锌产品， 可以直接出售。 4结论 以过硫酸钠作氧化剂，采用氧化沉淀工艺可以 实现除铁后液锌和钴的分离和富集。最佳条件为 氧化温度8 0 ℃，过硫酸钠加入量为4 倍钴理论消耗 量，p H4 ．8 ～5 ．0 ，氧化时间3h 。将钴渣进一步酸 洗后钴的品位可达1 5 ．6 ％，钴富集了近9 倍。沉钴 后液用碳酸钠中和沉淀可得到较纯的碱式碳酸锌。 参考文献 [ 1 ] 洪涛．氧化沉淀法分离炼锌除钴渣中锌钴的研究[ D ] ． 西安西安建筑科技大学，2 0 0 3 ． [ 2 ] 刘春侠，谢刚，王吉坤，等．锌湿法净化钴镍渣的综合回 收[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 3 2 - 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