亚甲基蓝还原浸出低品位钴土矿.pdf

2 0 1 5 年第7 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 2 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 7 ．0 0 8 亚甲基蓝还原浸出低品位钴土矿 王政，闫丽，王光辉，张邦胜，林江顺 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要采用亚甲基蓝作为还原剂，在硫酸体系中直接浸出低品位钴土矿，考察了亚甲基蓝浓度、硫酸浓 度、反应温度、反应时间等对浸出率的影响。结果表明，在下述最优条件下，钴土矿中钴和锰的浸出率可 同时达到9 9 ％以上硫酸初始浓度1 ．6m o l ／L ，亚甲基蓝初始浓度5g ／L ，反应温度9 5 ℃，浸出时间4h ， 液固比3 1 。 关键词钴土矿；亚甲基蓝；还原浸出 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 0 7 0 0 2 7 0 3 R e d u c t i v eL e a c h i n go fC o b a l tf r o mL o w g r a d eA s b o l i t ew i t hM e t h y l e n eB l u e W A N GZ h e n g ，Y A NL i ，W A N GG u a n g h u i ，Z H A N GB a n g s h e n g ，L I NJ i a n g s h u n 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 C o b a l tw a sl e a c h e df r o ml o w g r a d ea s b o l i t ew i t hm e t h y l e n eb l u ea sr e d u c t a n ti ns u l f u r i ca c i d s y s t e m ．T h ee f f e c t so fc o n c e n t r a t i o n so fm e t h y l e n eb l u ea n ds u l f u r i ca c i d ，l e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，a n d r e a c t i o nt i m eo nl e a c h i n gr a t e sw e r ei n v e s t i g a t e d ．T h el e a c h i n gr a t eo fC oa n dM ni s99 ％a b o v eu n d e rt h e o p t i m u mt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n si n c l u d i n gi n i t i a l c o n c e n t r a t i o no f s u l f u r i c a c i do f1 ．6m o l ／L ，i n i t i a l c o n c e n t r a t i o no fm e t h y l e n eb l u eo f5g ／L ，l e a c h i n gt e m p e r a t u r eo f9 5 ℃，l e a c h i n gt i m eo f4h ，a n dr a t i oo f l i q u i dt os o l i do f3 1 ． K e yw o r d s a s b o l i t e ；m e t h y l e n eb l u e ；r e d u c t i v el e a c h i n g 我国钴资源贫乏，单独的钴矿很少。随着钴产 品需求增加，我国主要通过进口含钴原料及镍、钻冶 炼过程含钴渣的综合回收来提取钴[ 1 。7 ] 。通常采用 鼓风炉还原熔炼一硫酸浸出钴、铁一净化后用亚硝 酸钴钾法分离钻、镍工艺处理钴土矿。现代湿法冶 金以二氧化硫为还原剂，将含钴氧化矿物中的三价 钴还原成可溶性的二价钴，从而得到浸出[ ”] 。 有机还原剂具有可溶性，还原能力较强，浸出速 度快，采用有机还原剂特别是碳水化合物成为国外 近年研究含钴原料及锰矿等还原浸出的热点[ 12 。1 “。 本文针对低品位钴土矿，采用印染废水中常见的亚 甲基蓝 M B 作为还原剂，综合提取钴、锰等有价金 收稿日期2 0 1 5 一O l 一2 7 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 作者简介王政 1 9 8 6 一 ．男，湖南长沙人，博士． 属，为钴土矿的开发与综合利用提供一条可行途径。 1试验原料与方法 试验采用国内某厂钴土矿为原料，主要成分 ％ C o4 ．4 5 、M n3 ．3 4 、C u1 1 ．6 7 、F e5 ．9 0 、M g 3 。5 4 、A l4 ．2 7 、N i0 ．0 8 2 、C a0 ．2 8 、B a0 ．4 7 、T i 0 ．2 2 。试验采用恒温水浴锅加热，电子恒速搅拌器 进行搅拌浸出，考察相关因素对钴及其它元素浸出 率的影响。首先将亚甲基蓝溶入一定体积的水溶液 中，并与钻土矿一起加入恒温水浴锅中的反应器内， 在设定的温度和搅拌速度下反应一定的时间，反应 结束后真空抽滤。分析滤渣中各元素的含量并计算 万方数据 2 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7 期 浸出率。 2 结果与讨论 2 ．1 亚甲基蓝浓度的影响 固定条件3 0g 钴土矿、反应温度9 5 ℃、硫酸 初始浓度I ．6m o l ／L 、浸出时间4h 、液固比L ／S 一 3 。亚甲基蓝浓度与浸出率的关系如图1 所示。 图1亚甲基蓝浓度对浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fc o n c e n t r a t i o no fm e t h y l e n e b l u eo nl e a c h i n gr a t e 图1 表明，随着亚甲基蓝初始浓度的增加，钴和 锰的浸出率迅速上升，当亚甲基蓝初始浓度达到5 g ／L 时，钴和锰的浸出率分别达到9 9 ．0 7 ％和 9 9 ．7 2 ％。这是由于有机染料能溶于水中，且具有较 强的还原性，与钴土矿属于液固反应，故反应速度 快，使得浸出率显著提高。 2 ．2 硫酸初始浓度的影响 固定条件3 0g 钴土矿、反应温度9 5 ℃、亚甲 基蓝初始浓度5g ／L 、浸出时间4h 、液固比L ／S 一 3 。不同硫酸初始浓度时的浸出率见图2 。 从图2 可见，硫酸初始浓度对浸出率的影响较 大。钴、锰的浸出率都随硫酸初始浓度的升高逐渐 上升，当硫酸初始浓度到达1 ．6m o l ／L 时，钴和锰的 浸出率分别达到9 9 ．6 7 ％和9 9 ．8 5 ％。因此选择硫 酸初始浓度为1 ．6m o l ／L 。 2 ．3 浸出温度的影响 固定条件3 0g 钴土矿、硫酸初始浓度1 ．6 m o l ／L 、亚甲基蓝初始浓度5g ／L 、浸出时间4h 、液 固比L ／S 3 。反应温度与浸出率的关系见图3 。 由图3 可以看出，低温下浸出反应速度缓慢，浸 出率较低。随着温度的升高，钴和锰的浸出率明显 上升。这是由于温度升高，增快了原子运动速度，并 且减小扩散阻力，有利于传质的进行，同时固相表面 1 0 5 9 0 喜s j j 则6 0 4 5 3 0 硫酸浓度／ t o o l L 一。1 图2 硫酸初始浓度对浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c to fi n i t i a lc o n c e n t r a t i o n O fH 2S 0 4o nl e a c h i n gr a t e 4 图3 反应温度对浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n gr a t e 反应速度加快，加快了钴土矿高价钴的还原与浸出 率。当温度达到9 5 ℃时，钴和锰的浸出率都达到 9 9 ％以上。 2 ．4 浸出时间的影响 固定条件3 0g 钻土矿、硫酸初始浓度1 ．6 m o l ／L 、亚甲基蓝初始浓度5g ／L 、反应温度9 5 ℃、 液固比L ／S 3 。反应时间对浸出率的影响如图4 所示。 图4 表明，随着时间的延长，钴和锰的浸出率缓 慢上升。当浸出率大于4h 后，随着浸出时间的继 续延长，钴和锰的浸出率几乎不变，都达到9 9 ％以 上。因此浸出时间4h 已足够。 2 ．5 液固比的影晌 固定条件3 0g 钴土矿、硫酸初始浓度1 ．6 m o l ／L 、亚甲基蓝初始浓度5g ／L 、反应温度9 5 ℃、 浸出时间4h 。考察液固比与浸出率的关系，结果 见图5 。 万方数据 2 0 1 5 年第7 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 9 母 、 祷 丑 型 术 、 褂 羽 燃 时间m 图4 浸出时间对浸出率的影响 F i g ．4 E f f e c to ft i m eo nl e a c h i n gr a t e 液固比 图5 液固比对浸出率的影响 F i g ．5 E f f e c to fL ／So nl e a c h i n gr a t e 液固比的考察主要是考虑浸出后续处理，液固 比太小，矿浆的黏度增大，液固分离较困难。但是， 如果液固比太大，则浸出液中的离子浓度太低，给后 续的浓缩造成困难。从图5 可知，当液固比增大到 3 以后几乎对浸出率没有影响，钴和锰的浸出率都 达到9 9 ％以上，故取液固比L ／S 3 。 2 ．6 综合条件试验 采用上述条件试验得到的最优参数进行综合条 件试验3 0g 钴土矿、硫酸初始浓度1 ．6m o l ／L 、亚 甲基蓝初始浓度5g ／L 、反应温度9 5 ℃、浸出时间 4h 、液固比L ／S 3 。结果如表1 所示。 表1 综合条件试验结果 T a b l e1R e s u l t so fc o m p r e h e n s i v et e s t 综合条件试验结果表明，采用亚甲基蓝为还原 剂浸出钴土矿，钴和锰的浸出率都达到9 9 ％以上。 与传统二氧化硫还原工艺相比，试剂消耗低，并且不 产生有毒废气，大气环境污染问题可以有效避免。 3结论 采用有机染料亚甲基蓝为还原剂直接浸出某低 品位钴土矿，对钴和锰浸出率影响最大的是初始硫 酸浓度，其次是浸出温度。优化后的浸出条件为硫 酸初始浓度1 ．6m o l ／L 、亚甲基蓝初始浓度5g ／L 、 反应温度9 5 ℃、浸出时间4h 、液固比L ／S 一3 。在 此条件下，钴和锰的浸出率分别为9 9 ．4 2 ％和 9 9 ．7 7 ％。 参考文献 [ 1 1 刘红斌，蒋伟，蒋训雄，等．铜转炉渣湿法回收钻研究 E J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 2 1 9 2 2 ． [ 2 3 李伯骥，粟海锋，文衍宣．从软锰矿酸浸沉淀渣中回收 钴镍E J 3 ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 9 卜3 ． [ 3 ] 尹晓莹，满瑞林，赵鹏飞，等．废旧锂离子电池正极材料 中钴铝同浸过程研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 3 1 1 - 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