复杂硫化钴矿加压浸出工艺研究.pdf

2 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期 复杂硫化钴矿加压浸出工艺研究 黄胜，张磊，王海北，冯亚平 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要采用低温低压浸出技术对复杂硫化钻进行研究。结果表明，在低温低压下，该复杂硫化钻中钴的 浸出率大于9 2 ％，铜镍的浸出率大于9 0 ％，铁和砷形成稳定的砷酸铁进入浸出渣。 关键词复杂硫化钴矿；加压浸出 中图分类号T F 8 1 6文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 0 0 1 - - 0 0 0 2 - - 0 3 R e s e a r c ho nt h eP r e s s u r eL e a c h i n go fC o m p l e xC o b a l tS u l p h i d eO r e H U A N GS h e n g ，Z H A N GL e i ，W A N GH a l b e i ，F E N GY a p i 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 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h el e a c h i n go fl o w p r e s s u r ea n dl o w t e m p e r a t u r eo nc o m p l e xc o b a l ts u l p h i d eo r ew e r es t u d i e d ． T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h el e a c h i n gr a t eo fC ow a sb e y o n d9 2 ％，a n dm o r et h a n9 0o ／／o fC u ，N iw a s l e a c h e di n t os o l u t i o n ．T h ea r s e n i ci nt h ec o n c e n t r a t ew a sp r e c i p i t a t e dw i t hf e r r i ci o ni n t ot h er e s i d u e ． K e y w o r d s C o m p l e xc o b a l ts u l p h i d eo r e ；P r e s s u r el e a c h i n g 我国钴资源的主要特点是贫矿多、富矿少，缺少 单独的钴矿床，大部分共生或伴生在铜、镍、铁矿中。 目前主要从镍铜等重金属冶炼系统钴渣中提取钴， 约占钴总产量的3 5 ％，其它从进口钴原料和废料中 提取的钴约占总产量的6 5 ％[ 1 叫] 。我国某地复杂 硫化钻矿中含有镍、铜、铁、砷等元素，钴主要以辉钴 矿为主，镍以镍辉钴矿为主。采用火法工艺不能进 行有效的分离。本文采用加压湿法浸出工艺进行处 理，使得钴、镍、铜进入溶液中，铁和砷形成稳定的砷 酸铁进入浸出渣。 1试验研究 1 ．1 试验原料 试验所用原料为我国某地复杂硫化钴矿，原矿 中硫化物主要以黄铜矿、黄铁矿、毒砂为主，其次为 闪锌矿、黝铜矿、辉钴矿，少量镍辉钴矿。原矿主要 成分为 ％ C o2 ．4 0 ，N i0 ．7 8 ，C u2 ．1 0 ，F e1 1 ．3 0 ， S8 ．4 5 ，Z n0 ．9 8 ，A s1 1 ．9 9 。原矿经细磨后9 0 ％以 基金项目国家自然科学基金重点项目 5 0 2 3 4 0 1 0 作者简介黄胜 1 9 7 6 一 。男。湖北孝感人，工程师，硕士． 上小于0 ．0 7 4m m 。试验所用试剂如硫酸等均为分 析纯。配制溶液用水为去离子水。 1 ．2 试验装置 加压氧化试验在G S A - 2 L 立式衬钛加压釜中进 行。氧气为9 8 ％工业纯氧气。 将原矿、水、硫酸和添加剂按一定比例混合后加 入加压釜中，密闭升温，并通人少量氧气。温度升至 8 5 ～9 5 ℃时打开通气阀门排气。达到设定温度后通 人氧气并将总压调整至试验值，开始计时。试验过 程中严格控制反应的温度和压力。反应结束后通入 冷却水将釜体冷却至6 0 ℃后启釜，物料用旋片式真 空泵过滤分离。浸出渣用水淋洗烘干。浸出液和浸 出渣分别送分析。 I ．3 试验原理 根据原矿组成，加压浸出试验过程主要进行下 列反应 C o A s S 1 3 ／4 0 2 3 ／2 H 2 0 - - - - C o S O 。 H 3 A s O { C u F e S 2 H 2 S 0 4 5 ／2 0 2 一C u S 0 4 F e S O , 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期 3 H 2 0 S 4 F e S 0 4 0 2 2 H 2 S 0 4 2 F e 2 S 0 4 3 2 H 2 0 F e 3 H 3A s 0 4 一F e A s 0 4 3 H 2 Z n S 2 H 2 S 0 4 0 2 2 Z n S 0 4 2 H 2 0 S 2 试验方法和结果 2 ．1 反应温度的影响 试验条件L ／S 5 ／1 ，硫酸浓度0 ．8 2m o l ／L ，添 加剂A0 ．5g ，总压0 ．8 5M P a ，反应时间2 ．0h 。试 验结果见图1 。 毋 、 褥 a 三 蜷 唾 插 图1 浸出温度对金属浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fr e a c t i o nt e m p e r a t u r eo n m e t a l sl e a c h i n gr a t e 由图1 可看出，高温有利于铜、镍、钴的浸出， 1 5 0 ℃时，铜、镍、钴的浸出率大于9 0 ％。铁的浸出 率跟温度成正比。但1 6 0 ℃以后铁发生水解沉淀。 砷的浸出率随温度的升高而降低。但初始酸浓度较 高，导致浸出液中砷浓度高于0 ．3g ／L ，因此降低初 始硫酸浓度。 2 ．2 浸出时间的影响 试验条件L ／S 5 ／1 ，硫酸酸度0 ．8 2m o l ／L ，添 加剂A0 ．5g ，反应温度1 6 0 ℃，总压0 ．8 5M P a 。试 验结果见图2 。 术 、 爵 弓i 则 噬 捌 图2 浸出时间对金属浸出率的影响 F 嘻2 E f f e c to fr E s c t i o nt i m eo nm e t a l sl e a c h i n gr a t e 由图2 可以看出钴、镍、铜、铁浸出率随反应时间 延长而增大。反应1 ．5h 后，钴、镍、铜的浸出率均达 9 0 ％以上，同时砷和大部分的铁被抑制在渣中。 2 ．3 初始硫酸浓度的影晌 试验条件L ／S 5 ／1 ，添加剂A0 ．5g ，反应温 度1 6 0 ℃，总压0 ．8 5M P a ，反应时间1 ．5h 。试验结 果见图3 。 图3 初始酸浓度对金属浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to ft h ec o n c e n t r a t i o no fs u l f u r i c a c i do nm e t a l sl e a c h i n gr a t e 结果表明硫酸有利于钴、镍、铜的浸出。起始 酸度为0 ．5 1m o l ／L 时，钴、镍、铜的浸出率均达 9 0 ％以上，但浸出液中铁、砷含量较高。起始酸度为 0 ．4 1m o l ／L 时，浸液中铁、砷含量低，但钴、镍、铜的 浸出率偏低。 2 ．4 氧分压的影响 试验条件L ／S 5 ／1 ，硫酸酸度0 ．4 tm o l ／L ，添 加剂A0 ．5g ，反应温度1 5 0 ℃，反应时间1 ．5h 。试 验结果见图4 。 邃 将 罟j 燃 噬 锚 图4 氧分压对金属浸出率的影响 F i g ．4 T h ee f f e c to fo x y g e np a r t i a lp r e s s u r eo n m e t a l sl e a c h i n gr a t e 万方数据 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期 结果表明氧分压增大，钴镍铜的浸出率升高， 但变化较小。同时氧分压对铁砷的浸出影响也不 大。氧分压以0 ．3M P a 以下即可。 2 ．5 矿浆液固比的影响 试验条件硫酸初始酸度0 ．4 1m o l ／L ，添加剂 A0 ．5g ，反应温度1 6 0 ℃，总压0 ．8 5M P a ，反应时间 1 ．5h 。试验结果见图5 。 邃 { 串 铝 燃 瞧 捌 图5 矿浆液固比对金属浸出率的影响 F i g ．5T h ee f f e c to fL ／So nm e t a l sl e a c h i n gr a t e 结果表明液固比对钴镍铜的浸出影响较小，但 对铁的影响较大。液固比低时，浸出液中铁含量较 低。因此液固比以4 ／1 为宜。 2 ．6 综合试验 试验条件L ／S 4 ／1 ，硫酸初始酸度0 ．6 1m o l ／L ， 添加剂A0 ．5g ，反应温度1 6 0 。C ，总压0 ．8 5M P a ，反应 时间1 ．5h 。试验结果表明钴的浸出率达到9 3 ％以 上，镍铜的浸出率大于9 0 ％。通过对浸出渣X R D 衍射图的分析，渣中大量存在的是砷酸铁、石英以及 硫酸钙。表明浸出后有价金属几乎全被浸出，而铁 砷进入渣相。此试验结果具有重现性。 3结论 在低温低压下，加入添加剂，复杂硫化钴中钴的 浸出率大于9 2 ％，铜镍的浸出率大于9 0 ％，同时砷 与铁形成稳定的砷酸铁进入浸出渣。 参考文献 [ 1 ] 王海北，刘三平，蒋开喜，等．我国钴生产和消费现状 [ J ] ．矿冶，2 0 0 4 ，1 3 3 5 4 5 6 ． E 2 ] 赵中伟，王东多，陈爱良，等．从铜钴合金及含钴废料中提 取钴的研究现状与展望[ J ] - 湿法冶金，2 0 0 8 ，2 7 4 1 9 5 1 9 8 ． [ 3 一刘三平，王海北，蒋开喜，等．钴提取分离技术分析与应 用E J 3 ．有色金属，2 0 0 4 ，5 6 2 7 3 7 6 ． [ 4 ] 张学锋，王海北，蒋开喜，等．钴废料生产草酸钴实践 口] ．矿冶，2 0 0 7 ，1 6 1 4 3 4 5 ． 万方数据