一种高硅硫化钴铜矿高压碱浸的方法
阅读说明：本技术 一种高硅硫化钴铜矿高压碱浸的方法 (High-pressure alkaline leaching method for high-silicon cobalt copper sulfide ore ) 是由 柴艮风 胡家彦 曹笃盟 冯玉洁 冯晓锐 陈天翼 王国超 李伟 郭培庆 王悦 火元 于 2021-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高硅硫化钴铜矿高压碱浸的方法,该方法是指在高压釜中分别加入磨矿后的高硅硫化钴铜矿和碱溶液或碱的浆液,升温至90～100℃后通入氧气,继续升温至浸出温度经高压碱浸出,得到浸出液；所述浸出液经固液分离,分别得到浸出渣和含铜钴滤液。本发明简单、高效、易于工业化,且高压浸出技术除了一次性投资高外,优势明显,成本低。本发明还可用于其他硫化钴铜矿、硫化镍钴矿等硫化矿物原料。(The invention relates to a high-pressure alkaline leaching method for high-silicon cobalt copper sulfide ore, which comprises the steps of respectively adding ground high-silicon cobalt copper sulfide ore and alkaline solution or alkaline slurry into a high-pressure kettle, heating to 90-100 ℃, introducing oxygen, continuously heating to a leaching temperature, and leaching with high-pressure alkaline to obtain a leaching solution; and carrying out solid-liquid separation on the leachate to respectively obtain leaching residues and copper-cobalt-containing filtrate. The invention is simple, high-efficient, easy to industrialize, and the high-pressure leaching technology has obvious advantages and low cost except high one-time investment. The invention can also be used for other sulphide mineral raw materials such as cobalt sulphide copper ore, nickel sulphide cobalt ore and the like.)
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种高硅硫化钴铜矿高压碱浸的方法。
背景技术
钴广泛应用于不锈钢、合金、电镀、电池和催化剂等工业领域，是制造轮胎、磁铁及智能手机的原料之一。如今，与锂一样，钴成为电动汽车锂电池制造的材料。
高硅硫化钴铜矿是一种主要含钴和铜的金属的矿种，该矿物物相主要是CuFeS2、FeS2、Co3S4，含铜15-18%，钴5-10%，铁17%左右，其矿相复杂，嵌布微细，难浸出难利用。高硅硫化钴铜矿冶金方法主要分为火法和湿法两种，火法一般为硫酸化焙烧法、氧化焙烧后再进行常压浸出；湿法为加压氨浸、常压氨浸—预氧化焙烧—选择性还原、氧化浸出、氯化浸出等浸出方法。这些方法均存在处理过程复杂，操作环境差，产生污染气体、后续溶液处理复杂等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、高效、易于工业化的高硅硫化钴铜矿高压碱浸的方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种高硅硫化钴铜矿高压碱浸的方法，其特征在于：在高压釜中按固液比1：3~6分别加入磨矿后的高硅硫化钴铜矿和碱溶液或碱的浆液，升温至90~100℃后通入氧气，继续升温至浸出温度经高压碱浸出，得到浸出液；所述浸出液经固液分离，分别得到浸出渣和含铜钴滤液。
所述磨矿后的高硅硫化钴铜矿的粒度为80目。
所述碱溶液是指浓度为100~400g/L的氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液。
所述碱的浆液是指浓度为10~50%氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁浆液中的一种。
所述高压碱浸出的条件是指浸出温度为120~200℃，氧压为0.3~0.8MP，搅拌速度为600~700r/mim，浸出时间为2~8h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明原料中铁在浸出后氧化沉淀为赤铁矿渣，渣率低，这样可使渣携带的有价金属低，因此有价金属回收率高。
2、本发明中浸出液处理不需除铁工序，对于铁含量高的物料更经济。
3、本发明中硫化钴铜类矿物高压浸出为产酸过程，浸出试剂用碱类，则可降低浸出液酸度，促进反应平衡向浸出和赤铁矿生成方向进行，利于浸出和除铁反应。同时由于在碱性溶液中，硫进一步氧化为高氧化态的电位比在酸性介质中低得多，所以硫主要氧化为硫酸根，能耗较低，硫化钴类矿物碱浸完成虽然浸出酸度不能达到碱性（浸出有价金属会沉淀），但比酸浸或水浸浸出液酸度低很多，浸出可降低能耗。
4、本发明中高硅硫化钴铜矿高压浸出过程元素硫生成硫磺并进一步生成硫酸根，不产生有害物质，对环境友好，浸出效率高，通过控制浸出工艺参数，使原料中的铁浸出后生成赤铁矿沉淀进入浸出渣直接除铁，浸出液经简单处理后可作为钴、铜或镍产品的生产原料。
5、本发明简单、高效、易于工业化，且高压浸出技术除了一次性投资高外，优势明显，成本低。本发明还可用于其他硫化钴铜矿、硫化镍钴矿等硫化矿物原料。
具体实施方式
一种高硅硫化钴铜矿高压碱浸的方法：
在高压釜中按固液比（g/L）1：3~6分别加入磨矿后粒度为80目的高硅硫化钴铜矿和碱溶液或碱的浆液，升温至90~100℃后通入氧气，继续升温至浸出温度经高压碱浸出，得到浸出液；高压碱浸出的条件是指浸出温度为120~200℃，氧压为0.3~0.8MP，搅拌速度为600~700r/mim，浸出时间为2~8h。高压浸出完成后加压釜停止加热进行降温，釜内温度降至50℃以下时，打开加压釜排气阀，排出釜内气体，停止加压釜搅拌，打开加压釜，浸出完成后浸出液经固液分离，分别得到浸出渣和含铜钴滤液。含铜钴滤液可用于提取钴铜等有价金属。
其中：高硅硫化钴铜矿中硅含量≥1%。
碱溶液是指浓度为100~400g/L的氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液。碱的浆液是指浓度为10~50%氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁浆液中的一种。
氧气气源为空气或氧气。
浸出时间主要由物料性质和浸出温度、氧压和矿石粒度等工艺条件决定。
高压碱浸出时注意：⑴如果物料含硫高，硫高压浸出时氧化为硫酸根，用钙的碱性物质做浸出剂时因生成硫酸钙沉淀，该沉淀较细，沉淀量较大则影响渣过滤性能，且渣率增加，会导致有价金属回收率降低；⑵根据物料中可浸非金属和硫含量不同，碱的加入量不同，主要由物料中硫含量决定，根据浸出液固比和耗碱量确定浸出液或浆液的浓度。根据硫化矿加压浸出的特点，加压浸出过程二价铁氧化为三价铁过程耗酸和三价铁生成赤铁矿生成酸是平衡的，1mol的硫则生成2mol的H+，金属的非硫化浸出为耗酸过程，但由于硫含量高，生成的酸量比反应消耗的酸过剩很多。⑶硫化矿物采用氨-铵盐体系浸出的，也为碱性体系，但该体系要保持较高的氨浓度，NH3浓度要为镍钴铜总合的5倍以上，NH4 +要达到2mol/L。浸出液中氨浓度较高，氨与金属形成络合离子，反应过程氨气泄漏操作环境条件较差，对人员身体影响较大。提取金属后氨需要蒸发回收，现今对环境要求高的地区该方法并不可取。
本发明中加入碱的量并不高，浸出速度升高，将浸出液中的铁几乎完全转化为赤铁矿，且浸出渣过滤性能良好，不受硅存在的影响，整个过程有价金属回收率高，镍、钴、铜回收率都可达到98%以上。
根据物料中可浸金属和硫含量不同，碱的加入量不同，主要由硫的含量决定，根据液固比和耗碱量确定碱溶液或浆液的浓度，也可将在浸出时将浸出原料和浸出固体试剂一起加入加压釜中。
本发明工作原理：
硫化钴铜矿高压浸出浸出液酸度过高，浸出的铁无法生成赤铁矿，而生成黄铁钒等其他沉淀，含铁量只有30%左右，造成渣量成倍增加，且浸出液中的铁还会剩余5g/L以上，甚至更高，后续浸出液处理还需除铁工序。而浸出试剂用碱类的话，加入适当的量，则可使生成的铁完全生成赤铁矿，且浸出液中的铁可降至0.5g/L以下，该浸出液可不再需要常压除铁工序，可直接进入萃取除杂工序。
另外，出液酸度较高，浸出的硅呈胶体状，造成浸出渣过滤困难，给后续溶液处理也造成困难，而用碱类做浸出试剂，提高浸出液碱性，可改善浸出的硅的过滤性能，且赤铁矿的生成可吸附硅，改善渣过滤性能，含硅高的浸出液呈胶体状，用适量的碱做浸出试剂，使浸出液中的硅生成硅沉淀或被吸附，浸出液成为澄清溶液，后续容易处理。
本实施例中高压浸出设备使用Parr 2L和Parr 20L加压釜，所使用的原料主要成分见表1，XRD分析结果见表2。
表1 高硅硫化钴铜矿矿样主要元素化学成分（%）
表2 硫化钴铜矿XRD分析结果
实施例1
1）球磨：将一定量的高硅硫化钴铜矿料用振动磨进行干法磨矿，磨成的矿料过-80目筛；
2）浸出：配置0.25mol/L的氢氧化钠溶液1L，置于2LParr加压釜釜胆中，称取200g高硅硫化钴铜矿加入其中，密闭装釜，设置加压釜浸出温度和搅拌速度，搅拌速度从0缓慢加速至转速600r/min，浸出温度140℃，通氧气进行浸出，氧压1.2MPa，反应8h，结束反应后，关氧、降温、泄压、卸釜、出料后过滤，洗涤，该实验钴浸出率99.67%，铜浸出率99.65%，除铁率98.75%。
实施例2
1）球磨：将一定量的高硅硫化钴铜矿料用振动磨进行干法磨矿，磨成的矿料过-80目筛；
2）浸出：配置0.5mol/L的氢氧化钠溶液1L，置于2LParr加压釜釜胆中，称取200g高硅硫化钴铜矿加入其中，密闭装釜，设置加压釜浸出温度和搅拌速度，搅拌速度从0缓慢加速至转速600r/min，浸出温度180℃，通氧气进行浸出，氧压0.6MPa，反应5h，结束反应后，关氧、降温、泄压、卸釜、出料后过滤，洗涤，该实验钴浸出率99.32%，铜浸出率99.43%，除铁率98.78%。
实施例3
1）球磨：将一定量的高硅硫化钴铜矿料用振动磨进行干法磨矿，磨成的矿料过-80目筛；
2）浸出：配置0.51mol/L的氢氧化钠溶液1L，置于2LParr加压釜釜胆中，称取200g高硅硫化钴铜矿加入其中，密闭装釜，设置加压釜浸出温度和搅拌速度，搅拌速度从0缓慢加速至转速600r/min，浸出温度200℃，通氧气进行浸出，氧压0.8MPa，反应3h，结束反应后，关氧、降温、泄压、卸釜、出料后过滤，洗涤，该实验钴浸出率99.67%，铜浸出率99.62%，除铁率98.88%。
实施例4
1）球磨：将一定量的高硅硫化钴铜矿料用振动磨进行干法磨矿，磨成的矿料过-80目筛；
2）浸出：配置0.26mol/L的碳酸钠溶液10L，置于20LParr加压釜釜胆中，称取2000g高硅硫化钴铜矿加入其中，密闭装釜，设置加压釜浸出温度和搅拌速度，搅拌速度从0缓慢加速至转速600r/min，浸出温度180℃，通氧气进行浸出，氧压0.6MPa，反应5h，结束反应后，关氧、降温、泄压、卸釜、出料后过滤，洗涤，该实验钴浸出率99.42%，铜浸出率99.41%，除铁率98.93%。
该高硅硫化钴铜矿含硫较高，不适合用钙的碱类物质作为浸出剂，因此未提供钙类碱性浸出的实施例。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种高效环保的铜萃取药剂生产工艺