CN1333089C - 一种处理钴铜合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理钴铜合金的方法，它包括以下步骤：(1)机械活化工序：首先将钴铜合金送入球磨机进行粗磨，然后再送入管磨机进行细磨，通过二段磨后使钴铜合金粉末具有高的内能、表面能和高的比表面积，进而使钴铜合金粉末具有高的反应活性；(2)浸出工序：将钴铜合金粉末料浆加入反应浸出槽，按一定的比例加入水、盐酸，在催化与氧化条件下加热搅拌，使钴铜合金中的钴、铜有价金属90%-99%浸出进入溶液；(3)磁选分离工序：通过弱磁选机将浸出料浆中未反应的少量残余钴铜合金与料浆分离，磁选后的料浆通过过滤固液分离，即可得到富含钴、铜的溶液；该方法具有工艺流程短、生产成本低、钴铜浸出率和实收率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理钴铜合金的方法，特别是一种用湿法处理钴铜合金的方法。
背景技术
钴铜合金是生产金属钴和各种钴产品的重要原料，俗称钴白合金或钴红合金或钴AB合金，主要产自非洲。钴铜合金通过电炉还原熔炼氧化铜钴精矿及含钴的铜炉渣制得，一般含钴：10％-40％，铜：10％-50％，铁：5％-50％，镍：0.1％-5％，锰：0.1％-5％。这种合金原料处理难度较大，主要问题是钴、铜的收率低、成本高、工艺流程长。
目前处理钴铜合金的方法主要有：
1、电溶法：在电解槽中以钴铜合金原料为阳极，在硫酸或盐酸体系中通过电解使钴、铜从阳极上溶解进入溶液，锰、铁、镍也一同溶解进入溶液。该方法电流效率较低、电耗较高，钴的回收率较低。
2、硫化浸出法：将钴铜合金原料在1300℃-1400℃温度下加硫或硫化物(如硫铁矿)硫化，氧化吹炼除铁后，得到Co-Cu冰锍经高压浸出得到含钴、铜的溶液。该方法产能大、工艺流程长、能耗高，钴、铜的总收率较低。
3、高温高压浸出法：用硫酸或盐酸通过一段常压浸出和一段高温高压浸出，使钴铜合金中的钴、铜浸出进入溶液。该方法工艺流程长、设备复杂，必须解决高温、高压条件下设备的防腐问题。
4、氯气浸出法：该方法是在密闭的反应器中进行，将钴铜合金和盐酸加入反应器后，通入氯气进行氧化溶解。该方法钴、铜、铁的浸出率较高(矿冶，1997，Vol6(1)：67-69)，但设备复杂，设备防腐和环保要求高。
5、直接酸浸法：用硫酸、盐酸或硝酸或其中的二种组成混合酸进行浸出。该方法在常压下，反应速度慢，浸出过程效率不高，而且工艺流程长，生产成本高。
此外，上述各种方法，由于大量的铁也同时浸出进入浸出液，后序的除铁过程将导致钴、铜的损失，直接影响钴、铜的回收率。
发明内容
为克服现有处理方法存在的上述不足，本发明提供一种工艺流程短、生产成本低、钴铜浸出率和实收率高的一种处理钴铜合金的方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，它包括以下步骤：
(1)、机械活化工序：首先将钴铜合金送入球磨机或雷蒙磨进行粗磨，然后再送入管磨机或震动磨或机械搅拌磨进行细磨，通过二段磨后使钴铜合金粉末具有高的内能、表面能和高的比表面积，进而使钴铜合金粉末具有高的反应活性；
(2)、浸出工序：将经过机械活化的钴铜合金粉末或料浆加入反应槽；按反应槽内的液固重量比3∶1-12∶1加入水和按理论值的75％-150％加入盐酸；再按催化剂浓度不大于150g/L加入催化剂，所述的催化剂为含有卤族元素的无机盐中的至少一种；再按每立方米料浆加入0.2-2.0立方米的氧化剂，在加热、搅拌条件下，使钴铜合金中的钴、铜有价金属90％-99％浸出进入溶液；
(3)、磁选分离工序：利用钴铜合金与浸出渣不同的磁特性，通过弱磁选机将浸出料浆中未反应的少量残余钴铜合金与料浆分离，磁选后的料浆通过布氏漏斗过滤，使固液分离，即可得到富含钴、铜的溶液。
经过机械活化的钴铜合金粉末的平均粒径在10μm-150μm之间。
所述浸出工序反应终点的溶液pH值控制在2.0-4.5之间。
浸出工序的反应温度控制在65℃-95℃之间，反应时间控制在200min-900min之间。
所述的氧化剂为空气、氧气中的至少一种。
磁选出的少量残余钴铜合金返回到机械活化工序或浸出工序。
所述卤族元素的无机盐为氯化钾、氯化钠、氯化铁、氯化亚铁、氯化铜、氯化铵、氯酸钠、氟化钠、氟化铵、氟化氢铵
采用上述方法后，有如下特点：一是工艺流程短，在常压条件下，即可使钴铜合金中钴、铜的浸出率达到90％-99％，合金中的铁则以氧化铁或针铁矿的形态留在浸出渣中；二是操作简单，易于控制；三是浸出反应速度较快，浸出作业效率较高；四是钴和铜的浸出率高，钴和铜的实收率高；五投资省，生产成本较低。
具体实施方式
下面结合具体实施方案对本发明的主要工艺过程进行简述：它包括以下步骤：
(1)、机械活化工序：首先将钴铜合金送入球磨机或雷蒙磨进行粗磨，然后再送入管磨机或震动磨或机械搅拌磨进行细磨，通过二段磨后使钴铜合金粉末具有高的内能、表面能和高的比表面积，进而使钴铜合金粉末具有高的反应活性；经过机械活化的钴铜合金粉末的平均粒径在10μm-150μm之间。
(2)、浸出工序：首先将经过机械活化的钴铜合金粉末或料浆加入反应槽，接着按反应槽内的液固重量比3∶1-12∶1加入水和按理论量的75％-150％加入盐酸；再按催化剂浓度不大于150g/L的量加入催化剂，所述的催化剂为含有卤族元素的无机盐中的至少一种，也可以是几种的组合；接着再加入氧化剂，所述的氧化剂为空气、氧气中的至少一种，氧化剂加入量控制在每立方米料浆0.2-2.0立方米；并进行搅拌，搅拌桨的转速为80-350转/分；用蒸汽或电将料浆加热至65℃-95℃之间；反应时间控制在300min-900min之间；通过控制反应槽内反应物料的相对量或加入中和剂，控制反应终点的pH值，pH值控制在2.0-4.5之间，使钴铜合金中的钴、铜有价金属90％-99％浸出进入溶液。
在催化氧化浸出过程上，钴铜合金与盐酸可一次性加入也可以分批加入；催化剂的加入量与钴铜合金的机械活化的程度和浸出液的离子强度有关；机械活化的程度良好时，可少加或不加，过量的催化剂可以引起合金的钝化；氧化剂空气或氧气的鼓入量在反应的初期、中期和后期可有所不同，氧化剂应在反应槽内均匀分散，保证与料液的充分接触。
(3)、磁选分离工序：磁选是简化浸出操作、加快浸出速度和保证钴、铜实收率的重要手段；钴铜合金具有较强的铁磁性，而浸出渣没有，利用钴铜合金与浸出渣的磁特性不同，通过弱磁选机将浸出料浆中未反应的少量残余钴铜合金与料浆分离；磁选出的钴铜合金返回至机械活化工序或浸出工序；经过磁选后的料浆通过布氏漏斗过滤，使固液分离，即可得到富含钴、铜的溶液。通过磁选很好地解决了反应槽内反应物料的化学平衡引起的一系列问题。因为，一是反应槽内的钴铜合金粉末与盐酸加入量很难做到正好按等当量化学反应的剂量加入，即使做到或是在等当量附近，在反应接近终点时速度也很慢；二是为了加快反应速度，必须使反应浸出槽内钴铜合金或盐酸的其中之一过量；三是为了保证钴、铜的浸出率，必须加入过量的盐酸，而过量的盐酸将给反应过程pH值的控制增加难度，物料的消耗也将增加。
所述卤族元素的无机盐为氯化钾、氯化钠、氯化铁、氯化亚铁、氯化铜、氯化铵、氯酸钠、氟化钠、氟化铵、氟化氢铵。
为了防止大量的铁也同时浸出进入浸出液，可通过催化剂、氧化剂和盐酸的加入量以及反应温度和反应时间来控制钴铜合金中铁的浸出；采用上述方法后，铁的浸出率小于1.0％，浸出液中铁的含量可控制在0.5g/L以下，最低可达到5PPm。
下面用主要成份为钴28.7％、铜26.3％、铁23.5％、镍1.08％、锰0.89％的钴铜合金进行举例说明。
实施例一取钴铜合金1000克放入球磨机磨90分钟，然后再进行震动磨120分钟，平均粒径为47微米。秤取该合金80克，氯化铵80克，氯化铁20克，36％盐酸133毫升，加水500毫升，升温加热到87度，通入空气(加入量控制在每立方米料浆0.2-2.0立方米)，在搅拌条件下反应8小时，反应终点pH值为3.5。然后将料浆进行磁选、过滤。磁选出未反应的残余钴铜合金2.6克，得到的浸出液含钴26.9克/升，铜24.8克/升，铁0.06克/升。浸出渣含钴0.42克，铜0.30克。钴的浸出率为94.3％，铜的浸出率为95.2％。钴的实收率为98.0％，铜的实收率为98.3％。
实施例二取钴铜合金1000克放入球磨机磨90分钟，然后再进行震动磨120分钟，平均粒径为47微米。秤取该合金80克，氯化铵50克，氟化钠30克，36％盐酸133毫升，加水500毫升，升温加热到87度，通入空气(加入量控制在每立方米料浆0.2-2.0立方米)，在搅拌条件下反应8小时，反应终点pH值为3.5。然后将料浆进行磁选、过滤。磁选出未反应的残余钴铜合金2.1克，得到的浸出液含钴32.8克/升，铜27.6克/升，铁0.08克/升。浸出渣含钴0.31克，铜0.33克。钴的浸出率为95.8％，铜的浸出率为95.5％。钴的实收率为98.4％，铜的实收率为98.2％。
实施例三取钴铜合金1000克放入球磨机磨90分钟，然后再进行震动磨120分钟，平均粒径为47微米。秤取该合金160克，氯化铵50克，氟化钠30克，氯化铁20克，36％盐酸266毫升，加水500毫升，升温加热到87度，通入空气(加入量控制在每立方米料浆0.2-2.0立方米)，在搅拌条件下反应6.5小时后，缓慢加入5％的氢氧化钠溶液至pH值为4.0，继续反应4 5分钟。然后将料浆进行磁选、过滤。磁选出未反应的残余钴铜合金3.5克，得到的浸出液含钴57.2克/升，铜50.0克/升，铁0.005克/升。浸出渣含钴0.39克，铜0.77克。钴的浸出率为96.6％，铜的浸出率为95.6％。钴的实收率为98.9％，铜的实收率为97.3％。
实施例四钴铜合金1000克放入球磨机磨90分钟，然后再进行震动磨120分钟，平均粒径为47微米。秤取该合金135克及磁选出浸出料浆中未反应钴铜合金25克，氯化铵50克，氟化钠30克，氯化铁20克，36％盐酸266毫升，加水500毫升，升温加热到87度，通入空气(加入量控制在每立方米料浆0.2-2.0立方米)，在搅拌条件下反应6.5小时，缓慢加入氨气pH值为4.0，继续反应45分钟。然后将料浆进行磁选、过滤。磁选出未反应的残余钴铜合金4.2克，得到的浸出液含钴54.2克/升，铜51.3克/升，铁0.006克/升。浸出渣含钴0.15克，铜0.83克。钴的浸出率为96.7％，铜的浸出率为94.4％。钴的实收率为99.2％，铜的实收率为97.5％。
Claims (7)
1、一种处理钴铜合金的方法，其特征是：它包括以下步骤：
(1)、机械活化工序：首先将钴铜合金送入球磨机或雷蒙磨进行粗磨，然后再送入管磨机或震动磨或机械搅拌磨进行细磨，通过二段磨后使钴铜合金粉末具有高的内能和表面能以及高的比表面积，进而使钴铜合金粉末具有高的反应活性；
(2)、浸出工序：将经过机械活化的钴铜合金粉末或料浆加入反应槽；按反应槽内的液固重量比3∶1-12∶1加入水和按理论值的75％-150％加入盐酸；再按催化剂浓度不大于150g/L加入催化剂，所述的催化剂为含有卤族元素的无机盐中的至少一种；再按每立方米料浆加入0.2-2.0立方米的氧化剂，在加热、搅拌条件下，使钴铜合金中的钴、铜有价金属90％-99％浸出进入溶液；
(3)、磁选分离工序：利用钴铜合金与浸出渣不同的磁特性，通过弱磁选机将浸出料浆中未反应的少量残余钴铜合金与料浆分离，磁选后的料浆通过布氏漏斗过滤，使固液分离，即可得到富含钴、铜的溶液。
2、根据权利要求1所述的一种处理钴铜合金的方法，其特征是：经过机械活化的钴铜合金粉末的平均粒径在10μm-150μm之间。
3、根据权利要求1所述的一种处理钴铜合金的方法，其特征是：所述浸出工序反应终点的溶液pH值控制在2.0-4.5之间。
4、根据权利要求1所述的一种处理钴铜合金的方法，其特征是：浸出工序的反应温度控制在65℃-95℃之间，反应时间控制在200min-900min之间。
5、根据权利要求1所述的一种处理钴铜合金的方法，其特征是：所述的氧化剂为空气、氧气中的至少一种。
6、根据权利要求1所述的一种处理钴铜合金的方法，其特征是：磁选出的少量残余钴铜合金返回到机械活化工序或浸出工序。
7、根据权利要求1所述的一种处理钴铜合金的方法，其特征是：所述卤族元素的无机盐为氯化钾、氯化钠、氯化铁、氯化亚铁、氯化铜、氯化铵、氯酸钠、氟化钠、氟化铵、氟化氢铵。
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