一種含鈷稀有合金的浸出處理工藝的製作方法
2023-06-03 12:30:11
專利名稱：一種含鈷稀有合金的浸出處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明系一種含鈷稀有合金的浸出處理工藝，屬於有色金屬的火法一-溼法 聯合冶煉技術領域。
背景技術：
本發明所說的稀有合金是一種主要含鈷、銅、鐵和矽元素的合金。該種合金
中的各種元素含量範圍大致為(％) : Co5-60; Cul0-60; Fe20-60; Si5-15,它 是由非洲的一種氧化礦，經高溫還原熔煉後，用水淬而成粒度為l-30毫米不規 則的顆粒。經對成份為(°/ ) : Co34. 39;Cul3. 08;Fe28. 50;Si7. 54的物相分析， 該種合金存在三種基本的物相未合金化的金屬銅、合金化的合金相中又有兩 種合金。
該合金X射線衍射譜圖見圖1。由圖l可見，衍射譜線少、簡單，1.9876埃 的最強衍射線是鐵基合金衍射花樣的重要特徵，由於無標準的Si-Fe-Co合金衍 射數據可供比照，譜線與Cu-Fe合金(Fe4Cu3 ) 、 Co-Si合金 (CoSi，Co2Si，CoSi2，Co2Si3)以及Cu-Si合金(Cu5Si, Cu4Si )等都不盡相同，只 與Fe3Si接近，所以只能標識為Fe-Si合金。此外，原料中還存在一定量的金屬 銅相。經顯微鏡分析證實，該部分銅多為被包裹進合金相中的細粒金屬銅。
粉料中各物相的特徵見圖2和圖3。圖2中A為白色的合金相集合體放大圖，該 集合體內部尚有兩種合金相和細粒金屬銅，Cu表示金屬銅。
進一步由顯微鏡分析，由圖3可見，合金相A多為金屬銅所包裹。
綜上所述，該合金原料實際上是一種成分相當複雜的多元合金，這種主要含
Si-Fe-Co的合金本身很可能就是抗酸的。
由於鈷在中國的大陸上非常稀少，而它的應用範圍又很廣泛，因此，該種 合金成為提煉鈷的一種重要原料。該種合金沒有直接應用的價值，只有將其中 的鈷和銅提煉分離出來，才能體現其應用價值。
目前，國內有兩種將該種合金分離提取鈷和銅的工藝。
一種是將該種合金直接浸泡於一定濃度的無機酸中，數十小時(72小時或
更長)後抽取浸泡液，再注入無機酸浸泡數十小時後抽取浸泡液，如此多次反 復進行，直至鈷和銅不再被浸出止。多次抽取的浸泡液送後續萃取提取鈷和銅。
該工藝雖然簡單，但在生產實踐中存在如下缺點(1)生產效率低，生產周期 長，往往需要十多天完成一個浸出過程；(2)浸泡液酸度過高，使後續過程的 提取增加難度和生產成本；(3)鈷和銅浸出率不高， 一個浸出過程的浸出率不 到90%,浸出渣需要再處理回收。(4)浸出過程原料佔用生產資金量大，因為 原料佔總生產成本的75%。
另一種是將該種合金用多段機械破磨至細粉狀，再注入後一段浸出液和無 機酸在攪拌槽中浸出，經數小時後分離出浸出液，浸出渣再注入第二段浸出液 和無機酸在撹拌槽中浸出，經數小時後分離出浸出液，浸出渣再注入混合無機 酸在攪拌槽中浸出，經數小時後分離出浸出液，如此經三段逆流浸出，浸出渣 可以達到廢棄要求，浸出率達到96%,三段浸出液送後續萃取提取鈷和銅。與前 種工藝比較，浸出過程生產效率大大提高；浸出液酸度得到控制；浸出率大大 提高，浸出渣可以廢棄；生產資金周轉加快。但也存在兩個缺點 一是機械破 磨過程效率低。由於該種合金成份變化範圍大，具有很大的韌性與延展性，破 碎機械難以將它破磨至細粉狀。二是浸出過程仍然較長。
中國發明專利200610032051. 8提出了 "一種從銅鈷鐵合金中浸出銅鈷鐵的 方法"，該工藝要將高壓氣體或水霧化的合金粉末與助溶劑混合進行熱處理， 破碎。增加了工序。
發明內容
本發明所要解決的問題是提出一種含鈷稀有合金的浸出處理工藝，以克 服現有工藝的不足，縮短工藝過程，提高生產效率，提高鈷和銅的浸出率。
為了解決上述問題，本發明的基本構思是為保證浸出過程動力學條件和 不同元素浸出過程中不同的熱力學條件，首先解決該稀有合金的制粉問題，動 力學要求參與固液反應的固相物質的比表面積要大，即粒度要小，通常要通過 100目以上的篩析粒度，才能保證有較快的反應速度。解決制粉問題，要改變多 段機械破磨製粉的方式，因為對具韌性又具延展性的物料，這種方式是無濟於 事的。由該稀有合金的金相分析和主要元素的性質及浸出熱力學知道鈷、鐵、 銅金屬是有選擇性的溶解於某種有機酸中的，並且溶解順序的先後也會因元素 不同的氧化還原電位，導至溶解物重新被還原為金屬。因此，本發明使用混合 有機酸，控制過程中溶液的氧化還原電位，使有價金屬鈷和銅最大可能的被溶
實現本發明的技術方案為
一種含鈷稀有合金的浸出處理工藝，先將含鈷稀有合金熔化後，用高壓水 衝擊霧化並冷卻成為細粉狀，再用無機酸浸出；其特徵在於所採用的具體工 藝步驟是
a、 用電爐將含鈷稀有合金熔化後，送入一霧化容器，用高壓水衝擊並冷卻 成為細粉狀料漿；
b、 將細粉料漿送入裝有稀硫酸的第一攪拌槽中，加熱到50-95。C溫度後， 加入濃硝酸；C、將b步驟反應終了的漿料進行固液分離，分離出的浸液送出，提取鈷和
銅；
d、 將b步驟浸渣送入裝有稀硫酸、稀硝酸的第二攪拌槽中，加熱到50-95°C 溫度後，又加入濃硝酸；
e、 將d步驟反應終了的漿料進行固液分離，分離出的浸液逆流送回b步驟
的第一攪拌槽中；
f、 將e步驟的浸渣送入水洗滌回收。
本發明與現有的稀有合金制粉和浸出工藝比較，簡化了工藝過程，把兩段 機械破碎磨製粉改變為熔化噴霧制粉，把三段逆流或多次浸泡改變為兩段逆流 浸出；大大提高了生產效率，相同投資的制粉設備，熔化噴霧制粉工藝制粉量 多兩倍以上，縮短了浸出時間1/3;鈷和銅的浸出率〉99%,提高三個百分點以上； 鐵的浸出率<60%,降低1/3，從而降低後續的除鐵成本1/3。
本發明的制粉工藝還可以替代該稀有合金的水淬工藝，節省制粉熔化過程 的生產成本約500元/噸。
本發明的最佳實施例可結合以下附圖給出
圖1為合金原料X射線衍射譜圖2為合金料的顯微鏡照片(x 520 );
圖3為圖2A放大；
圖4為本發明的工藝流程圖
具體實施例方式
結合工藝流程，用具體的實施方式對本發明做詳細描述 工藝流程圖所描述的是一種分離稀有合金製取提純鈷和銅的溶液的工藝。 第一步依照下述工藝製取稀有合金的細粉料漿先將該稀有合金顆粒放入
電爐熔化，撈取熔體表面的熔渣，將熔體溫度升至高於熔點iooQc，起動高壓水
泵，調配好水壓約40Mpa,將熔體注入霧化室上部帶有一定孔徑的漏包中，瞬間 得到細粉料漿，將細粉料漿通過100目水篩，成為合格的供浸出鈷和銅的細粉 料漿。
第二步依照下述工藝製取含鈷和銅的溶液將上述製得的細粉料漿加入一 段常壓浸出槽中， 一段浸出槽中事先注入二段浸出溶液和稀硫酸，槽中溶液酸 度為2N，加熱至溫度60。C以上，起動攪拌。加完細粉料漿繼續升溫至85-90QC， 同時以合適流量加入濃硝酸，過程中控制溶液的氧化還原電位約400mv。 6小時 後，溶液的PH為l-2時一段浸出過程結東，鈷和銅的浸出率分別約為85%。然 後將漿料過濾，濾液送提取鈷與銅，濾渣加入二段常壓浸出槽中，槽中溶液酸 度為4N，其他工藝參數與一段浸出的相同，浸出終點溶液酸度〈2N。然後將漿料 過濾，濾液送一段作浸出液，濾渣送水洗滌以收回已浸出的鈷與銅。兩段浸出 的液固比(重量)依該稀有合金的成份確定， 一般範圍為4-10: 1。本發明的兩 段綜合浸出率>99°/ 。
權利要求
1、一種含鈷稀有合金的浸出處理工藝，先將含鈷稀有合金熔化後，用高壓水衝擊霧化並冷卻成為細粉狀，再用無機酸浸出；其特徵在於所採用的具體工藝步驟是a、用電爐將含鈷稀有合金熔化後，送入一霧化容器，用高壓水衝擊並冷卻成為細粉狀料漿；b、將細粉料漿送入裝有稀硫酸的第一攪拌槽中，加熱到50-95℃溫度後，加入濃硝酸；c、將b步驟反應終了的漿料進行固液分離，分離出的浸液送出，提取鈷和銅；d、將b步驟浸渣送入裝有稀硫酸、稀硝酸的第二攪拌槽中，加熱到50-95℃溫度後，又加入濃硝酸；e、將d步驟反應終了的漿料進行固液分離，分離出的浸液逆流送回b步驟的第一攪拌槽中；f、將e步驟的浸渣送入水洗滌回收。
全文摘要
本發明系一種含鈷稀有合金的浸出處理工藝，屬於有色金屬的火法一溼法聯合冶煉技術領域。先將含鈷稀有合金熔化後，用高壓水衝擊霧化並冷卻成為細粉狀，再用無機酸浸出；本發明與現有的稀有合金制粉和浸出工藝比較，簡化了工藝過程，把兩段機械破碎磨製粉改變為熔化噴霧制粉，把三段逆流或多次浸泡改變為兩段逆流浸出；大大提高了生產效率，相同投資的制粉設備，熔化噴霧制粉工藝制粉量多兩倍以上，縮短了浸出時間1/3；鈷和銅的浸出率＞99％，提高三個百分點以上；鐵的浸出率＜60％，降低1/3，從而降低後續的除鐵成本1/3。
文檔編號C22B23/00GK101186972SQ20071019255
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月10日 優先權日2007年12月10日
發明者張慶建, 李德彬, 李淑君, 郭臨斌, 郭建兵, 郭波平 申請人:郴州金山冶金化工有限公司