一種硫酸處理鈷銅合金的方法
2023-05-03 22:48:21
專利名稱：一種硫酸處理鈷銅合金的方法
技術領域：
本發明涉及一種處理鈷銅合金的方法，特別是一種用硫酸處理鈷銅合金的方法。
背景技術：
鈷銅合金是生產金屬鈷和各種鈷產品的重要原料，俗稱鈷白合金或鈷紅合金或鈷AB合金或鈷鋶，主要產自非洲。鈷銅合金通過電爐還原熔煉氧化銅鈷礦及含鈷的銅爐渣製得，一般含鈷10％-40％，銅10％-50％，鐵5％-50％，鎳0.1％-5％，錳0.1％-5％。這種合金原料處理難度較大，主要問題是鈷、銅的收率低、成本高、工藝流程長。
目前處理鈷銅合金的方法主要有1、電溶法該方法電流效率較低、電耗較高，鈷的回收率較低。
2、硫化浸出法該方法產能大、工藝流程長、能耗高，鈷、銅的總收率較低。
3、高溫高壓浸出法該方法工藝流程長、設備複雜，必須解決高溫、高壓條件下設備的防腐問題。
4、氯氣浸出法該方法鈷、銅、鐵的浸出率較高(礦冶，1997，Vol6(1)67-69)，但設備複雜，設備防腐和環保要求高。
5、直接酸浸法該方法在常壓下，反應速度慢，浸出過程效率不高，而且工藝流程長，生產成本高。
針對上述處理方法存在的問題，我們通過大量的研究開發，發明了一種催化氧化鹽酸浸出法，並將該方法向國家知識產權局提出了專利申請，專利申請號為2005100620166，發明名稱為一種處理鈷銅合金的方法；該方法為經濟、高效處理鈷銅合金奠定了基礎，優點十分突出，浸出速度快、工藝流程短、收率高、成本低，並在生產過程中得到了應用。但該方法也還存在不足之處一是產業化的適應性有局限，鹽酸生產地域性強，一般須長途運輸；二是鹽酸易揮發，防腐蝕及環保要求高，使用過程中易產生酸霧，須增設酸霧吸收裝置。
為了尋找更理想的處理鈷銅合金的方法，我們直接採用硫酸代替鹽酸處理鈷銅合金進行研究開發，本領域的普通技術人員都知道採用硫酸的好處一是硫酸較鹽酸適應性強，硫酸對於大多有色冶煉廠是副產品，較鹽酸更容易獲得。二是硫酸浸出過程沒有酸霧。三是一般工業鹽酸的濃度為20％～35％，濃度35％的鹽酸的比重為1.16，而工業硫酸的濃度為93％～98％，濃度98％的硫酸的比重為1.84，一體積的硫酸相當於3.5～4.5體積的鹽酸，採用硫酸法更有利於浸出操作。四是硫酸的貯存、運輸普通的碳鋼罐即可，而鹽酸則須採用重防腐罐。五是採用硫酸浸出時利用硫酸的稀釋熱，反應初期就無需加熱，因而更節能。但是在研究開發過程中走過了不少彎路，也碰到了許許多多的難題，最主要的是採用硫酸浸出的難度較鹽酸大，溼法冶金動力學和生產實際都表明硫酸反應活性較鹽酸差、反應速度較慢，又由於硫酸可使鈷銅合金表面鈍化，直接影響浸出過程的進行，導致浸出過程效率低，鈷、銅等有價元素收率低。一直以來硫酸浸出工藝沒有得到發展，目前也尚未見到有關研究報導，行業內企業都清楚攻克硫酸浸出工藝對鈷行業發展的重要意義。
發明內容
為克服現有處理方法存在的上述不足，本發明的目的是提供一種工藝流程短、生產成本低、鈷銅浸出率和實收率高的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，較好地解決了溼法處理鈷銅合金工藝中的一系列問題。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是，它包括以下步驟(1)、催化氧化浸出工序將鈷銅合金粉末加入反應槽，按液固比3∶1-12∶1加入水，按反應理論量的75％～150％加入硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸；再按5g/l～300g/l加入催化劑，然後在氧化劑作用下進行加熱、攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬90％-99％浸出進入溶液；(2)、磁選分離工序利用鈷銅合金與浸出渣不同的磁特性，通過弱磁選將浸出料漿中未反應的少量殘餘鈷銅合金與料漿分離，磁選後的料漿通過過濾，使固液分離，磁選出的鈷銅合金返回至上道工序。
所述的鈷銅合金粉末平均粒徑在5μm-150μm之間。
採用硫酸與鹽酸的混合酸進行浸出時，混合酸中硫酸與鹽酸的摩爾比為2/8～8/2。
所述的催化劑是同時具有催化作用和抗鈍化作用的含有銨、氟、氯、溴無機鹽中的至少一種，起催化作用的加入量為0g/l～150g/l，起抗鈍化作用的加入量為5g/l～150g/l。
所述的氧化劑是可將金屬銅氧化成二價銅離子的化學電位大於Cu-Cu++電位的液態或固態氧化劑或氣態氧化劑的一種；採用液態和固態氧化劑時，其加入量為10g/l～150g/l；採用氣態氧化劑時，其加入量為0.2m3/m3料漿～2.0m3/m3料漿。
所述催化氧化浸出工序的預熱溫度控制在35℃～65℃之間，反應溫度控制在55℃～95℃之間。
所述催化氧化浸出工序反應終點的PH值控制在1.0～4.5之間。
所述催化氧化浸出工序的反應時間控制在200min～900min之間。
採用上述方法後，不僅具有用鹽酸浸出處理鈷銅合金方法的優點一是工藝流程短，在常壓條件下，即可使鈷銅合金中鈷、銅的浸出率達到90％-99％；是操作簡單，易於控制；三是浸出反應速度較快，浸出作業效率較高；四是鈷和銅浸出率、實收率高；而且解決了用鹽酸浸出處理鈷銅合金生產過程中鹽酸易揮發產生酸霧、須增設酸霧吸收裝置、設備防腐蝕及環保處理要求高以及受鹽酸生產地域限制等問題，具有節能、環保、安全、適應範圍廣等優點。
具體實施例方式
下面結合具體實施方案對本發明的主要工藝過程進行簡述它包括以下步驟(1)、催化氧化浸出工序將鈷銅合金粉末加入反應槽，所述的鈷銅合金粉末平均粒徑在5μm-150μm之間，按液固比3∶1-12∶1加入水，按反應理論量的75％～150％加入硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸；採用硫酸與鹽酸的混合酸進行浸出時，混合酸中硫酸與鹽酸的摩爾比為2/8～8/2；再加入催化劑，其中起催化作用的加入量為0g/l～150g/l、起抗鈍化作用的加入量為5g/l～150g/l，然後在氧化劑作用下進行加熱、攪拌，攪拌轉速控制在80轉/分至350轉/分之間，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬90％-99％浸出進入溶液。所述的催化劑是同時具有催化作用和抗鈍化作用的含有銨、氟、氯、溴無機鹽中的至少一種，也可以是幾種的組合。所述的氧化劑是可將金屬銅氧化成二價銅離子的化學電位大於Cu-Cu++電位的液態或固態氧化劑或氣態氧化劑的一種；採用液態和固態氧化劑時，其加入量為10g/l～150g/l；採用氣態氧化劑時，其加入量為0.2m3/m3料漿～2.0m3/m3料漿。所述催化氧化浸出工序的預熱溫度控制在35℃～65℃之間，反應溫度控制在55℃～95℃之間。通過控制反應槽內反應物料的相對量或加入中和劑，控制反應終點的PH值控制在1.0～4.5之間；所述催化氧化浸出工序的反應時間控制在200min～900min之間。
在催化氧化浸出過程中，鈷銅合金、硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸、催化劑和氧化劑(對於液態或固態氧化劑)可一次性加入也可分批加入。採用氣態氧化劑時，其加入量在反應初期、中期和後期可有所不同。
(2)、磁選分離工序磁選是簡化浸出操作、加快浸出速度和保證鈷銅實收率的重要手段，利用鈷銅合金與浸出渣不同的磁特性，通過弱磁選將浸出料漿中未反應的少量殘餘鈷銅合金與料漿分離，磁選後的料漿通過過濾，使固液分離，磁選出的鈷銅合金返回至上道工序。
下面用主要成份為鈷29.1％、銅21.1％、鐵33.3％、鎳1.1％、錳0.9％的鈷銅合金進行舉例說明。
實例一 鈷銅合金1000g，放入球磨機磨90分鐘，然後再進行震動磨120分鐘，平均粒徑為47微米。秤取該合金80g，NH4Cl 50g，NH4F 10g，FeCl2 20g，98％硫酸80毫升，加水500毫升，溫度82℃，按流量1.2l/分的速度通入空氣，在攪拌條件下反應8小時。反應終點PH＝2.5。先將料漿進行過濾。得到的浸出濾液含鈷37.9g/l，銅26.3g/l，鐵43.4g/l。將浸出渣進行磁選，磁選出未反應殘餘鈷銅合金3.3g，經過磁選的浸出渣含鈷0.52g，銅0.60g。鈷的浸出率為93.6％，銅的浸出率為92.3％。鈷的實收率為97.8％，銅的實收率為96.4％。
實例二 鈷銅合金1000g，放入球磨機磨90分鐘，然後再進行震動磨120分鐘，平均粒徑為47微米。秤取該合金80g，NH4Cl 50g，NH4F 10g，FeCl2 20g，98％硫酸40毫升，35％鹽酸66毫升，加水500毫升，溫度84℃，按流量1.3l/分的速度通入空氣，加入NaClO3 25g在攪拌條件下反應8小時。反應終點PH＝2.5。先將料漿進行過濾。得到的浸出濾液含鈷3 8.1g/l，銅25.6g/l，鐵41.3g/l。將浸出渣進行磁選，磁選出未反應殘餘鈷銅合金3.1g，經過磁選的浸出渣含鈷0.40g，銅0.45g。鈷的浸出率為94.0％，銅的浸出率為91.9％。鈷的實收率為98.1％，銅的實收率為97.2％。
實例三 鈷銅合金1000g，熱熔後採用機械霧化製成粉末，平均粒徑為87微米。秤取該合金160g，NH4Cl 10g，NH4F 10g，FeCL2 10g，98％硫酸160毫升，加水500毫升，溫度87℃，按流量1.41/分的速度通入空氣，加入NaClO3 35g，在攪拌條件下反應8小時，反應終點PH＝2.5。先將料漿進行過濾。得到的浸出濾液含鈷69.2g/l，銅50.0g/l，鐵69.8g/l。將浸出渣進行磁選，磁選出未反應殘餘鈷銅合金5.1g，經過磁選的浸出渣含鈷0.41g，銅0.67g。鈷的浸出率為95.7％，銅的浸出率為94.8％。鈷的實收率為98..9％，銅的實收率為97.7％。
實例四 鈷銅合金1000g，熱熔後採用機械霧化製成粉末，平均粒徑為87微米。秤取該合金160g，NH4Cl 10g，NH4F 10g，FeCL2 10g，98％鹽酸80毫升，35％鹽酸135毫升，加水500毫升，溫度87℃，按流量1.5l/分的速度通入空氣，在攪拌條件下反應8小時後，反應終點PH＝2.5。先將料漿進行過濾。得到的浸出濾液含鈷66.2g/l，銅51.0g/l，鐵66.8g/l。將浸出渣進行磁選，磁選出未反應殘餘鈷銅合金5.8g，經過磁選的浸出渣含鈷0.43g，銅0.60g。鈷的浸出率為95.1％，銅的浸出率為95.0％。鈷的實收率為98.7％，銅的實收率為97.9％。
權利要求
1.一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是包括以下步驟(1)、催化氧化浸出工序將鈷銅合金粉末加入反應槽，按液固比3∶1-12∶1加入水，按反應理論量的75％～150％加入硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸；再按5g/l～300g/l加入催化劑，然後在氧化劑作用下進行加熱、攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬90％-99％浸出進入溶液；(2)、磁選分離工序利用鈷銅合金與浸出渣不同的磁特性，通過弱磁選將浸出料漿中未反應的少量殘餘鈷銅合金與料漿分離，磁選後的料漿通過過濾，使固液分離，磁選出的鈷銅合金返回至上道工序。
2.根據權利要求1所述的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是所述的鈷銅合金粉末平均粒徑在5μm-150μm之間。
3.根據權利要求1所述的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是採用硫酸與鹽酸的混合酸進行浸出時，混合酸中硫酸與鹽酸的摩爾比為2/8～8/2。
4.根據權利要求1所述的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是所述的催化劑是同時具有催化作用和抗鈍化作用的含有銨、氟、氯、溴無機鹽中的至少一種，起催化作用的加入量為0g/l～150g/l，起抗鈍化作用的加入量為5g/l～150g/l。
5.根據權利要求1所述的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是所述的氧化劑是可將金屬銅氧化成二價銅離子的化學電位大於Cu-Cu++電位的液態或固態氧化劑或氣態氧化劑的一種；採用液態和固態氧化劑時，其加入量為10g/l～150g/l；採用氣態氧化劑時，其加入量為0.2m3/m3料漿～2.0m3/m3料漿。
6.根據權利要求1所述的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是所述催化氧化浸出工序的預熱溫度控制在35℃～65℃之間，反應溫度控制在55℃～95℃之間。
7.根據權利要求1所述的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是所述催化氧化浸出工序反應終點的PH值控制在1.0～4.5之間。
8.根據權利要求1所述的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特徵是所述催化氧化浸出工序的反應時間控制在200min～900min之間。
全文摘要
本發明公開了一種硫酸處理鈷銅合金的方法，包括以下步驟(1)催化氧化浸出工序將鈷銅合金粉末加入反應槽，按液固比3∶1－12∶1加入水，按反應理論量的75％～150％加入硫酸或與鹽酸的混合酸；再加入催化劑，在氧化劑作用下進行加熱、攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬浸出進入溶液；(2)磁選分離工序利用鈷銅合金與浸出渣不同的磁特性，通過弱磁選將浸出料漿中未反應的少量殘餘鈷銅合金與料漿分離，磁選出的鈷銅合金返回至上道工序；解決了溼法處理鈷銅合金工藝中存在的缺陷；具有工藝流程短、生產成本低、鈷銅浸出率和實收率高、節能、環保、安全、適應範圍廣等優點。
文檔編號C22B3/22GK101070563SQ200710069068
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月8日 優先權日2007年6月8日
發明者陳剛, 馮德茂, 應明明, 陳巖旺 申請人:浙江盈聯科技有限公司