从富钴铜转炉渣中回收铜、钴的研究

摘要

含有高附加值Co或Ni的铜精矿，在冶炼过程中，大部分都富集到转炉吹炼工序得到的转炉渣中。对此种渣用传统的电炉贫化或选矿法不能有效地将其中的Co或Ni回收，因此开发从转炉渣中有效提取有价金属的工艺技术尤为迫切。本研究以赞比亚谦比希铜冶炼厂的富钴铜转炉渣为原料，对转炉渣进行有价金属的富集、回收工艺研究。
　　通过对转炉渣的XRD分析，确定渣中主要有铁橄榄石，铁酸盐以及一些玻璃相组成。铜主要以金属状态存在，少量呈冰铜相嵌布于铁酸盐之间;而钴主要以类质同象形式取代铁橄榄石和磁铁矿晶格中部分Fe2+，作为氧化物富集其中。
　　采用硫酸直接对转炉渣进行浸出研究，研究结果表明:在硫酸浓度2mol/L、温度85℃、时间2.5h、液固比为6∶1。此条件下Co的浸出率可达95.4％，Cu的浸出率为42.3％。
　　由于一次浸出液酸度太高，采用二次循环浸出的方法，使溶液pH≈2。然后采用16％Lix973N-煤油体系对pH≈2，Cu2+≈22g/L的溶液进行萃取，O/A=1∶1，经过四级错流萃取可以将溶液中的Cu2+浓度降至0.17g/L，可以实现高铜高铁溶液中铜的高效萃取。用含[Cu2+]36.70g/L、[H2SO4]180g/L的溶液对铜负载有机相在不同相比下反萃时，当反萃时的相比从5∶1降至1∶8时，Cu2+的反萃率从25.48％升至88.75％，实现了Cu2+高效反萃。
　　采用黄钠铁矾法除铁，研究了反应温度、沉矾时间和终点pH值对除铁的影响，结果表明:在最佳工艺条件下，温度90℃，时间4h，终点pH=2～2.5，除铁率达到96％以上，钴的损失量约为3.2～3.5％，达到了除铁留钴的目的。
　　浸出液经过萃铜、除铁后，采用16％Lix973N-煤油体系深度除铜、5％P204-煤油体系深度除铁，得到硫酸钴溶液。最后采用草酸沉钴，得到草酸钴产品。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 钴的概况

1．1．1 钴的基本性质

1．1．2 钴的应用

1．1．3 钴资源的分布

1．2 国内外钴提取现状介绍

1．2．1 火法-湿法联合流程提钴

1．2．2 氨性溶液浸钴

1．2．3 加压浸钴

1．2．4 微生物浸钴

1．3 铜转炉渣有价金属回收现状

1．3．1 含钴铜转炉渣相关介绍

1．3．2 含钴铜转炉渣有价金属分离

1．3．3 铜转炉渣有价金属回收中存在的问题

1．4 本课题的来源及研究意义及主要研究内容

1．4．1 课题来源及研究意义

1．4．2 课题主要研究内容

第2章 试验原料、试剂、设备及研究方法

2．1 试验所用转炉渣试样

2．2 试验所用的仪器装置及型号

2．3 实验所用的主要化学试剂

2．4 实验研究方法及化验分析

2．4．1 实验研究方法

2．4．2 实验结果的化验分析

第3章 转炉渣的酸性浸出研究

3．1 转炉渣中铜、钴的浸出原理

3．1．1 转炉渣的酸性浸出原理

3．1．2 转炉渣的浸出动力学研究

3．1．3 浸出过程中的影响因素

3．2 转炉渣的浸出实验研究

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 实验方案的设计及结果

3．3．2 钴浸出正交试验结果的极差分析

3．3．3 钴浸出率与各因素关系的讨论

3．4 最佳工艺条件的分析与确定

3．4．1 最佳浸出条件下钴浸出率的估算

3．4．2 最佳浸出条件下的试验和扩展试验研究

3．5 小结

第4章 铜的萃取与反萃

4．1．铜的萃取原理

4．1．1．铜萃取的化学反应

4．1．2 影响铜萃取的因素

4．1．3 Lix973N萃取剂性质

4．2 铜的萃取研究

4．2．1 错流萃取实验

4．3 负载有机相的反萃研究

4．4 小结

第5章 铁矾法沉铁试验研究

5．1 铁矾法沉铁的实验原理

5．1．1 温度对黄铁矾沉淀的影响

5．1．2 pH值对黄铁矾沉淀的影响

5．1．3 晶种对黄铁矾的影响

5．2 黄钠铁矾法除铁过程分析与讨论

5．2．1 反应温度对沉矾的影响

5．2．2 反应时间对沉矾的影响

5．2．3 终点pH值对沉矾的影响

5．3 小结

第6章 浸出液的萃取除杂及沉钴试验研究

6．1 转炉渣浸出液中铜的深度萃取

6．1．1 深度萃铜的相比试验

6．2 转炉渣浸出液中铁的深度萃取

6．2．1 P204深度除铁原理

6．2．2 P204萃取实验及结果

6．3 草酸沉钴

6．3．1 沉钴实验研究

6．4 小结

第7章 结论

参考文献

致谢