从废水处理铁渣中选择性提取钴和铜的工艺研究

摘要

钴和铜是与人类密切相关的有色金属，钴是生产各种硬质合金、耐高温合金、防腐合金、催化剂、磁性材料等的重要原料，铜被广泛应用于电子电气工业、交通运输、轻工业、国防工业以及机械制造等领域。我国钴资源贫乏，随着经济的发展，我国近几年钴的消费水平大幅增长，总量仅次于美日两国，而且我国铜消费量也在逐年增长，因此加强钴和铜二次资源的综合回收利用，有着重要的意义。
　　本文以某废水处理铁渣为研究对象，针对现有酸性浸出工艺酸耗量大、工艺流程长、金属回收率低、设备要求高等问题，采用“氨-硫酸铵-硝酸铵体系选择性浸出—萃取提取铜和钴—浓缩结晶”的工艺研究，该工艺设备要求简单、流程短、金属回收率高。
　　通过对氨-硫酸铵-硝酸铵体系浸出过程各单因素实验条件的研究，结果表明在氨水浓度为3mol·L-1，硫酸铵浓度为1.5mol·L-1，硝酸铵加入量为2g，液固比为8∶1，浸出时间为5h，浸出温度为50℃时，钴、铜的浸出率分别为83.22％和75.33％。该氨浸过程使钴、铜等有价金属有效进入浸出液，而铁几乎不溶出，省去了后续的除铁工序，浸出液直接进行萃取工艺提取铜和钴。
　　以氨浸液为研究对象，对其进行Lix973萃取—硫酸反萃铜的实验研究，结果表明:
　　1)最佳萃取铜的条件为:萃取相比(O/A)为1∶1，萃取时间为2min，萃取剂Lix973的浓度为5％，室温。在此实验条件下，铜的萃取率达到了99.29％。
　　2)最佳反萃铜的条件为:反萃相比(O/A)为2∶3，反萃时间为1min，硫酸浓度为160g·L-1，室温。在此实验条件下，铜的反萃率为96.13％。
　　以萃铜余液为研究对象，对其进行P507萃取—硫酸反萃钴的实验研究，结果表明:
　　1)最佳萃取钴的条件为:萃取相比(O/A)为3∶2，萃取时间为10min，萃取剂P507的浓度为5％，室温。在此实验条件下，钴的萃取率达到了98.92％。
　　2)最佳反萃钴的条件为:反萃相比(O/A)为1∶2，反萃时间为5min，硫酸浓度为90g·L-1，室温。在此实验条件下，钴的反萃率达到了98.73％。
　　将反萃所得水相进行浓缩结晶，得到硫酸钴和硫酸铜产品，整个流程钴、铜的金属总回收率分别为79.43％和73.57％。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 钴概述

1．1．1 钴的性质

1．1．2 钴的用途

1．1．3 钴的资源

1．1．4 钴的生产与消耗

1．2 铜概述

1．2．1 铜的性质

1．2．2 铜的用途

1．2．3 铜的资源

1．2．4 铜的生产与消耗

1．3 含钴铜原料中钴铜的浸出回收

1．3．1 酸性体系浸出

1．3．2 碱性体系浸出

1．3．3 微生物浸出

1．4 钴铜的分离研究现状

1．4．1 浮选分离技术

1．4．2 萃取分离

1．5 本课题的研究意义及主要研究内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第2章 实验与分析方法

2．1 实验原料、试剂与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验所用主要化学试剂

2．1．3 实验仪器

2．2 实验设计

2．3 实验分析与数据处理

2．3．1 钴铜成分分析

2．3．2 浸出率的计算

2．3．3 萃取率的计算

2．3．4 反萃率的计算

第3章 氨水选择性浸出钴和铜的工艺研究

3．1 氨水浸出废水处理渣中钴铜的反应原理

3．2 实验过程

3．3 结果与讨论

3．3．1 浸出剂氨水加入量的影响

3．3．2 加入硝酸铵后浸出剂氨水加入量的影响

3．3．3 硝酸铵用量的影响

3．3．4 浸出时间的影响

3．3．5 液固比的影响

3．3．6 浸出温度的影响

3．3．7 硫酸铵浓度的影响

3．3．8 密闭容器浸出实验

3．4 最优条件的验证实验

3．5 本章小结

第4章 铜的萃取与反萃

4．1 萃取原理

4．2 Lix973萃取剂的性质

4．3 萃取实验结果与讨论

4．3．1 萃取相比对萃取率的影响

4．3．2 萃取时间对萃取率的影响

4．3．3 萃取剂浓度对萃取率的影响

4．4 反萃实验结果与讨论

4．4．1 反萃相比对反萃率的影响

4．4．2 反萃时间对反萃率的影响

4．4．3 硫酸浓度对反萃率的影响

4．5 浓缩结晶

4．6 本章小结

第5章 钴的萃取与反萃

5．1 钴萃取原理

5．2 P507的性质

5．3 萃取实验结果与讨论

5．3．1 萃取相比的影响

5．3．2 萃取时间的影响

5．3．3 萃取剂浓度的影响

5．4 反萃实验结果与讨论

5．4．1 反萃相比(O／A)对铜反萃取率的影响

5．4．2 反萃时间对反萃率的影响

5．4．3 硫酸浓度对反萃取率的影响

5．5 硫酸钴产品分析

5．6 本章小结

第6章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果