湿法炼锌净化渣中回收钴的工艺研究

摘要

随着我国经济的不断发展，钴资源的需求量急剧增长，然而我国的钴资源非常贫乏，又由于前期对高品位钴矿的不合理开采，使我国钴资源更加短缺。因此，加强钴二次资源的回收利用，具有重大意义。
　　 本文以某厂的湿法炼锌净化渣为研究对象，净化渣中锌、镉、铜、铅和钴含量较高，还含有少量的镍、铁和锰。针对净化渣复杂的成分特点，本研究采用常压硫酸浸出、硫化沉淀分离铜、氧化-水解沉淀分离锰铁、氧化沉淀回收钴的工艺来处理净化渣，最后得到钴产品。
　　 通过单因素实验确定各步的实验条件，并得到优化实验结果。
　　 采用常压硫酸浸出处理净化渣，在硫酸用量为理论量，液固比为4∶1，反应温度为70℃，反应时间为20min的条件下，钴、锌、镉、镍、铜、锰、铁和铅的浸出率分别为97.87％、92.03％、95.68％、87.33％、88.80％、89.60％、71.58％和0.1131％。浸出渣中铅含量为46.9％，主要物相为硫酸铅。
　　 采用硫化沉淀分离铜，在硫化钠用量为理论量1.1倍的条件下，铜沉淀率可达99.98％，除铜液中铜离子浓度可降至0.002g/L以下。铜渣中铜含量为39.1％，主要物相为硫化铜。
　　 采用氧化-水解沉淀分离锰铁，在溶液pH值不调整(pH=1.1)，过硫酸钠用量为理论量6倍，反应温度为90℃，反应时间为0.5h的条件下进行氧化反应，随后调整溶液pH值为4.0，在氯酸钠用量为理论量，反应温度为90℃，反应时间为0.5h的条件下进行水解反应，锰沉淀率可达99.97％，铁沉淀率可达99.78％，净化液中锰离子和铁离子浓度可分别降至0.0001g/L和0.002g/L以下。锰铁渣中锰含量为2.6％，铁含量为12.4％。
　　 采用氧化沉淀回收钴，在溶液pH值为4.0并维持稳定，过硫酸钠用量为理论量4倍，反应温度为80℃，反应时间为2h的条件下，钴回收率可达99.81％，钴回收后液中钴离子含量可降至0.01g/L以下。钴产品中钴含量高达45.2％，主要成分为CoO(OH)，颗粒均匀。
　　 经过整个处理工艺后，钴、锌、镉、镍、铜、锰、铁和铅的总回收率分别为89.69％、77.75％、82.67％、75.49％、88.14％、89.40％、70.00％和99.04％。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 钴的性质与用途

1．1．1 钴的性质

1．1．2 钴的用途

1．2 钴的资源分布与生产消耗

1．2．1 钴的资源分布

1．2．2 钴的生产消耗

1．3 含钴原料的浸出

1．4 含钴浸出液的净化

1．4．1 化学净化法

1．4．2 溶剂萃取法

1．4．3 离子交换法

1．5 氧化沉淀回收钴

1．5．1 亚硝酸钴钾法

1．5．2 氯气法和次氯酸钠法

1．5．3 高锰酸钾法

1．5．4 过硫酸盐法

1．6 湿法炼锌净化渣的来源与处理现状

1．7 课题研究意义与研究内容

第二章 净化渣常压硫酸浸出的工艺研究

2．1 引言

2．2 实验原料、试剂与仪器

2．3 实验方法

2．4 常压硫酸浸出的原理

2．5 结果与讨论

2．5．1 硫酸用量对金属浸出率的影响

2．5．2 反应温度对金属浸出率的影响

2．5．3 液固比对金属浸出率的影响

2．5．4 反应时间对金属浸出率的影响

2．5．5 优化条件实验结果分析

2．6 本章小结

第三章 浸出液硫化沉淀分离铜的工艺研究

3．1 引言

3．2 实验原料、试剂与仪器

3．3 实验方法

3．4 硫化沉淀分离铜的原理

3．5 结果与讨论

3．5．1 硫化沉淀分离铜的正交实验

3．5．2 硫化钠用量对金属离子沉淀率的影响

3．5．3 优化条件实验结果分析

3．6 本章小结

第四章 除铜液氧化-水解沉淀分离锰铁的工艺研究

4．1 引言

4．2 实验原料、试剂与仪器

4．3 实验方法

4．4 氧化-水解沉淀分离锰铁的原理

4．4．1 氧化沉淀分离锰的原理

4．4．2 水解沉淀分离铁的原理

4．5 结果与讨论

4．5．1 过硫酸钠用量对金属离子沉淀率的影响

4．5．2 氧化反应pH值对金属离子沉淀率的影响

4．5．3 氧化反应时间对金属离子沉淀率的影响

4．5．4 氧化反应温度对金属离子沉淀率的影响

4．5．5 水解反应pH值对金属离子沉淀率的影响

4．5．6 氯酸钠用量对金属离子沉淀率的影响

4．5．7 水解反应时间对金属离子沉淀率的影响

4．5．8 优化条件实验结果分析

4．6 本章小结

第五章 净化液氧化沉淀回收钴的工艺研究

5．1 引言

5．2 实验原料、试剂与仪器

5．3 实验方法

5．4 氧化沉淀回收钴的原理

5．5 结果与讨论

5．5．1 溶液pH值对金属离子沉淀率的影响

5．5．2 过硫酸钠用量对金属离子沉淀率的影响

5．5．3 反应温度对金属离子沉淀率的影响

5．5．4 反应时间对金属离子沉淀率的影响

5．5．5 优化条件实验结果分析

5．6 本章小结

第六章 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