郭雙華

(揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

鈷主要來源于氧化銅鈷礦。目前所處理礦石大多為中、高品位氧化銅鈷礦[1-2]，針對(duì)低品位銅鈷礦的研究相對(duì)較少。從礦石中回收鈷主要采用濕法工藝[3-4]。濕法工藝是先將氧化銅鈷礦石細(xì)磨，然后用硫酸和還原劑分步浸出銅、鈷，浸出液再經(jīng)萃取分離銅和鈷[5-13]。濕法工藝生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小、資源利用率高。試驗(yàn)研究了從某低品位氧化銅鈷礦石中還原浸出銅、鈷，以期為從低品位銅鈷礦石中得到銅、鈷提供流程簡(jiǎn)單、金屬浸出率較高的浸出工藝。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)礦石來自剛果(金)，為低品位氧化銅鈷礦石，主要礦物為石英、綠泥石、赤鐵礦、白云母。主要化學(xué)成分見表1。礦石中，Cu、Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，含少量Ni。

表1 低品位氧化銅鈷礦石主要化學(xué)成分 %

1.2 試驗(yàn)試劑及設(shè)備

主要試劑：亞硫酸鈉，硫酸，均為分析純；水為純凈水。

主要儀器設(shè)備：電動(dòng)攪拌器，恒溫水浴鍋，水循環(huán)式真空泵，pH計(jì)。

1.3 試驗(yàn)原理

礦石中，鈷主要以Co2O3、Co(OH)3形式存在，難以用酸直接浸出，需要加入還原劑將高價(jià)鈷還原為二價(jià)鈷，再用酸將其轉(zhuǎn)到溶液中。礦石中的銅以CuO形式存在，可用硫酸直接溶解浸出。還原浸出過程中的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

1.4 試驗(yàn)方法

浸出試驗(yàn)在燒杯中進(jìn)行，輔助電動(dòng)攪拌，恒溫水浴加熱。礦石烘干、混勻后磨至設(shè)定粒度，稱取一定質(zhì)量并按一定液固體積質(zhì)量比配制礦漿，攪拌狀態(tài)下加入一定量還原劑及硫酸，升溫至設(shè)定溫度。反應(yīng)過程中，用pH計(jì)測(cè)定浸出液酸度、電位。反應(yīng)完成后，用水循環(huán)式真空泵過濾，濾渣干燥后分析銅、鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算銅、鈷浸出率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 還原劑用量對(duì)金屬浸出率的影響

礦石粒度-74 μm占70%，液固體積質(zhì)量比2/1，反應(yīng)時(shí)間3 h，硫酸用量6%(占礦石質(zhì)量百分比，下同)，反應(yīng)溫度70 ℃。還原劑亞硫酸鈉用量(占礦石質(zhì)量百分比，下同)對(duì)鈷、銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 還原劑用量對(duì)鈷、銅浸出率的影響

由圖1看出：隨亞硫酸鈉用量增加，鈷浸出率提高幅度較大；亞硫酸鈉用量達(dá)10%后，鈷浸出率變化不大。亞硫酸鈉用量增加，鐵、錳浸出率會(huì)提高，而且增大酸耗，不利于后續(xù)工藝，因此，確定亞硫酸鈉用量以礦石質(zhì)量的12%為宜。

2.2 礦石粒度對(duì)金屬浸出率的影響

液固體積質(zhì)量比2/1，反應(yīng)時(shí)間3 h，硫酸用量6%，反應(yīng)溫度70 ℃，亞硫酸鈉用量12%，礦石粒度對(duì)鈷、銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 礦石粒度對(duì)鈷、銅浸出率的影響

由圖2看出：隨礦石粒度變細(xì)，鈷浸出率提高，銅浸出率變化不大；礦石粒度-74 μm占比達(dá)80%后，鈷浸出率變化不大。綜合考慮，確定礦石粒度以-74 μm占80%為宜。

2.3 硫酸用量對(duì)金屬浸出率的影響

礦石粒度-74 μm占80%，液固體積質(zhì)量比2/1，反應(yīng)時(shí)間3 h，反應(yīng)溫度70 ℃，亞硫酸鈉用量12%，硫酸用量對(duì)鈷、銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 硫酸用量對(duì)鈷、銅浸出率的影響

由圖3看出：隨硫酸用量增加，鈷、銅浸出率均提高；硫酸用量大于礦石質(zhì)量6%以后，銅、鈷浸出率變化均不大。硫酸用量過大，會(huì)增大浸出液酸度，不利于后續(xù)工序，且會(huì)加大酸耗，綜合考慮，確定適宜的硫酸用量為礦石質(zhì)量的8%。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)金屬浸出率的影響

礦石粒度-74 μm占80%，反應(yīng)液固體積質(zhì)量比2/1，硫酸用量8%，反應(yīng)溫度70 ℃，亞硫酸鈉用量12%，反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷、銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷、銅浸出率的影響

由圖4看出：隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，鈷浸出率顯著提高，銅浸出率提高幅度不大；反應(yīng)4 h后，鈷浸出率也不再升高。綜合考慮，確定反應(yīng)時(shí)間以4 h為宜。

2.5 反應(yīng)溫度對(duì)金屬浸出率的影響

礦石粒度-74 μm占80%，液固體積質(zhì)量比2/1，硫酸用量8%，反應(yīng)時(shí)間4 h，亞硫酸鈉用量12%，反應(yīng)溫度對(duì)鈷、銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 反應(yīng)溫度對(duì)鈷、銅浸出率的影響

由圖5看出，反應(yīng)溫度在20～80 ℃范圍內(nèi)，溫度變化對(duì)鈷、銅浸出率影響不大。故確定浸出在室溫下進(jìn)行。

2.6 綜合試驗(yàn)

依據(jù)條件試驗(yàn)結(jié)果，在礦石粒度-74 μm占80%、液固體積質(zhì)量比2/1、硫酸用量8%、還原劑亞硫酸鈉用量12%、反應(yīng)時(shí)間4 h、室溫條件下進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，結(jié)果見表2?？梢钥闯?，鈷、銅浸出效果較好，鈷浸出率大于93%，銅浸出率大于95%。

表2 綜合試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

針對(duì)某低品位氧化銅鈷礦石，常溫下采用亞硫酸鈉還原三價(jià)鈷，然后用硫酸浸出銅和鈷，可獲得較好浸出效果，適宜條件下，鈷浸出率大于93%，銅浸出率大于95%。