一种水钴矿的选矿方法
【专利摘要】本发明提供了一种水钴矿的选矿方法，本发明提供的选矿方法，使用焦亚硫酸钠和浓硫酸作为混合还原体系，进行水钴矿的还原，将水钴矿中的氧化铜和氧化钴溶解，得到硫酸钴和硫酸铜的混合溶液，相比较现有技术，焦亚硫酸钠还原性比Na2SO3强，所以还原剂使用量更少，减少浪费。另外本发明提供的选矿方法还使用旋流电积法收集所述混合溶液中的铜和钴。相比较现有技术旋流电积技术可以在目标金属离子浓度较低的多金属溶液中进行选择电积，并获得高纯度金属产品，且操作简单，没有繁杂的步骤就能够得到与现有技术相同的产品纯度，降低了成本，提高了产率。
【专利说明】一种水钴矿的选矿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属选矿【技术领域】，尤其涉及一种水钴矿的选矿方法。
【背景技术】
[0002]钴是一种有色金属，也是重要的战略金属元素，钴及其化合物在化工、机械、航空和军事等领域具有广泛的应用。钴主要来源于水钴矿中，水钴矿是一种铜钴的氧化矿石，是自然界中产量和固含量非常高的一种天然矿石。
[0003]目前水钴矿选矿方法主要分为浮选法、高温还原熔炼法和化学浸矿法，均能够得到较高纯度的钴。但是采用浮选法处理钴矿时，捕收剂吸附困难，浮选率低；采用高温熔炼法还原时冶炼温度过高，能耗大，操作环境不易控制，出料操作困难。化学浸矿法产率高，能耗小，操作方便。所以，目前处理钴矿大多采用化学浸矿。
[0004]但是，现有的化学浸矿法中，大多采用SO2或者Na2SO3作为还原剂。SO2由于是气体，运输和使用不方便，而且在反应中利用率不高，相当一部分流失。而且在还原后还需要进行电积处理，目前的电积处理方法在目标金属离子浓度较低的金属溶液中选择性较差，得到的产品纯度较低，而且如果要达到较高的纯度，需要繁杂的萃取和后处理步骤，降低了产率，增加了成本。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于提供一种操作方便，产率高，钴纯度高的水钴矿选矿方法。
[0006]为了解决以上技术问题，本发明提供了一种水钴矿的选矿方法，其特征在于，包括:
[0007]a)将水钴矿破碎，球磨处理，再进行过滤；
[0008]b)将步骤a)过滤后得到的矿渣与焦亚硫酸钠混合后，再与浓硫酸混合，进行酸浸还原反应；
[0009]c)将步骤b)反应后的产物过滤，得到浸出渣和混合溶液；所述混合溶液中Co浓度为 5.0-8.0g/L, Cu 的浓度为 6.0-10.0g/L ；
[0010]d)将所述混合溶液进行第一次和第二次旋流电积处理，得到铜；
[0011]e)将所述第二次电积处理后的混合溶液进行第三次旋流电积处理，得到钴。
[0012]优选的，还包括f)将步骤c)得到的浸出渣通过浓硫酸浆洗，过滤后得到洗渣和洗渣水；所述洗渣水与焦亚硫酸钠和所述矿渣混合，进行步骤b)操作。
[0013]优选的，所述浆洗进行至所述矿渣中钴含量小于等于0.3wt%，铜含量小于等于
0.5wt% 为止。
[0014]优选的，用碳酸钠和氢氧化钠的水溶液回收步骤b)中还原反应生成的过量气体SO2。
[0015] 优选的，步骤b)具体为:[0016]bl)将水钻矿和焦亚硫酸纳在98%的浓硫酸中混合；所述焦亚硫酸纳的加入量占所述水钴矿质量的7~10% ；
[0017]b2)调节反应温度至70-80°C，调节pH到1.5-2.0，进行酸浸还原反应，反应
0.5-1.0h。
[0018]优选的，步骤d)具体为:
[0019]dl)将所述混合溶液进行第一次旋流电积处理，得到铜纯度为99.9%的铜管；
[0020]d2)将含有所述铜管的混合溶液继续进行第二次旋流电积处里，得到纯度为99.0%的铜屑。
[0021]优选的，所述第一次旋流电积处里的循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2常温下电积8h。
[0022]优选的，所述第二次旋流电积处里的电流密度为480A/m2，常温下电积2h，铜浓度降低到 0.01g/L。
[0023]优选的，步骤e)具体为:将经过第二次旋流电积处里的混合溶液进行第三次旋流电积处理，得到钴浓度为0.3g/L，纯度为99.5%的钴。
[0024]优选的，所述第三次旋流电积处理的温度为55_60°C，pH值为2.5-3.5，循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2电积10h。
[0025]本发明提供的选矿方法，使用焦亚硫酸钠和浓硫酸作为混合还原体系，进行水钴矿的还原，将水钴矿中的氧化铜和氧化钴溶解，得到硫酸钴和硫酸铜的混合溶液，相比较现有技术，焦亚硫酸钠还原性比Na2SO3强，所以还原剂使用量更少，减少浪费。另外本发明提供的选矿方法还使用旋流电积法收集所述混合溶液中的铜和钴。相比较现有技术旋流电积技术可以在目标金属离子浓度较低的多金属溶液中进行选择电积，并获得高纯度金属产品，且操作简单，没有繁杂的步骤就能够得到与现有技术相同的产品纯度，降低了成本，提高了产率。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1本发明提供的水钴矿选矿方法流程示意图；
[0027]图2本发明提供的旋流电积电极示意图；
[0028]图3本发明提供的旋流电积系统示意图。
【具体实施方式】
[0029]为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
[0030]本发明提供了一种水钴矿的选矿方法，使用焦亚硫酸钠和浓硫酸作为还原剂并结合旋流电积法从水钴矿中选取铜和钴。上述方法具体如下:
[0031]a)将水钴矿破碎，球磨处理，再进行过滤；
[0032]b)将步骤a)过滤后得到的矿渣与焦亚硫酸钠混合后，再与浓硫酸混合，进行酸浸还原反应；
[0033]c)将步骤b)反应后的产物过滤，得到浸出渣和混合溶液；所述混合溶液中Co浓度为 5.0-8.0g/L, Cu 的浓度为 6.0-10.0g/L ；
[0034]d) 将所述混合溶液进行第一次和第二次旋流电积处理，得到铜；
[0035]e)将所述第二次电积处理后的混合溶液进行第三次旋流电积处理，得到钴。
[0036]按照本发明，由于使用的方法能够在较低品位的水钴矿中收集钴，所以本发明对水钴矿的品位并没有特殊要求。先将水钴矿进行粉碎,球磨处理,再经过离心过滤,过滤选出矿渣，过滤掉的水可以回到球磨中进行辅助操作。所述矿渣进行调浆步骤。
[0037]将步骤a)得到的矿渣与焦亚硫酸钠(Na2S2O5)混合在浓硫酸中，调成浆料，通过浓硫酸的放热将所述浆料加热至70-80°C，若达不到，采用水浴或蒸汽加热；调节浓硫酸的添加量，使所述浆料的PH值至1.5^2.0，进行酸浸，在酸浸过程中矿渣中含有的氧化钴和氧化铜被还原成硫酸铜和硫酸钴，然后将酸浸后的的矿渣进行过滤，用水溶去硫酸钴和硫酸铜，得到混合溶液，剩余的不溶物为浸出渣。注入浓硫酸在矿渣和焦亚硫酸钠混合好之后进行，由于先加入浓硫酸，再加还原剂结果会出现的不良反应及安全隐患。
[0038]按照本发明，所述焦亚硫酸钠的添加量占所述水钴矿质量的疒10%，更优选先将所述水钴矿与所述焦亚硫酸钠混合再与所述硫酸混合。所述酸浸的时间为0.5^1.0h。
[0039]按照本发明，酸浸中发生的还原反应的化学方程式如下:
[0040]Co203+Na2S205+H2S04 — 2CoS04+Na2SO4+H2O ；
[0041] 由于在这一步反应中，焦亚硫酸钠是过量的所以，在反应过程中过量的焦亚硫酸钠会分解生成二氧化硫。
[0042]CuCHH2SO4 — CuS04+H20 ；
[0043]还原反应的同时，还生成了二氧化硫气体，可以使用碳酸钠或氢氧化钠的溶液吸收所述二氧化硫生成亚硫酸钠。防止二氧化硫排放放至空气中污染空气，而且亚硫酸钠也可以用于辅助酸浸的进行。
[0044]得到所述混合溶液和浸出渣后，将所述混合溶液进行旋流电积处理，旋流电积是通过调整不同的电流密度，将不同的金属离子从混合溶液中电积出来，形成单质金属，从而将混合金属离子分离。按照本发明，所述旋流电积处理分为三步，首先将所述混合溶液进行第一次旋流电积处理，将所述混合溶液中的二价铜离子电积出来，铜单质附着在旋流电积电极表面，剥离后由铜单质形成的管状产品；然后将所述含有铜管的混合溶液进行第二次旋流电积处理，进一步将所述混合溶液中剩余的铜离子电积出来。按照本发明，所述第一次旋流电积出铜纯度为99.9%的铜管；第二次旋流电积得到纯度为99.0%的铜屑。所述第一次旋流电积处里的循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2常温下电积8h。所述第二次旋流电积处里的电流密度为480A/m2，常温下电积2h，铜浓度降低到0.01g/L。
[0045]将所述第二次旋流电积处理后的混合溶液进行第三次旋流电积处理，钴在第三次旋流电积后溶液的浓度为0.3g/L，纯度为99.5%的钴。所述第三次旋流电积处理的温度为55~60°C，pH值为2.5~3.5，循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2电积10h。
[0046]按照本发明，所述旋流电积的电积方程式如下:
[0047]Cu2++2e — Cu ；
[0048]Co2++2e — Co。
[0049]按照本发明，为了将所述浸出渣进一步回收利用，本发明提供的选矿方法中还包括步骤f)将步骤c)得到的浸出渣通过浓硫酸浆洗，过滤后得到洗渣和洗渣水；所述洗渣水与焦亚硫酸钠和所述矿渣混合，进行步骤b)操作。按照本发明，所述浆洗进行至所述矿渣中钴含量小于等于0.3wt%，铜含量小于等于0.5wt%为止。
[0050]按照本发明，所述旋流电积处理优选使用图3所示的系统进行，包括电极、容器5、输送泵6、控制仪表7 ;其中所述电极如图2所示包括负极1、正极2、进料口 3和出料口 4。混合溶液在容器中混合后通过输送泵从进料口进入电极，在负极形成金属单质。
[0051]本发明提供的水钴矿的选矿方法，为了进一步阐明本发明的优点所在，以下为本发明具体实施例
[0052]实施例1
[0053]称取Co和Cu含量分别为5.59%和7.12%的水钴矿1000kg，经过破碎球磨处理，加入80kg焦亚硫酸钠，并加去离子水6立方米到反应爸,缓慢注入300L 98%浓硫酸,温度控制在60-70°C，反应2小时，测试pH=l.0-1.5为终点。经过压滤洗涤得到钴液浓度为9.15g/L，铜浓度为11.61g/L。
[0054]取上述得到的钴铜混合溶液10L，进行第一次旋流电积出铜纯度为99.9%的铜管；第二次旋流电积得到纯度为99.0%的铜屑。将第一次旋流电积处里的循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2常温下电积8h。将第二次旋流电积处里的电流密度为480A/m2，常温下电积2h，铜浓度降低到0.01g/L。将所述第二次旋流电积处理后的混合溶液进行第三次旋流电积处理，钴为混合溶液里钴的浓度为0.3g/L，此前为笔误。得到金属钴钴纯度为99.5%。所述第三次旋流电积处理的温度为55~60°C，pH值为2.5~3.5，循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2电积I Oh。
[0055]以上对本发明提供的一种水钴矿的选矿方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理 及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种水钴矿的选矿方法，其特征在于，包括: a)将水钴矿破碎，球磨处理，再进行过滤； b)将步骤a)过滤后得到的矿渣与焦亚硫酸钠混合后，再与浓硫酸混合，进行酸浸还原反应; c)将步骤b)反应后的产物过滤，得到浸出渣和混合溶液；所述混合溶液中Co浓度为5.0-8.0g/L，Cu 的浓度为 6.0-10.0g/L ； d)将所述混合溶液进行第一次和第二次旋流电积处理，得到铜； e )将所述第二次电积处理后的混合溶液进行第三次旋流电积处理，得到钴。
2.根据权利要求1的选矿方法，其特征在于，还包括f)将步骤c)得到的浸出渣通过浓硫酸浆洗，过滤后得到洗渣和洗渣水；所述洗渣水与焦亚硫酸钠和所述矿渣混合，进行步骤b)操作。
3.根据权利要求2的选矿方法，其特征在于，所述浆洗进行至所述矿渣中钴含量小于等于0.3wt%,铜含量小于等于0.5wt%为止。
4.根据权利要求1所述的选矿方法，其特征在于，用碳酸钠和氢氧化钠的水溶液回收步骤b)中还原反应生成的过量气体S02。
5.根据权利要求1所述的选矿方法，其特征在于，步骤b)具体为: bl)将水钴矿和焦亚硫酸钠在98%的浓硫酸中混合；所述焦亚硫酸钠的加入量占所述水钴矿质量的7~10% ； b2)调节反应温度至70-80°C，调节pH到1.5-2.0，进行酸浸还原反应，反应0.5-1.0h。
6.根据权利要求1所述的选矿方法，其特征在于，步骤d)具体为: dl)将所述混合溶液进行第一次旋流电积处理，得到铜纯度为99.9%的铜管； d2)将含有所述铜管的混合溶液继续进行第二次旋流电积处里，得到纯度为99.0%的铜屑。
7.根据权利要求6所述的选矿方法，其特征在于，所述第一次旋流电积处里的循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2常温下电积8h。
8.根据权利要求6所述的选矿方法，其特征在于，所述第二次旋流电积处里的电流密度为480A/m2，常温下电积2h，铜浓度降低到0.01g/L。
9.根据权利要求1所述的选矿方法，其特征在于，步骤e)具体为:将经过第二次旋流电积处里的混合溶液进行第三次旋流电积处理，得到钴浓度为0.3g/L，纯度为99.5%的钴。
10.根据权利要求9所述的选矿方法，其特征在于，所述第三次旋流电积处理的温度为55-60°C，pH值为2.5-3.5，循环流量为7L/min，电流密度为360A/m2电积10h。
【文档编号】C22B3/04GK103898320SQ201210584611
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】朱珠, 沈恒冠, 陆益展, 蔡运和 申请人:宁波科博特钴镍有限公司