本发明涉及金属冶炼技术领域，涉及湿法炼锌过程中高钴渣的处理，具体涉及一种对湿法炼锌过程中所得高钴渣的锌钴分离方法。
背景技术：
钴的生产原料可分为钴矿物和钴废料两大类，其中钴废料是从冶炼镍、锌等系统中得到的钴渣，或废合金、电池材料、催化剂等中得到。在湿法炼锌的过程中，钴是十分有害的杂质元素，浸出液经过净化除钴后才可返回电解，净化钴渣再经过氧化酸浸后钴进一步富集，产生高钴渣。高钴渣中含锌在20-25%，钴含量约为6-12%，还含有铁、铜、镉等金属。由于锌钴的化学性质非常相似，锌钴分离胶为困难，因此湿法炼锌高钴渣的回收处理存在较大难度。锌钴分离主要有化学沉淀法和溶剂萃取法。根据锌钴化合物的溶度积差异可以实现化学沉淀分离。对钴低锌高的溶液可用氧化沉淀法除钴，对钴高锌低的溶液可用水解沉淀部分除去锌，沉淀法不太适合钴镍浓度大致相当的溶液。溶剂萃取技术具有高选择性、高直收率、操作连续化和易于实现自动化等优点，但处理成本较高，生产消耗大，废水量大，对处理锌钴含量较高的物料不具有优势。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术中处理难度大，成本较高，生产消耗大，废水量大，对处理锌钴含量较高物料时不具有优势的问题，本发明提供了一种锌钴分离方法。
本发明解决技术问题的技术方案为：一种锌钴分离方法，具体包括如下步骤：
步骤1. 浸出：含钴、锌、铁、铜、镉金属离子的锌钴渣，按液固比为3:1将该锌钴渣加入质量浓度为15-20%的稀硫酸中浸出，待渣中超过95%的钴、锌、铁、铜、镉金属以硫酸盐的形式转入溶液，过滤得浸出液A；
步骤2.一步除铁、铜、镉：将浸出液A中加入锌粉或亚硫酸钠还原三价铁，加入量为浸出液A中铁含量的1.5-2倍，再加氢氧化钠或者碳酸钠调pH到2.8-3.0，加热到90-95摄氏度，通空气或加双氧水缓慢氧化铁，反应2-3小时，并缓慢加碳酸钠使铁沉淀，控制最终pH到4.0，待冷却到50-60摄氏度后加锌粉，锌粉加入量为浸出液A中铜镉含量的1.5-2倍，置换除铜镉，反应0.5-1小时后过滤，得到含锌、钴的硫酸盐溶液B；
步骤3.锌钴分离：将溶液B中加入氢氧化钠，使钴以氢氧化钴的形式沉淀，氢氧化钠加入量为溶液B中锌含量的3-5倍，搅拌反应1-2小时后过滤，得到含锌酸根离子的溶液C、含少量锌的氢氧化钴渣D；溶液C中含有少量钴，在溶液C中加入双氧水使钴以氢氧化高钴的形式沉淀，反应10-30分钟过滤，得到溶液E和含少量锌的氢氧化高钴渣F；溶液E为含锌酸根离子的溶液，在其中加浓硫酸至pH为8.0-8.5，过滤后得到氢氧化锌；
步骤4.深度除锌：将渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解过程中加亚硫酸钠，控制溶解后pH在1.5-2.5之间，并通入硫化氢气体深度除锌，反应2-3小时后，溶液中锌降到1mg/L以下后过滤，滤液可用来生产碳酸钴、草酸钴、硫酸钴等钴产品。
所述锌钴渣中按质量百分比计：含钴3-20%、含锌10-30%、含铁1-5%、含铜0.2-2%、含镉0.5-3%。
优选的，本发明的方法适用于锌钴渣中锌的质量百分比含量为10-30%，钴的质量百分比含量为5-20%的锌钴含量高的物料。
本发明的有益效果在于：高锌钴渣在步骤一中，金属实现大部分浸出进入浸出液，浸出率达到95%以上，金属回收率高；在步骤二中，使铁、铜、镉合并除去，简化除杂流程，溶液中铁、铜、镉含量可以降到5mg/L以下，除杂效率高；在步骤三中实现锌钴的初步分离，工艺简单，易于操作；在步骤四中，进一步除去残留的锌，实现锌钴的完全分离；工艺简单，锌钴分离完全，消耗少，生产成本低。采用本发明的方法使锌钴物料中锌、钴的回收率分别达到百分之九十以上。
具体实施方式
实施例1
一种锌钴分离方法，所述锌钴物料中，按质量百分比计：渣中含钴10%、含锌25%、铁0.8%、铜0.3%、镉1.8%，所述方法包括如下步骤。
步骤1浸出：将高含锌钴渣加入硫酸浓度为20%的硫酸中浸出，液固比3:1，搅拌并加热至95摄氏度；反应1小时后渣中钴、锌、铁、铜、镉金属以硫酸盐的形式转入溶液中，过滤得浸出液A；
步骤2一步除铁、铜、镉：将浸出液A中加入锌粉2g/L还原三价铁，再加氢氧化钠调pH到3.0，加热到90摄氏度，通空气缓慢氧化铁，反应3小时，并缓慢加碳酸钠使铁沉淀，控制最终pH到4.0，待冷却到60摄氏度后加锌粉10g/L置换除铜镉，反应0.5小时后过滤，得到含锌、钴的硫酸盐溶液B；
步骤3锌钴分离：将溶液B中加入氢氧化钠，使钴以氢氧化钴的形式沉淀、锌以锌酸根离子形式留在溶液中，溶液B中加入氢氧化钠200g/L，搅拌反应1小时后过滤，得到含锌酸根离子的溶液C、含少量锌的氢氧化钴渣D；溶液C中含有少量钴，再将溶液C中加入双氧水后反应10分钟使钴以氢氧化高钴的形式沉淀，过滤得到溶液E和含少量锌的氢氧化高钴渣F；将溶液E中加浓硫酸至pH为8.0，过滤后得到氢氧化锌；
步骤4深度除锌：将渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解过程中加亚硫酸钠，控制溶解后pH在1.5，并通入硫化氢气体深度除锌，反应2小时后，溶液中锌降到1mg/L以下后过滤，滤液中加入碳酸钠溶液制备碳酸钴产品。锌钴物料中钴的回收率92.5%、锌的91.5%。
实施例2
一种锌钴分离方法，所述锌钴物料中含钴8%、含锌20%、铁0.6%、铜0.4%、镉1.2%，所述方法包括如下步骤：
步骤1浸出：将高含锌钴渣加入硫酸浓度为15%的硫酸中浸出，液固比3:1，搅拌并加热至90摄氏度；反应2小时后渣中钴、锌、铁、铜、镉金属以硫酸盐的形式转入溶液中，过滤得浸出液A；
步骤2一步除铁、铜、镉：将浸出液A中加入锌粉2g/L还原三价铁，再加氢氧化钠调pH到2.8，加热到95摄氏度，加双氧水缓慢氧化铁，反应2小时，并缓慢加碳酸钠使铁沉淀，控制最终pH到4.0，待冷却到50摄氏度后加锌粉8g/L置换除铜镉，反应1小时后过滤，得到含锌、钴的硫酸盐溶液B；
步骤3锌钴分离：将溶液B中加入氢氧化钠，使钴以氢氧化钴的形式沉淀、锌以锌酸根离子形式留在溶液中，溶液B中加入氢氧化钠250g/L，搅拌反应1.5小时后过滤，得到含锌酸根离子的溶液C、含少量锌的氢氧化钴渣D；溶液C中含有少量钴，再将溶液C中加入双氧水后反应20分钟使钴以氢氧化高钴的形式沉淀，过滤得到溶液E和含少量锌的氢氧化高钴渣F；将溶液E中加浓硫酸至pH为8.5，过滤后得到氢氧化锌；
步骤4深度除锌：将渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解过程中加亚硫酸钠，控制溶解后pH在2.0，并通入硫化氢气体深度除锌，反应2.5小时后，溶液中锌降到1mg/L以下后过滤，滤液蒸发浓缩并重结晶制备硫酸钴产品。锌钴物料中钴的回收率为92.1%、锌的回收率93.5%。
实施例3
一种锌钴分离方法，所述锌钴物料中含钴20%、含锌30%、铁5%、铜2%、镉3%，所述方法包括如下步骤：
步骤1浸出：将高含锌钴渣加入硫酸浓度为15%的硫酸中浸出，液固比3:1，搅拌并加热至90摄氏度；反应2小时渣中钴、锌、铁、铜、镉金属以硫酸盐的形式转入溶液中，过滤得浸出液A；
步骤2一步除铁、铜、镉：将浸出液A中加入锌粉2.5g/L还原三价铁，再加氢氧化钠调pH到3.0，加热到95摄氏度，加双氧水缓慢氧化铁，反应2小时，并缓慢加碳酸钠使铁沉淀，控制最终pH到4.0，待冷却到50摄氏度后加锌粉6g/L置换除铜镉，反应1小时后过滤，得到含锌、钴的硫酸盐溶液B；
步骤3锌钴分离：将溶液B中加入氢氧化钠，使钴以氢氧化钴的形式沉淀、锌以锌酸根离子形式留在溶液中，溶液B中加入氢氧化钠300g/L，搅拌反应2小时后过滤，得到含锌酸根离子的溶液C、含少量锌的氢氧化钴渣D；溶液C中含有少量钴，再将溶液C中加入双氧水后反应30分钟使钴以氢氧化高钴的形式沉淀，过滤得到溶液E和含少量锌的氢氧化高钴渣F；将溶液E中加浓硫酸至pH为8.5，过滤后得到氢氧化锌；
步骤4深度除锌：将渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解过程中加亚硫酸钠，控制溶解后pH在2.5，并通入硫化氢气体深度除锌，反应3小时后，溶液中锌降到1mg/L以下后过滤，滤液蒸发浓缩并重结晶制备硫酸钴产品。锌钴物料中钴的回收率为92.6%、锌的回收率93.5%。