专利名称：一种含钴稀有合金的浸出处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明系一种含钴稀有合金的浸出处理工艺，属于有色金属的火法一-湿法 联合冶炼技术领域。
背景技术：
本发明所说的稀有合金是一种主要含钴、铜、铁和硅元素的合金。该种合金
中的各种元素含量范围大致为(％) : Co5-60; Cul0-60; Fe20-60; Si5-15,它 是由非洲的一种氧化矿，经高温还原熔炼后，用水淬而成粒度为l-30毫米不规 则的颗粒。经对成份为(°/ ) : Co34. 39;Cul3. 08;Fe28. 50;Si7. 54的物相分析， 该种合金存在三种基本的物相未合金化的金属铜、合金化的合金相中又有两 种合金。
该合金X射线衍射谱图见图1。由图l可见，衍射谱线少、简单，1.9876埃 的最强衍射线是铁基合金衍射花样的重要特征，由于无标准的Si-Fe-Co合金衍 射数据可供比照，谱线与Cu-Fe合金(Fe4Cu3 ) 、 Co-Si合金 (CoSi，Co2Si，CoSi2，Co2Si3)以及Cu-Si合金(Cu5Si, Cu4Si )等都不尽相同，只 与Fe3Si接近，所以只能标识为Fe-Si合金。此外，原料中还存在一定量的金属 铜相。经显微镜分析证实，该部分铜多为被包裹进合金相中的细粒金属铜。
粉料中各物相的特征见图2和图3。图2中A为白色的合金相集合体放大图，该 集合体内部尚有两种合金相和细粒金属铜，Cu表示金属铜。
进一步由显微镜分析，由图3可见，合金相A多为金属铜所包裹。
综上所述，该合金原料实际上是一种成分相当复杂的多元合金，这种主要含
Si-Fe-Co的合金本身很可能就是抗酸的。
由于钴在中国的大陆上非常稀少，而它的应用范围又很广泛，因此，该种 合金成为提炼钴的一种重要原料。该种合金没有直接应用的价值，只有将其中 的钴和铜提炼分离出来，才能体现其应用价值。
目前，国内有两种将该种合金分离提取钴和铜的工艺。
一种是将该种合金直接浸泡于一定浓度的无机酸中，数十小时(72小时或
更长)后抽取浸泡液，再注入无机酸浸泡数十小时后抽取浸泡液，如此多次反 复进行，直至钴和铜不再被浸出止。多次抽取的浸泡液送后续萃取提取钴和铜。
该工艺虽然简单，但在生产实践中存在如下缺点(1)生产效率低，生产周期 长，往往需要十多天完成一个浸出过程；(2)浸泡液酸度过高，使后续过程的 提取增加难度和生产成本；(3)钴和铜浸出率不高， 一个浸出过程的浸出率不 到90%,浸出渣需要再处理回收。(4)浸出过程原料占用生产资金量大，因为 原料占总生产成本的75%。
另一种是将该种合金用多段机械破磨至细粉状，再注入后一段浸出液和无 机酸在搅拌槽中浸出，经数小时后分离出浸出液，浸出渣再注入第二段浸出液 和无机酸在撹拌槽中浸出，经数小时后分离出浸出液，浸出渣再注入混合无机 酸在搅拌槽中浸出，经数小时后分离出浸出液，如此经三段逆流浸出，浸出渣 可以达到废弃要求，浸出率达到96%,三段浸出液送后续萃取提取钴和铜。与前 种工艺比较，浸出过程生产效率大大提高；浸出液酸度得到控制；浸出率大大 提高，浸出渣可以废弃；生产资金周转加快。但也存在两个缺点 一是机械破 磨过程效率低。由于该种合金成份变化范围大，具有很大的韧性与延展性，破 碎机械难以将它破磨至细粉状。二是浸出过程仍然较长。
中国发明专利200610032051. 8提出了 "一种从铜钴铁合金中浸出铜钴铁的 方法"，该工艺要将高压气体或水雾化的合金粉末与助溶剂混合进行热处理， 破碎。增加了工序。
发明内容
本发明所要解决的问题是提出一种含钴稀有合金的浸出处理工艺，以克 服现有工艺的不足，缩短工艺过程，提高生产效率，提高钴和铜的浸出率。
为了解决上述问题，本发明的基本构思是为保证浸出过程动力学条件和 不同元素浸出过程中不同的热力学条件，首先解决该稀有合金的制粉问题，动 力学要求参与固液反应的固相物质的比表面积要大，即粒度要小，通常要通过 100目以上的筛析粒度，才能保证有较快的反应速度。解决制粉问题，要改变多 段机械破磨制粉的方式，因为对具韧性又具延展性的物料，这种方式是无济于 事的。由该稀有合金的金相分析和主要元素的性质及浸出热力学知道钴、铁、 铜金属是有选择性的溶解于某种有机酸中的，并且溶解顺序的先后也会因元素 不同的氧化还原电位，导至溶解物重新被还原为金属。因此，本发明使用混合 有机酸，控制过程中溶液的氧化还原电位，使有价金属钴和铜最大可能的被溶
实现本发明的技术方案为
一种含钴稀有合金的浸出处理工艺，先将含钴稀有合金熔化后，用高压水 冲击雾化并冷却成为细粉状，再用无机酸浸出；其特征在于所采用的具体工 艺步骤是
a、 用电炉将含钴稀有合金熔化后，送入一雾化容器，用高压水冲击并冷却 成为细粉状料浆；
b、 将细粉料浆送入装有稀硫酸的第一搅拌槽中，加热到50-95。C温度后， 加入浓硝酸；C、将b步骤反应终了的浆料进行固液分离，分离出的浸液送出，提取钴和
铜；
d、 将b步骤浸渣送入装有稀硫酸、稀硝酸的第二搅拌槽中，加热到50-95°C 温度后，又加入浓硝酸；
e、 将d步骤反应终了的浆料进行固液分离，分离出的浸液逆流送回b步骤
的第一搅拌槽中；
f、 将e步骤的浸渣送入水洗涤回收。
本发明与现有的稀有合金制粉和浸出工艺比较，简化了工艺过程，把两段 机械破碎磨制粉改变为熔化喷雾制粉，把三段逆流或多次浸泡改变为两段逆流 浸出；大大提高了生产效率，相同投资的制粉设备，熔化喷雾制粉工艺制粉量 多两倍以上，缩短了浸出时间1/3;钴和铜的浸出率〉99%,提高三个百分点以上； 铁的浸出率<60%,降低1/3，从而降低后续的除铁成本1/3。
本发明的制粉工艺还可以替代该稀有合金的水淬工艺，节省制粉熔化过程 的生产成本约500元/吨。
本发明的最佳实施例可结合以下附图给出
图1为合金原料X射线衍射谱图2为合金料的显微镜照片(x 520 );
图3为图2A放大；
图4为本发明的工艺流程图
具体实施例方式
结合工艺流程，用具体的实施方式对本发明做详细描述 工艺流程图所描述的是一种分离稀有合金制取提纯钴和铜的溶液的工艺。 第一步依照下述工艺制取稀有合金的细粉料浆先将该稀有合金颗粒放入
电炉熔化，捞取熔体表面的熔渣，将熔体温度升至高于熔点iooQc，起动高压水
泵，调配好水压约40Mpa,将熔体注入雾化室上部带有一定孔径的漏包中，瞬间 得到细粉料浆，将细粉料浆通过100目水筛，成为合格的供浸出钴和铜的细粉 料浆。
第二步依照下述工艺制取含钴和铜的溶液将上述制得的细粉料浆加入一 段常压浸出槽中， 一段浸出槽中事先注入二段浸出溶液和稀硫酸，槽中溶液酸 度为2N，加热至温度60。C以上，起动搅拌。加完细粉料浆继续升温至85-90QC， 同时以合适流量加入浓硝酸，过程中控制溶液的氧化还原电位约400mv。 6小时 后，溶液的PH为l-2时一段浸出过程结東，钴和铜的浸出率分别约为85%。然 后将浆料过滤，滤液送提取钴与铜，滤渣加入二段常压浸出槽中，槽中溶液酸 度为4N，其他工艺參数与一段浸出的相同，浸出终点溶液酸度〈2N。然后将浆料 过滤，滤液送一段作浸出液，滤渣送水洗涤以收回已浸出的钴与铜。两段浸出 的液固比(重量)依该稀有合金的成份确定， 一般范围为4-10: 1。本发明的两 段综合浸出率>99°/ 。
权利要求
1、一种含钴稀有合金的浸出处理工艺，先将含钴稀有合金熔化后，用高压水冲击雾化并冷却成为细粉状，再用无机酸浸出；其特征在于所采用的具体工艺步骤是a、用电炉将含钴稀有合金熔化后，送入一雾化容器，用高压水冲击并冷却成为细粉状料浆；b、将细粉料浆送入装有稀硫酸的第一搅拌槽中，加热到50-95℃温度后，加入浓硝酸；c、将b步骤反应终了的浆料进行固液分离，分离出的浸液送出，提取钴和铜；d、将b步骤浸渣送入装有稀硫酸、稀硝酸的第二搅拌槽中，加热到50-95℃温度后，又加入浓硝酸；e、将d步骤反应终了的浆料进行固液分离，分离出的浸液逆流送回b步骤的第一搅拌槽中；f、将e步骤的浸渣送入水洗涤回收。
全文摘要
本发明系一种含钴稀有合金的浸出处理工艺，属于有色金属的火法一湿法联合冶炼技术领域。先将含钴稀有合金熔化后，用高压水冲击雾化并冷却成为细粉状，再用无机酸浸出；本发明与现有的稀有合金制粉和浸出工艺比较，简化了工艺过程，把两段机械破碎磨制粉改变为熔化喷雾制粉，把三段逆流或多次浸泡改变为两段逆流浸出；大大提高了生产效率，相同投资的制粉设备，熔化喷雾制粉工艺制粉量多两倍以上，缩短了浸出时间1/3；钴和铜的浸出率＞99％，提高三个百分点以上；铁的浸出率＜60％，降低1/3，从而降低后续的除铁成本1/3。
文档编号C22B23/00GK101186972SQ20071019255
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者张庆建, 李德彬, 李淑君, 郭临斌, 郭建兵, 郭波平 申请人:郴州金山冶金化工有限公司