采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法

专利名称：采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法
技术领域：
本发明涉及钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法，是一种 采用比较简单的工艺从钴铜合金中浸出钴、铜、铁的方法。
背景技术：
随着经济的发展，特别是电池材料、超细粉体材料和超硬材料的 迅速发展，导致相关有色金属材料的消费量也在快速增长，特别是钴 资源的消费势头迅猛。而中国钴资源相对缺乏，根据数据统计，目前
中国约有26家厂商用钴精矿生产各类钴产品，总的年产量为15000 吨钴金属量，其中金川产量占27%。中国已经成为全球第二大钴生产 国，在全球钴市场中具有举足轻重的作用。
钴铜合金是生产金属钴和各种成品的重要原料，俗称钴白合金或 钴红合金或钴AB合金，主要产自非洲。钴铜合金通过电炉还原熔炼 氧化铜钴矿及含钴的铜炉渣制得， 一般含钴含钴Co: 1% 50%、铁 Fe: 1°/。 50%、铜Cii: 1% 50%，这种合金原料处理难度较大，主要 问题是钴、铜的收率低，成本高、工艺流程长。目前处理钴铜合金的 方法主要有电溶法、硫化浸出法、高温高压浸出法、球磨机械活化酸 浸法、氯气浸出法、直接浸出法、熔炼雾化浸出法等，但是都存在浸 出效率低、设备复杂、成本高、工艺流程长、难以实现工艺化。钴白 合金的处理方法专利也有报道专利号为2005100620166、名称为《一种处理钴铜合金的方法》，介绍一种钴铜合金的处理方法，存在适应
性差，设备腐蚀严重、酸容易挥发、需要球磨机械破碎等缺点；专利 号为200710069068. 5、名称为《一种硫酸处理钴铜合金的方法》，该 方法也存在需要球磨机械活化破碎、反应速度较慢等缺点；专利号为 200610032051.8、名称为《一种从铜钴铁合金中浸出有价金属的方 法》，该方法浸出效率低、设备复杂、成本高、工艺流程长、难以实 现工艺化。
钴铜合金有效综合回收技术一直大家关注的热点，由于钴铜合金 硬度高，具有一定的延展性，用普通破碎设备难以破碎，而且钴铜铁 形成共熔体结构稳定，在一般条件下难以溶于常用的无机酸，影响了 浸出的进行，导致浸出过程中金属元素回收率低， 一直以来钴铜合金 浸出工艺没有得到很好的突破，目前尚未见到有关工业生产报道，钴 铜合金的工业生产回收对弥补国内钴资源短缺具有重要意义。
为了寻找理想的处理钴铜合金的工业生产方法，弥补国内钴资源 紧缺，本发明人自主研究开发了处理钴铜合金新技术为核心，建成一 套具有良好经济效益的钴、铜等金属综合回收生产线，促进钴铜合金 的综合回收，并以电池材料和粉体材料以及有色金属功能材料为发展 方向，在现有的工作的基础上，进一步开发各种高附加值材料。

发明内容
本发明的目的是克服现有处理方法存在不足，解决湿法工业高效 率回收钴铜合金难的问题，提供一种采用钴铜合金作原料工业提取 钴、铜、铁的方法，其工艺流程短、生产成本低、有利于钴铜合金金 属元素综合回收，适用工业化生产。本发明的目的是通过下述方式实现的-
一种采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法，其特征在 于钴铜合金不需破碎、球磨处理，在常压下直接采用按一定比例的 混合酸加热浸出，再将钴铜铁浸出液分离。主要包括以下步骤
(1) 氧化浸出工序将水、浓硫酸、浓硝酸、催化剂按体积比 10: 0. 5 6: 0. 5 6: 0. 1 10的比例制成混合酸溶液；然后加入钴
铜合金块，使钴铜合金的钴铜铁浸出进入到溶液中；
(2) 固液分离工序待反应至溶液酸度达到10 50g/L时，通
过虹吸方式将上清液吸出，与未完全溶解的钴铜合金分离，未完全溶 解的钴铜合金继续按工序(1)的方法进行浸出。 所述的钴铜合金可以为块状、粒状、粉状。
所述的钴铜合金钴铜铁成分为Co: 1% 50%、 Fe: 1% 50%、 Cu: 1% 50%0
所述采用硫酸与硝酸的混合酸进行氧化浸出时，混合酸中的硫酸
与硝酸的浓度各为50 500g/L，混合酸中的硫酸和硝酸摩尔比1: 0. 2 2。
所述的催化剂具有催化作用和抗钝化作用，主要是含氟的无机酸 (如HF)或无机盐(如NH4F、 NaF、 KF、 MgF2、 CaF2等)配制的水溶 液，配制浓度为20 500g/L。
所述浸出工序的预热温度控制在2(TC 9(TC之间，反应温度控 制在20 90°C。
所述的浸出工序浸出液终点的pH值控制1. 0 5. 0之间。
所述的浸出工序反应时间控制1 10小时。
采用上述方法后，本发明具有如下特点
一、采用特殊的浸出液配方，工艺流程短，在常压条件下，即可轻松使钴铜铁等金属浸出，钴、铜、铁浸出达到95 99.5%;
二、 解决了传统球磨湿法处理钴铜合金工艺存在的缺陷，钴铜合 金的形状适应性强，不需要球磨机械活化、破碎等工序；
三、 操作简单，易于控制；
四、 浸出反应速度快，浸出作业效率高；
五、 钴和铜的浸出率高，钴和铜的实收高；解决了硫酸浸出钴效 率低的问题，有利于钴铜合金金属元素综合回收；
六、 可大幅度地降低投资，减少操作人员，生产成本低，具有节 能、环保、安全、适应性强等优点，适用工业化生产。
具体实施例方式
下面结合具体实施方案对本发明的主要工艺过程进行简述它主 要包括以下步骤
(1)氧化浸出工序将水、浓硫酸、浓硝酸、催化剂按体积比 10: 0.5 6: 0.5 6: 0. 1 10的比例制成混合酸溶液；混合酸中的
硫酸与硝酸的浓度各为50 500g/L,混合酸中的硫酸和硝酸摩尔比
1: 0.2 2;催化剂具有催化作用和抗钝化作用，主要是含氟的无机
酸(如HF)或无机盐(如歸、NaF、 KF、 MgF2、 CaF2等)配制的水 溶液，配制浓度为20 500g/L;然后加入钴铜合金块，钴铜合金可 以为块状、粒状、粉状，钴铜合金的钴铜铁成分为Co: 1% 50%、 Fe: 1% 50%、 Cu: 1% 50%，使钴铜合金的钴铜铁浸出进入到溶液中； 浸出工序的预热温度控制在20。C 9(TC之间，反应温度控制在20 90°C，浸出工序浸出液终点的pH值控制1.0 5.0之间，浸出工序反 应时间控制1 10小时。
7(2)固液分离工序待反应至溶液酸度达到10 50g/L时，通 过虹吸方式将上清液吸出，与未完全溶解的钴铜合金分离，未完全溶 解的钴铜合金继续按工序(1)的方法进行浸出。
下面主要成分为钴、铜、铁的钴铜合金进行举例说明。
实例一浓硫酸(浓度98%) 2000ml，硝酸(浓度60%) 1500ml， 氢氟酸(浓度55%) 1000ml,加入6000ml水中混合均匀，配制成混 合酸溶液。称取块状钴铜合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保 持反应温度85'C，持续反应5小时。
结果测量显示反应终点pH二2. 5，得到的浸出滤液含钴67. 5g/L， 含铜54.3g/L，含铁66.4g/L，将浸出后的上清液采用虹吸的方式吸 出，将未反应完全的钴铜合金和浸出液分离。
未反应完全的钴铜合金继续与新配制的混合酸溶液反应，钴铜合 金基本溶解完，钴的浸出率达到99.2%，铜的浸出率达到98.5%，铁 的浸出率达到99. 8%。
实例二浓硫酸(浓度98%) 2000ml，硝酸(浓度60%) 2000ml， 氢氟酸(浓度55%) 2000ml，加入6000ml水中混合均匀，配制成混 合酸溶液。称取块状钴铜合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保 持反应温度85'C，持续反应3小时。
结果测量显示反应终点pH=2. 0，得到的浸出滤液含钴60. 4g/L， 含铜51.7g/L，含铁63.6g/L，将浸出后的上清液釆用虹吸的方式吸 出，将未反应完全的钴铜合金和浸出液分离。
未反应完全的钴铜合金继续与新配制的混合酸溶液反应，钴铜合 金基本溶解完，钴的浸出率达到99.4%，铜的浸出率达到99. 5%，铁 的浸出率达到99. 8%。
实例三浓硫酸(浓度98%) 1500ml，硝酸(浓度60%) 3000ml，氢氟酸(浓度55%) 800ml，加入6000ml水中混合均匀，配制成混合 酸溶液。称取块状钴铜合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保持 反应温度88"C，持续反应5小时。
结果测量显示反应终点pH=3. 5,得到的浸出滤液含钴64. 2g/L， 含铜49.8g/L，含铁67.3g/L，将浸出后的上清液采用虹吸的方式吸 出，将未反应完全的钴铜合金和浸出液分离。
未反应完全的钴铜合金继续与新配制的混合酸溶液反应，钴铜合 金基本溶解完，钴的浸出率达到98.5%，铜的浸出率达到97.8%，铁 的浸出率达到99. 7%。
实例四浓硫酸(浓度98%) 2000ml，硝酸(浓度60%) 2200ml， 氢氟酸(浓度55%) 1500ml，加入6000ml水中混合均匀，配制成混 合酸溶液。称取块状钴铜合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保 持反应^a度8(TC，持续反应5小时。
结果测量显示反应终点PH=4. 0，得到的浸出滤液含钴61. 3g/L, 含铜48.9g/L，含铁60.2g/L，将浸出后的上清液采用虹吸的方式吸 出，将未反应完全的钴铜合金和浸出液分离。
未及应完全的钴铜合金继续与新配制的混合酸溶液反应，钴铜合 金基本溶解完，钴的浸出率达到99. 1%，铜的浸出率达到98.7%，铁 的浸出率达到99. 7%。
权利要求
1、一种采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法，其特征是包括以下步骤(1)氧化浸出工序将水、浓硫酸、浓硝酸、催化剂按体积比10∶0.5～6∶0.5～6∶0.1～10的比例制成混合酸溶液；然后加入钴铜合金块，使钴铜合金的钴铜铁浸出进入到溶液中；(2)固液分离工序待反应至溶液酸度达到10～50g/L时，通过虹吸方式将上清液吸出，与未完全溶解的钴铜合金分离，未完全溶解的钴铜合金继续按工序(1)的方法进行浸出。
2、 根据权利要求1所述采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法，其特征是所述的钴铜合金可以为块状、粒状、粉状。
3、 根据权利要求1所述采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法，其特征是所述的钴铜合金钴铜铁成分为Co: 1% 50%、 Fe: 1% 50%、 Cu: 1% 50%0
4、 根据权利要求1所述的采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、 铁的方法，其特征是所述采用硫酸与硝酸的混合酸进行氧化浸出时，混合酸中的硫酸与硝酸的浓度各为50 500g/L，混合酸中的硫酸和 硝酸摩尔比l: 0.2 2。
5、 根据权利要求1所述采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、 铁的方法，其特征是所述的催化剂具有催化作用和抗钝化作用，主 要是含氟的无机酸或无机盐配制的水溶液，配制浓度为20 500g/L。
6、 根据权利要求1所述采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、 铁的方法，其特征是所述浸出工序的预热温度控制在2(TC 9(TC 之间，反应温度控制在20 90'C。
7、 根据权利要求1所述采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法，其特征是所述的浸出工序浸出液终点的PH值控制1. 0 5.0之间。
8、 根据权利要求1所述采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、 铁的方法，其特征是所述的浸出工序反应时间控制1 10小时。
全文摘要
本发明公开一种采用钴铜合金作原料工业提取钴、铜、铁的方法，其特征是包括以下步骤(1)氧化浸出工序将水、浓硫酸、浓硝酸、催化剂按体积比10∶0.5～6∶0.5～6∶0.1～10的比例制成混合酸溶液；然后加入钴铜合金块，使钴铜合金的钴铜铁浸出进入到溶液中；(2)固液分离工序待反应至溶液酸度达到10～50g/L时，通过虹吸方式将上清液吸出，与未完全溶解的钴铜合金分离，未完全溶解的钴铜合金继续按工序(1)的方法进行浸出。此方法工艺流程短，生产成本低，有利于钴铜合金金属元素综合回收，适用工业化生产。
文档编号C22B15/00GK101608258SQ200810072200
公开日2009年12月23日 申请日期2008年11月20日 优先权日2008年11月20日
发明者刘会明, 阜 宋, 苏志宏, 马跃飞 申请人:厦门钨业股份有限公司