专利名称：湿法炼锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法
技术领域：
本发明涉及在湿法炼锌领域中间废渣(净液钴渣)综合分离的方法，特别是涉及 一种湿法炼锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法。
背景技术：
钴是伴生在铅锌生产的原料中对湿法炼锌系统有害的元素之一，在湿法炼锌系统 正常的生产过程中，钴的存在会造成系统闭路循环，加大原辅材料的消耗，影响系统的稳定 性，给生产带来一定的问题。目前企业净液钴渣常以堆存的形式处理，这样会对环境造成一 定的影响，同时净液钴渣中含有大量的锌、镉、钴等有价金属，堆存处理使资源的综合利用 效率不高，同时使企业的中间占用加大，影响企业的经济效益。目前钴渣综合回收个别公司采用工艺除挥发窑处理外，还有β-奈酚除钴，但两 者都有不足之处。挥发窑产品为氧化锌，产品的含锌品位无明显提升，未实现产品增值，同 时需要重新浸出处理生产电锌，除生产成本过高之外，各种金属回收率也不高，其中钴金属 不能得到回收，进入弃渣。奈酚除钴的生产成本过高，工艺复杂，稳定性不高。前期投资较大，生产中有大 量亚硝酸根离子和有机物(β_萘酚)进入系统，对系统的正常运行存在一定的影响(主要 是电解系统烧板)。目前社会上有些小厂做一些简单处理，但其对后序工艺及环境污染考虑 不全，不能应用于大厂的规模化生产。申请号为CN00102775. 1的发明涉及一种处理锌钴渣的方法，将锌钴渣10份在加 温40-90°C条件下搅拌进行氨浸，加锌粉1-2份除杂、过滤(或用胴肟类萃取剂萃取法除去 铜、钴杂质)，然后将纯净的锌-氨液蒸氨、再过滤，之后在400-700°C条件下煅烧，得到纯度 为99%以上的活性氧化锌。也可以将纯净的锌-氨液返回至湿法炼锌系统。本发明的方法 工艺简单、设备防腐要求低，除杂容易，消耗低，金属回收率高。但该申请没有涉及到钴、锌 的进一步回收问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种湿法炼锌净液钴渣的综合分离方法，分 离后得到铅渣、高钴精矿和电解锌。该方法不仅能使钴渣得到有效分离，还解决了钴渣类堆 存对环境的影响问题。本发明的技术方案湿法炼锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法，该方法包括钴渣中性浸出、 钴渣酸性浸出、中浸液体除铁和中浸液体除钴工序，(1)钴渣中性浸出向含锌、钴的净液钴渣中加入硫酸和水，硫酸初始浓度100 120g/l，控制液固比为4 5 1，浸出温度为80 85°C，浸出时间4 5h，反应终点溶液pH值为5.0 5. 2， 反应后经压滤得到中浸液体和中浸钴渣；所述中浸钴渣进入酸性浸出工序；
(2)钴渣酸性浸出将经过中浸钴渣加入酸性浸出槽，加入硫酸和水，硫酸初始浓度120 150g/l，控 制液固比在5 6 1，浸出温度为80 85°C，浸出时间4 5h，终点酸度50 80g/l，反 应后经压滤得到酸浸铅泥渣和酸性浸出液；(3)中浸液体除铁将经过钴渣中性浸出的中浸液体加入除铁槽，在搅拌下升温并加入氧化剂，氧化 剂的加入量为中浸液体中铁与氧化剂反应时理论用量的1倍，反应温度控制在55 60°C之 间，反应时间1 2h，反应过程中pH值保持在4 4. 5之间，经压滤得到除铁后的中浸液 体；(4)中浸液体除钴向除铁后的中浸液体中在搅拌下加入氧化剂，氧化剂加入量为氧化剂氧化中浸液 体中的钴化学反应理论量的2倍，反应温度控制在80 85°C之间，反应时间2 4h，反应 过程中pH值保持在4 4. 5之间，经压滤得到净化液和压滤渣，所得压滤渣即为钴精矿。所述净液钴渣在中性浸出前进行破碎，破碎后粒度小于60目，将所述步骤(2)中的酸性浸出液返回钴渣中性浸出槽循环使用；所述步骤(3)中 浸液体除铁的氧化剂为双氧水，所述步骤(4)中浸液体除钴的氧化剂为高锰酸钾；所述湿 法分离方法还包括将步骤(4)所得的净化液转入电解锌系统进行电解的步骤。所得酸浸铅泥渣中铅含量为25 30% ；所得钴精矿中钴含量为15 20%。本发明的积极有益效果1、本发明首先对湿法炼锌中的净液钴渣进行筛分破碎处理，在硫酸体系中进行分 段浸出，对浸出矿浆进行分离，分离出铅渣，对浸出液进行杂质处理，处理后的浸出液体中 加入氧化剂，对其中的Fe、Co金属进行分离，得到钴含量15%以上的高钴精矿，可作为炼钴 原料外售。将分离净化后的液体转入电锌工序或硫酸锌工序，从而完成对整个工业废渣的
处理工作。净液钴渣处理前后化验数据对比(重量％ ) 2、本发明工艺合理，能有效回收净液钴渣中钴、锌、铅等有价金属，产出铅渣、高钴 精矿和电解锌，减少了废渣堆存造成的环境污染问题，实现了废渣的有效利用，解决了湿法 炼锌领域中中间废渣的处理问题，解决了废渣资源综合利用效率不高和中间占用费用较大 等问题，达到了综合回收利用资源的目的，有利于保护环境，该发明具有较好的经济效益和 社会效益。
图1 湿法炼锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法的流程图
具体实施例方式在图1中，湿法炼锌过程中所产生的净液钴渣，经破碎处理后加入中浸反应槽中 进行溶解反应，将部分有价金属Zn、Co等溶解进入中浸液体中，而其中含有的大量有价金 属未被浸出；再将中浸钴渣加入钴渣酸浸槽中继续浸出，渣中的金属铅不溶于酸形成铅沉 淀物，经过浸出后得到富集，产出铅渣，经过钴渣酸浸的钴渣酸浸液返回钴渣中浸槽循环使 用；然后将含Zn、Co、Fe等金属的中浸液体加入中浸除铁槽进行除铁；除铁后进入除钴工 序，加入氧化剂除Co，将Co分离出来从而使Co得到富集产出。最后将得到的含锌较高的滤 液送往电解工序，经电解产出电解锌锭。下面通过实施例具体说明本发明的具体工艺过程。实施例1 参见图1，湿法电锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法的具体步 骤如下(一)钴渣中性浸出1、原料净液钴渣、硫酸、水2、工艺目的将含锌、钴等金属较高的净液钴渣用稀硫酸浸出，金属锌、钴及其氧 化物均溶解于稀硫酸中，而渣中的铅不溶于稀酸，进入浸出渣形成铅泥渣，得到的溶液为中 性浸出液，从而达到锌、钴与铅泥渣分离的目的。3、工艺条件(1)控制液固比4 5 1 (2)稀硫酸初始浓度100 120g/l (3) 浸出温度80 85°C (4)浸出时间4 5h (5)反应终点溶液pH值5. 0 5. 2。4、操作方法先配制浸出底液，往浸出槽中加入30m3水，开启搅拌器，缓慢加入由 浓硫酸配制的初始浓度为100 120g/l的稀硫酸，再缓慢加入约6吨磨碎的净液钴渣(粒 度小于60目)。反应温度控制在80 85°C，浸出时间4 5h，终点pH值控制在5.0 5. 2。反应后进行压滤，得到中浸液体和中浸钴渣，中浸液体进入除铁槽，中浸钴渣进入酸性 浸出工序。5、取样化验项目(1)始酸100 120g/l (2)终点pH 5. 0 5. 2(3)中浸液体中 Zn、Co 含量(Zn 100 150g/l, Co :1 3g/l)(4)中浸钴渣中 Zn、Co 含量(Zn :20 30%，Co 彡 0. 5% )。( 二)钴渣酸性浸出1、原料中浸钴渣、硫酸、水2、工艺目的中浸钴渣中的锌、钴含量还较高，需再进行酸性浸出。将中浸钴渣加 入酸性浸出槽，提高浸出酸度最大程度地将渣中锌、钴浸出完全，而渣中的铅不溶于酸而沉 淀进入浸出渣形成铅泥渣，经压滤与酸浸液分离。得到的酸性浸出液体返回中浸反应槽循 环使用，铅泥渣堆存外售。3、工艺条件(1)控制液固比5 6 1 (2)浸出温度80 85°C (3)浸出时间 4 5h (4)初始酸度120 150g/l (5)终点酸度50 80g/l4、操作方法先配制酸性浸出底液。往酸性浸出槽中加入30m3水，开启搅拌器，缓慢加入初始浓度120 150g/l的硫酸，缓慢加入中浸钴渣，温度控制在80 85°C，浸出时间4 5h，要求终点酸度50 80g/l，压滤后滤液进入中性浸出槽循环使用，酸浸铅泥渣外售。5、取样化验项目⑴始酸120 150g/l (2)终点酸度50 80g/l (3)酸浸铅 泥渣中 Zn、Co、Pb 含量(Zn ^ 10%, Co ^ 0. l%,Pb ≥ 25% )。(三)中性浸出液体除铁1、原料中浸液体，氧化剂双氧水2、工艺目的原料净化钴渣中含有Zn、Co、Fe等金属，在浸出过程中均进入溶液， 溶液中若Fe杂质含量高则影响钴精矿的品位。经过氧化除铁工序，加入适量氧化剂将溶液 中的Fe氧化除去。3、工艺条件⑴除Fe温度55 60°C (2)氧化时间1 2h(3)氧化剂双氧水加入量按双氧水与Fe发生氧化反应的理论用量加入(4) pH 值 4 4. 54、操作方法将中浸液体转入除铁槽，开启搅拌器，温度控制在55 60°C，缓慢加 入双氧水，防止因加入速度过快，反应剧烈造成冒槽现象。反应时间1 2h，反应过程中pH 值保持在4 4. 5之间。反应后压滤，将除铁后的滤液转入除钴工序。5、取样化验项目(1)反应过程pH值4 4. 5(2)除铁后滤液中 Fe 含量(Fe ^ 0. 005g/l)。(四)中性浸出液氧化除钴1、原料中性浸出液，氧化剂高锰酸钾2、工艺目的由于原料净化钴渣中含有Zn、Co、Ni、Fe等金属，在浸出过程中均进 入溶液，溶液中金属杂质含量高不能满足电锌要求。经除钴工序将溶液中的Co氧化除去， 使Co富集得到Co精矿；溶液为合格的锌液体，送电解工序生产电解锌或生产硫酸锌产品。3、工艺条件(1)除钴温度为80 85°C (2)氧化时间2 4h (3)氧化剂高锰 酸钾加入量按高锰酸钾、氧化钴化学反应理论需要量的2倍加入(4) pH 值 4 4. 5。4、操作方法将除铁后的中性浸出液转入除钴槽，开启搅拌器，缓慢将高锰酸钾固 体加入，防止因加入高锰酸钾过快，反应剧烈而造成冒槽现象，温度控制在80 85°C，反应 时间2 4h，反应过程中pH值保持在4 4. 5之间。反应后压滤，将净化后的滤液转入电 解系统生产电解锌产品，压滤渣为高Co精矿。5、取样化验项目(1)中性浸出液中Zn、Co含量(Zn 100 150g/l，Co 1 3g/ 1) (2)反应过程pH值4 4. 5(3)压滤渣中 Zn、Co 含量(Zn :10 15%，Co :15 20% )(4)净化液中 Zn、Co 含量(Zn 100 150g/l, Co ^ 0. 001g/l)。(五)锌的电解工序按现有常规锌的电解工艺进行，不再详述。实施例2 湿法电锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法，同实施例1基本相 同，相同之处不再重述，不同之处在于(一)钴渣中性浸出(1)控制液固比4 5 1 (2)稀硫酸初始浓度115g/l (3)浸出温度82 83°C (4)浸出时间4 5h (5)反应终点溶液pH值5. 0 5. 2。得到的中浸液体中Zn :140g/l, Co :2g/l ；中浸钴渣中 Zn 26. 5%, Co 0. 2%0
( 二 )钴渣酸性浸出(1)控制液固比5 6 1 (2)浸出温度80 85°C (3)浸出时间4 5h(4)初始酸度140g/l (5)终点酸度70g/l所得酸浸铅泥渣中Zn、Co、Pb 含量(Zn -J. 5%, Co 0. 05%, Pb 30% ) (三)中性浸出液体除铁(1)除Fe温度55 60°C (2)氧化时间1 2h (3)口!1值4 4.5除铁后滤液中Fe含量为0. 004g/l。(四)中性浸出液氧化除钴(1)除钴温度为80 85°C (2)氧化时间3h (3)反应过程pH值4 4. 5。所得压滤渣中Zn 13%, Co 15% ；净化液中 Zn :138g/l，Co 0. 001g/l。实施例3 湿法电锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法，同实施例1基本相 同，相同之处不再重述，不同之处在于(一)钴渣中性浸出(1)控制液固比4 5 1 (2)稀硫酸初始浓度110g/l (3)浸出温度82 830C(4)浸出时间4 5h (5)反应终点溶液pH值5. 0 5. 2。得到的中浸液体中Zn :128g/l，Co :1. 7g/l ；中浸钴渣中Zn、Co含量(Zn 22. 8%, Co 0. 35%。( 二)钴渣酸性浸出(1)控制液固比5 6:1 (2)浸出温度80 85°C (3)浸出时间4 5h(4)初始酸度125g/l (5)终点酸度65g/l所得酸浸铅泥渣中Zn 5. 5%、Co 0.03%、Pb 27%。(三)中性浸出液体除铁(1)除 Fe 温度 55 60°C (2)氧化时间 1 2h (3)口!1值4 4.5。所得除铁后滤液中Fe含量为0. 002g/l。(四)中性浸出液氧化除钴(1)除钴温度为80 85°C (2)氧化时间2 4h (3)反应过程的pH值4 4. 5。所得压滤渣中Zn 11%, Co 16% ；净化液中 Zn :128g/l，Co 0. 0009g/l。
权利要求
湿法炼锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法，其特征在于该方法包括钴渣中性浸出、钴渣酸性浸出、中浸液体除铁和中浸液体除钴工序，(1)钴渣中性浸出向含锌、钴的净液钴渣中加入硫酸和水，硫酸初始浓度100～120g/l，控制液固比为4～5∶1，浸出温度为80～85℃，浸出时间4～5h，反应终点溶液pH值为5.0～5.2，反应后经压滤得到中浸液体和中浸钴渣；所述中浸钴渣进入酸性浸出工序；(2)钴渣酸性浸出将经过中浸钴渣加入酸性浸出槽，加入硫酸和水，硫酸初始浓度120～150g/l，控制液固比在5～6∶1，浸出温度为80～85℃，浸出时间4～5h，终点酸度50～80g/l，反应后经压滤得到酸浸铅泥渣和酸性浸出液；(3)中浸液体除铁将经过钴渣中性浸出的中浸液体加入除铁槽，在搅拌下升温并加入氧化剂，氧化剂的加入量为中浸液体中铁与氧化剂反应时理论用量的1倍，反应温度控制在55～60℃之间，反应时间1～2h，反应过程中pH值保持在4～4.5之间，经压滤得到除铁后的中浸液体；(4)中浸液体除钴向除铁后的中浸液体中在搅拌下加入氧化剂，氧化剂加入量为氧化剂氧化中浸液体中的钴化学反应理论量的2倍，反应温度控制在80～85℃之间，反应时间2～4h，反应过程中pH值保持在4～4.5之间，经压滤得到净化液和压滤渣，所得压滤渣即为钴精矿。
2.根据权利要求1所述的湿法分离方法，其特征在于所述净液钴渣在中性浸出前进 行破碎，破碎后粒度小于60目。
3.根据权利要求1所述的湿法分离方法，其特征在于将所述步骤(2)中的酸性浸出 液返回钴渣中性浸出槽循环使用。
4.根据权利要求1所述的湿法分离方法，其特征在于所述步骤(3)中浸液体除铁的 氧化剂为双氧水，所述步骤(4)中浸液体除钴的氧化剂为高锰酸钾。
5.根据权利要求1所述的湿法分离方法，其特征在于所述湿法分离方法还包括将步 骤(4)所得的净化液转入电解锌系统进行电解的步骤。
6.根据权利要求1-5任一项所述的湿法分离方法，其特征在于所得酸浸铅泥渣中铅 含量为25 30%。
7.根据权利要求1-5任一项所述的湿法分离方法，其特征在于所得钴精矿中钴含量 为15 20%。
全文摘要
本发明涉及一种湿法炼锌系统净液钴渣中有价金属的湿法分离方法。该方法包括钴渣中性浸出、钴渣酸性浸出、中浸液体除铁和中浸液体除钴等工序，首先对湿法炼锌中的净液钴渣进行筛分破碎处理，在硫酸体系中进行分段浸出，对浸出矿浆进行分离，分离出铅渣，对浸出液进行杂质处理，处理后的浸出液体中加入氧化剂，对其中的Fe、Co金属进行分离，得到钴含量15％以上的高钴精矿，可作为炼钴原料外售。本发明能有效回收净液钴渣中钴、锌、铅等有价金属，产出铅渣、高钴精矿和电解锌，实现了废渣的有效利用，解决了湿法炼锌中间废渣的处理问题，达到了综合回收利用资源的目的。
文档编号C22B3/08GK101838736SQ20101018777
公开日2010年9月22日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者倪恒发, 张全胜, 张利涛, 张新庄, 牛军民, 翟爱萍 申请人:河南豫光锌业有限公司