本发明涉及一种从水钴矿浸出液中离心萃取铜的工艺，属于湿法冶金
技术领域：
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背景技术：
：湿法冶金常用的萃取设备有混合澄清萃取箱、萃取塔和离心萃取器等。混合澄清萃取箱由混合室和澄清室构成，水相和有机相在混合室搅拌反应，混合相进入澄清室进行两相分离，分离后的水相和有机相分别流入相邻级的混合室实现逆流多级萃取过程。混合澄清萃取箱平面展开占地面积大，澄清室有机溶剂存量大。萃取塔是垂直安装的萃取设备，多为圆柱形，轻相自塔底进入，由塔顶溢出，重相自塔顶加入由塔底流出，两者在塔内做逆向流动，有时为了提高效率，加快搅拌或震动易造成乳化，所以操作有严格要求，塔式设备萃取级数有限，超过10级就很难应用，混合澄清槽、塔式设备中两相物料都是在重力场中进行分离。离心萃取是利用转鼓高速旋转产生的强大离心力场，使密度不同又互不混溶的两种液体在转鼓旋转产生的剪切力和离心力的作用下完成混合和分离，离心萃取两相物料接触时间短，相分离和传质效率高，级存留液量少，生产能力大，已广泛用于湿法冶金、废水处理、生物、制药、石化、化工、香料、染料、原子能等多种领域。水钴矿中多数伴有铜等有价金属，硫酸浸出过程中约有90％以上的铜与钴一起进入溶液，现铜钴分离多采用萃取方法，萃取系统主要使用pvc材质的萃取槽，萃取槽占地面积大，萃取时间长，有机消耗量大，环境污染严重，清理槽中的第三相困难且存在安全隐患。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是从水钴矿浸出液中离心萃取铜的工艺，通过采用玻璃钢材质离心机代替目前使用的pvc材质的萃取槽，在萃取和反萃过程中采用多个离心萃取串联使用，提高铜的萃取率和反萃率，离心萃取有机相和水相分相彻底，反萃的含铜液用铁粉还原制备海绵铜，海绵铜沉淀上层液含有fe2+和硫酸，返回水钴矿的浸出工序，控制溶液ph＝1.0～2.0，fe2+：1～2g/l，可使钴渣co≤0.2％，减少浸出还原剂和硫酸的使用量，同时也减少了废水处理；空白有机相cu＜50mg/l可循环使用。离心萃取和离心反萃时间短，相分离和传质效率高，级存留液量少，设备占地面积小，运行成本低，适用于大规模生产。所述从水钴矿浸出液中离心萃取铜的工艺，其具体步骤如下：1)水钴矿经湿式球磨85～90％通过-100目，矿浆浓度大于25％，加入硫酸和海绵铜沉淀上层液还原浸出温度60～80℃，时间1～2h，控制溶液ph＝1.0～2.0，fe2+：1～2g/l，取样分析co≤0.2％。2)将步骤(1)所得的浸出液，加碱调节ph＝3～3.5，鼓入空气、加入双氧水或加入氯酸钠氧化，反应1-2h，温度60～80℃，控制溶液fe≤0.03g/l，并过滤。3)将步骤(2)的除铁液与醛肟类萃取剂15～40％，其余为磺化煤油加入玻璃钢材质离心萃取机，萃取级数n＝2～6，萃取温度为30℃～50℃，相比o:a＝1:1～2，流比：o:a＝1～2:1，萃取时间5～20s，各级间使用聚乙烯管连接，萃余液返回钴生产工序。4)将步骤(3)的富铜有机相以1.5～2.5mol/l硫酸为反萃剂，反萃级数n＝2～6，反萃温度为10℃～40℃，相比o:a＝1～2:1，流比o:a＝7～10:1，反萃时间为10～30s，得到含铜溶液和空白有机相，空白有机相含cu＜50mg/l可返回萃取工序循环使用。5)将步骤(4)反萃含铜液使用铁粉还原制备海绵铜，铁粉加入系数1.0-1.2，海绵铜沉淀上层液返回浸出使用。进一步的，步骤(1)海绵铜沉淀上层液是指用铁粉还原铜溶液后过滤的液体，含有fe2+，fe2+可将水钴矿中的co3+还原为co2+，有利于钴的浸出。化学反应方程式：cu2++fe＝fe2++cufe2++co3+＝co2++fe3+进一步的，步骤(2)氧化方式为鼓入空气、加入双氧水或加入氯酸钠氧化其中一种或多种方式组合。进一步的，步骤(3)所述醛肟类萃取剂为:lix984(5-壬基水杨醛肟与2-羟基-5-壬基乙酰苯酮肟按体积1:1混合)、lix973(5-壬基水杨醛肟与2-羟基-5-壬基乙酰苯酮肟按，体积比7:3组成)、n902(2-羟基-5-壬基水杨醛肟)、m5640一种或多种，萃取级数n＝2～6，优选3级，萃取时间5～20s，优选10～15s。萃取反应方程式(hr为萃取剂)：2hr(org)+cu2+＝cur2(org)+2h+进一步的，步骤(4)富铜有机相以1.5～2.5mol/l硫酸为反萃剂，优选2.0mol/l硫酸，反萃级数n＝2～6，优选2级，反萃时间为10～30s，优选10～15s。反萃方程式：cur2(org)+2h+＝2hr(org)+cu2+本发明相对于现有技术具有如下有益效果：。1)使用离心萃取铜，萃取级存留液量少，节省大量的萃取剂的费用；成本低。离心萃取机立式直联电机驱动、结构紧凑，占地面积小。2)富铜有机相采用硫酸离心反萃，反萃时间短，反萃率高，反萃空白有机相含cu＜50mg/l可循环使用，反萃的含铜液加入铁粉制备海绵铜，海绵铜沉淀上层液含有fe2+和硫酸，返回钴的浸出工序，可减少浸出还原剂和硫酸的使用量，同时也减少了废水处理，降低生产成本。附图说明图1是本发明的工艺流程简图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。所用玻璃钢材质离心萃取机(ctl550-n)为市售，混合通量为15～40m3/h进出口外形尺寸1000mm×1000mm×2200mm。实施例11)水钴矿(成分co：10.2％，cu：4.4％，fe：2.34％，mg：1.21％，ca：0.003％)，经湿式球磨85％通过-100目，矿浆浓度大于25％，加入硫酸和海绵铜沉淀上层液还原浸出温度70℃，时间1.5h，控制溶液ph＝1.5，fe2+：1.5g/l，取样分析残渣co≤0.18％过滤。2)将步骤(1)所得的浸出液，加碱调节ph＝3.5，鼓入空气氧化，反应1h，温度75℃，取样分析溶液fe≤0.03g/l时，过滤。3)将步骤(2)的除铁后的溶液与萃取剂15％lix984+85％磺化煤油一起加入离心萃取机，在36℃三级逆流萃取离心萃取，相比o:a＝1.2:1，流比o:a＝1:1，萃取时间10s，萃余液cu＜0.2g/l，萃余液返回钴生产工序。4)将步骤(3)的富铜有机相以2mol/l硫酸为反萃剂，反萃级数n＝2，反萃温度25℃，相比o:a＝1～2:1，流比o:a＝7:1，反萃时间为10s，得到含铜溶液和空白有机相，空白有机相返回萃取工序循环使用。5)将步骤(4)反萃含铜液使用铁粉还原制备海绵铜，铁粉加入系数1.1，海绵铜沉淀上层液返回浸出使用。实施例21)水钴矿(成分co：10.2％，cu：4.4％，fe：2.34％，mg：1.21％，ca：0.003％)，经湿式球磨90％通过-100目，矿浆浓度大于27％，加入硫酸和海绵铜沉淀上层液还原浸出温度75℃，时间1.5h，控制溶液ph＝1.3，fe2+：1.2g/l，取样分析残渣co≤0.15％时，过滤。2)将步骤(1)所得的浸出液，加碱调节ph＝3.0，加入双氧水氧化，反应1.5h，温度60～80℃，控制溶液fe≤0.03g/l过滤。3)将步骤(2)的除铁液与萃取剂15％lix973+85％磺化煤油加入离心萃取机，在30℃三级逆流萃取离心萃取，相比o:a＝1.2:1，流比o:a＝1:1，萃取时间10s，萃余液cu＜0.1g/l，萃余液返回钴生产工序。4)将步骤(3)的富铜有机相以2mol/l硫酸为反萃剂，反萃级数n＝2，反萃温度为25℃，相比o:a＝1～2:1，流比o:a＝7:1，反萃时间为10s，得到含铜溶液和空白有机相，空白有机相返回萃取工序循环使用。5)将步骤(4)反萃含铜液使用铁粉还原制备海绵铜，铁粉加入系数1.1，海绵铜沉淀上层液返回浸出使用。实施例31)水钴矿(成分co：10.2％，cu：4.4％，fe：2.34％，mg：1.21％，ca：0.003％)，经湿式球磨90％通过-100目，矿浆浓度大于28％，加入硫酸和海绵铜沉淀上层液还原浸出温度70℃，反应时间1.5h，控制溶液ph＝1.2，fe2+＜1.5g/l，取样分析残渣co≤0.13％过滤。2)将步骤(1)所得的浸出液，加碱调节ph＝3.0，加入氯酸钠氧化，反应1.5h，温度60～80℃，控制溶液fe≤0.03g/l过滤。3)将步骤(2)的除铁液与萃取剂15％n902+85％磺化煤油加入离心萃取机，在30℃三级逆流萃取离心萃取，相比o:a＝1.2:1，流比o:a＝1:1，萃取时间10s，萃余液cu＜0.3g/l，萃余液返回钴生产工序。4)将步骤(3)的富铜有机相以2mol/l硫酸为反萃剂，反萃级数n＝2，反萃温度为25℃，相比o:a＝1～2:1，流比o:a＝7:1，反萃时间为10s，得到含铜溶液和空白有机相，空白有机相返回萃取工序循环使用。5)将步骤(4)反萃含铜液使用铁粉还原制备海绵铜，铁粉加入系数1.1，海绵铜沉淀上层液返回浸出使用。实施例41)水钴矿(成分co：10.2％，cu：4.4％，fe：2.34％，mg：1.21％，ca：0.003％)，经湿式球磨90％通过-100目，矿浆浓度大于30％，加入硫酸和海绵铜沉淀上层液还原浸出温度70℃，反应时间1.5h，控制溶液ph＝1.2，fe2+＜1.5g/l，取样分析残渣co≤0.16％，过滤。2)将步骤(1)所得的浸出液，加碱调节ph＝3.2，鼓入空气氧化，反应1.5h，温度70℃，取样分析溶液fe≤0.03g/l时过滤。3)将步骤(2)的除铁液与萃取剂15％m5640+85％磺化煤油加入离心萃取机，在30℃三级逆流萃取离心萃取，相比o:a＝1.2:1，流比o:a＝1:1，萃取时间10s，萃余液cu＜0.2g/l，萃余液返回钴生产工序。4)将步骤(3)的富铜有机相以2mol/l硫酸为反萃剂，反萃级数n＝2，反萃温度为25℃，相比o:a＝1～2:1，流比o:a＝7:1，反萃时间为10s，得到含铜溶液和空白有机相，空白有机相返回萃取工序循环使用。5)将步骤(4)反萃含铜液使用铁粉还原制备海绵铜，铁粉加入系数1.1，海绵铜沉淀上层液返回浸出使用。对比例11)水钴矿经湿式球磨90％通过-100目，矿浆浓度大于27％，加入硫酸和亚硫酸钠还原，温度75℃，反应时间1.5h，控制溶液ph＝1.2，fe2+＜1.5g/l，取样分析残渣co≤0.2％，过滤。2)将步骤(1)所得的浸出液，加碱调节ph＝3.2，鼓入空气氧化和加入氯酸钠，反应1.5h，温度70℃，控制溶液fe≤0.03g/l过滤。3)将步骤(2)的除铁液与萃取剂15％lix984+85％磺化煤油加入萃取槽，在30℃三级逆流萃取萃取，相比o:a＝1.2:1，流比o:a＝1:1，萃取时间5min，萃余液cu＜0.5g/l，萃余液返回钴生产工序。4)将步骤(3)所得富铜有机相进行一级澄清，萃取槽重力分离速度慢，且含有第三相需要分离，第三相还需定期压滤分离。5)将步骤(4)的澄清富铜有机相以2mol/l硫酸为反萃剂，反萃级数n＝2，反萃温度为25℃，相比o:a＝1～2:1，流比o:a＝7:1，反萃时间为5min，得到含铜溶液和空白有机相，空白有机相返回萃取工序循环使用。6)将步骤(4)反萃含铜液制备电积铜，电积后的含铜液继续返回反萃工序循环使用。本发明实施例1～实施例4中的浸出钴渣钴含量和萃余液中钴含量取样分析结果如下：项目实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1钴渣钴含量0.18％0.15％0.13％0.16％0.2％萃余液铜含量0.2g/l0.1g/l0.3g/l0.2g/l0.5g/l萃取时间10s10s10s10s5min反萃时间10s10s10s10s5min萃取级数33333反萃级数22222澄清级数00001申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属
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的技术人员应该明了，任何属于本
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的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12