一种氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法

本发明涉及矿业、冶金工程，特别涉及一种氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法。

背景技术：

1、钴是一种重要的战略资源，广泛应用于航天航空、机械制造、电器仪表等领域。目前全球已探明钴的资源量为2500万吨，但平均品位仅有0.02％，品位低且选别流程复杂。氧化钴矿的开发利用是钴资源的重要来源之一，目前主要采用浮选法从氧化钴矿中回收钴，这种方法流程简单，但会造成钴回收率低、资源浪费等问题，同时由于矿石性质复杂，种类繁多，且矿物之间物理化学性质差异较大，氧化钴矿的回收选别面临着一定的困难。因此，开发新技术、优化新工艺，对于氧化钴矿的高效选别具有重要意义。

2、专利cn200910080792.7公开一种从氧化钴矿石中回收钴的新工艺，即采用加酸浸出工艺，并在浸出过程中加入助浸剂亚硫酸钠，继而采用直接沉钴法回收浸出液中的钴，最终得到钴的总回收率达到97.37％。该方法通过简单的工艺流程实现了钴的有效回收；但该工艺中助浸剂亚硫酸钠是有害物品，会对人的眼睛和皮肤造成刺激与伤害，同时遇酸会产生so2有害气体，对水源和环境也具有一定的污染。专利cn202010599181.x针对原矿含钴0.2-0.5％的低品位钴矿提供一种高效回收钴的方法，主要采用“浸出-除铁-除锰-两段沉钴”组合工艺得到氢氧化钴，实现了低品位钴矿资源的回收利用，该方法通过分步提钴、分步净化、分步沉钴，最终得到钴回收率>80％、氢氧化钴产品的钴含量>31％的结果；但整体流程较为繁杂，尤其在两段沉钴过程需要将氧化镁间断制乳，需要一定的时间成本及人工成本，而且工艺过程会产生渣浆和沉钴液，增加处理流程及费用，存在作业能耗高、综合利用程度低的问题。因此，针对当前氧化钴矿选别过程中存在的流程长、效率低、污染环境等问题，开发一种工艺简单、经济环保、选别指标优异的选别方法十分必要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法。该方法通过流化床内的混合气体增加矿石与气体的接触面积，使矿物颗粒在流化床内处于悬浮状态，加快脱除矿物中的结晶水，提高品位，同时保证矿石与还原剂充分接触，促进矿物的高效还原，生成相对单一的化合物及钴单质，继而进行磁选工艺，有效实现氧化钴矿中钴和铁等有价金属的回收利用。

2、具体步骤如下：

3、1.将氧化钴矿破碎至粒径≤2mm，然后磨细至粒径-0.074mm部分占总质量≥80％，获得氧化钴矿粉。

4、2.将氧化钴粉矿输送到悬浮态焙烧系统内，悬浮态焙烧系统主要由气体控制装置、悬浮焙烧炉及温度控制装置组成，通过气体控制装置向悬浮焙烧炉底部先通入氮气后再通入煤气，通过温度控制装置控制悬浮焙烧炉内的温度在400-900℃进行还原焙烧，coo经还原生成co，fe2o3经还原生成fe，反应方程式包括：

5、co(oh)2＝coo+h2o(g)

6、coo+h2/co(g)＝co+h2o/co2(g)

7、3fe2o3+h2/co(g)＝2fe3o4+h2o/co2(g)

8、1/4fe3o4+h2/co(g)＝3/4fe+h2o/co2(g)

9、fe3o4+h2/co(g)＝3feo+h2o/co2(g)

10、feo+h2/co(g)＝fe+h2o/co2(g)

11、3.反应完成后关闭还原气体并持续通入氮气冷却至室温，将焙烧产物磨细至粒径-0.074mm部分占总质量≥90％，制成磁选矿粉。

12、4.将磁选矿粉采用干式弱磁场磁选机进行磁选，获得的精矿产品为高品位钴精矿和铁精矿。

13、上述氧化钴矿按质量百分比含co0.15％-1.8％，含tfe3.5％-10％。

14、所述步骤2中煤气为焦炉煤气、高炉煤气、天然气裂解制气或煤制气。

15、所述步骤2中向悬浮焙烧炉通入的煤气中，煤气体积浓度为20％-40％。

16、所述步骤2中氧化钴粉矿在悬浮焙烧炉中的停留时间为15-60min。

17、所述步骤3中磨矿后的物料进行风力分级，获得的沉沙返回磨矿机，溢流作为磁选矿粉。

18、所述步骤4中干式弱磁场磁选机的磁场强度为1000-1300oe。

19、上述方法制备得到的高品位钴精矿和铁精矿按质量百分比分别为co≥6％、tfe≥62％。

20、与现有方法相比，本发明的特点和优势为：

21、1.本发明采用“悬浮态焙烧”技术预先处理氧化钴矿，加快了还原反应速率，实现了钴铁的同步还原，继而通过干式分级、磁选，协同回收钴铁精矿，选别工艺简单环保，节约生产成本，实现矿石中有用矿物的高效同步回收。

22、2.本发明全程采用干法还原、分级、磁选，避免了选别过程中药剂使用、污水排放及残留物处理，且使用设备占地空间小，减轻了环境及经济负担。

23、3.本发明采用悬浮态焙烧技术使矿物颗粒在流化床内处于悬浮状态，增加了矿石与气体的接触面积，且受热均匀，促进矿物与还原气体充分均匀反应，达到较好的传质传热效果。

24、4.本发明在悬浮态焙烧过程实现了矿相的转化与重构，继而利用焙烧产物的磁性差异进行磁选分离，简化了氧化钴矿的选别流程，实现钴、铁精矿与脉石矿物的有效分离与回收，为钴资源的规模化应用提供了技术支持。

技术特征：

1.一种氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，包含如下步骤:

2.根据权利要求1所述的氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，所述氧化钴矿按质量百分比含co0.15％-1.8％，含tfe3.5％-10％。

3.根据权利要求1所述的氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，所述煤气为焦炉煤气、高炉煤气、天然气裂解制气或煤制气。

4.根据权利要求1所述的氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，向悬浮焙烧炉通入的煤气中，煤气体积浓度为20％-40％。

5.根据权利要求1所述的氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，氧化钴粉矿在悬浮焙烧炉中的停留时间为15-60min。

6.根据权利要求1所述的氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，将磨矿后的物料进行风力分级，沉沙返回磨矿机，溢流作为磁选矿粉。

7.根据权利要求1所述的氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，干式弱磁场磁选机的磁场强度为1000-1300oe。

8.根据权利要求1所述的氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，其特征在于，采用本方法制备得到的高品位钴精矿和铁精矿按质量百分比分别为co≥6％、tfe≥62％。

技术总结
一种氧化钴矿钴铁同步还原干法协同回收的方法，属于矿业、冶金工程技术领域。该方法包括破碎磨矿、悬浮态焙烧、细磨和磁选过程，具体为：1.将氧化钴矿破碎磨细获得粉矿；2.将粉矿输送至悬浮态焙烧炉，在400‑900℃进行还原焙烧，得到焙烧产物；3.将焙烧产物冷却后进行细磨，制成磁选矿粉；4.将磁选矿粉输送至干式弱磁选磁选机进行磁选分离，获得高品位的钴精矿和铁精矿。本方法工艺简单，实现钴铁精矿同步回收，产品品位高，流程经济环保，为氧化钴矿的选别提供了新思路。

技术研发人员：孙永升,魏欣蕾,李艳军,韩跃新,高鹏
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13