本发明涉及一种铜钴渣的氧压浸出方法,属于湿法冶金领域。
背景技术:
1、目前,铜冶炼大部分采用火法,分为闪速熔炼及熔池熔炼两大类。火法炼铜具有铜回收率高,可综合回收伴生有价金属(金、银、钴、镍等),尤其对铜熔炼渣采用缓冷浮选工艺,可使弃渣含铜<0.3%,基本做到“吃干榨净”,但是未采用缓冷浮选工艺之前,铜熔炼渣采用水淬,弃渣含铜较高约为1%左右。对于富含钴的铜精矿火法冶炼将造成钴的损失,弃渣(即铜钴渣)含钴较高约为0.8%左右,同时含硫低,杂质主要是铁及硅钙脉石成分,这类弃渣是在未采用缓冷浮选工艺之前产生的,在富产铜矿的地区如非洲有大量堆存。因为火法冶炼产生的水淬渣,具有铜、钴、铁与脉石包裹紧密的特征,采用浮选法已无法回收弃渣中铜、钴等有价金属,与红土镍矿(ni:~1.5%,co:~0.1%,fe:20~40%)采用高温高酸浸出(hpal)比较,含ni+co约2%的红土镍矿经济上具有回收价值,同样含cu+co约2%的铜钴渣经济上也是具有回收价值。
2、但是采用传统氧压浸出工艺,铜钴渣中铜、钴的浸出率较低。此外,铜钴渣中含铁量较高,在采用氧压浸出工艺处理铜钴渣时,高压釜内容易沉积结垢,影响正常生产。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种铜钴渣的氧压浸出方法,以提高铜钴渣中铜、钴的浸出率。
2、为了解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
3、一种铜钴渣的氧压浸出方法,包括如下步骤:
4、s1、将待处理的铜钴渣调浆后,磨矿,获得矿浆;
5、s2、将所述矿浆与浓硫酸混合反应后,获得混合浆料;
6、s3、对所述混合浆料进行氧压浸出后,固液分离,获得氧压浸出液和氧压浸出渣。
7、如此,本发明在磨矿获得矿浆后,将矿浆与浓硫酸先混合,浓硫酸具有强氧化性,并且放出大量热量,可使得矿物中的氧化铁、氧化铜、氧化钴等氧化物及硅酸盐矿物等与硫酸充分反应,并使得硫化钴等硫化物矿物被更好地揭露,为后续氧压浸出过程做好准备;同时,所添加的部分浓硫酸被氧化物充分消耗,故所得混合浆料的硫酸浓度实际并不高,这为后续氧压浸出过程中同步通过赤铁矿法除铁做好了准备。因此,本发明进一步通过氧压浸出,在高压釜里随着反应的进行,铜钴渣既消耗了混合浆料中的硫酸,也消耗了赤铁矿除铁产出的硫酸,可使得铜、钴等有价金属被充分浸出,又可使得铁进入渣相,降低铁的浸出率,可方便氧压浸出液的后续处理,有助于降低铜、钴等有价金属在氧压浸出液的后续处理工序中的损耗量。
8、本发明中,相关主要化学反应式如下:
9、cufe2o4+4h2so4=cuso4+fe2(so4)3+4h2o (1)
10、cuo+h2so4=cuso4+h2o (2)
11、coo+h2so4=coso4+h2o (3)
12、cos+h2so4+1/2o2=coso4+h2o+s (4)
13、fe2o3+3h2so4=fe2(so4)3+3h2o (5)
14、fe2(so4)3+(x+3)h2o=fe2o3·xh2o+3h2so4 (6)
15、进一步地,s1中,所述矿浆的固相物中粒度小于40μm的矿物的占比≥90%。
16、进一步地,s1中,将待处理的铜钴渣与水按60-70:30-40的质量比混合调浆后,磨矿。
17、进一步地,s2中,浓硫酸的添加量为所述矿浆所对应的铜钴渣干基重量的50-70wt%,优选为55-65wt%,更优选为58-62wt%;所述浓硫酸的浓度≥80wt%,优选为85-99wt%,更优选为90-99wt%。
18、进一步地,s2中,反应时间为0.5-1h。
19、进一步地,s2和s3之间,还包括将所述混合浆料的液固比调整为1.5-2:1(ml:g)的步骤;优选地,加水、除镁后液中的一种或两种调整液固比。
20、可选地,所述调整液固比后的混合浆料中硫酸的浓度为40-50g/l。
21、进一步地,s3中,氧压浸出时,控制温度为180-190℃,优选为182-188℃,总压为1-1.3mpa,优选为1.1-1.2mpa,氧分压为0.2-0.3mpa,优选为0.22-0.28mpa。
22、进一步地,s3中,氧压浸出时间为1.5-2h,优选为1.6-1.8h。
23、进一步地,s3中,氧压浸出时,通过氧气浓度为90vol%以上的富氧气体,优选为氧气浓度为95-99vol%的富氧气体。
24、进一步地,将所述氧压浸出液与氢氧化钙混合反应,待反应体系的ph值为2.5-3.5时,固液分离,获得铁渣和除铁后液;可选地,期间,控制反应温度为80-90℃;一般地,反应时间为3-4h;
25、通过萃取法萃取除铁后液中的铜后,获得萃余液;可选地,萃取剂为烷烃或烯烃;优选地,进行二级萃取;可选地,将萃取获得的有机相用铜电积贫液进行反萃后,获得铜电积富液,送入电积铜生产工序;
26、将所述萃余液与氧化镁混合反应,待反应体系的ph值为7-8时,固液分离,获得粗氢氧化钴产品和沉钴后液;可选地,期间,控制反应温度为60-70℃,一般地,反应时间为3-4h。
27、进一步地,将所述沉钴后液与氢氧化钙混合反应,待反应体系的ph值为10-11时,固液分离,获得钙镁渣和除镁后液;优选地,将除镁后液返回s1和/或s3;可选地,期间,反应时间为1.5-2h;可选地,将钙镁渣水洗后,堆存。
28、进一步地,s3中,对所述混合浆料进行氧压浸出后,降温降压、固液分离,获得氧压浸出液和氧压浸出渣。
29、可选地,氧压浸出渣经水洗后,可堆存或外售。
30、进一步地,s3中,采用氧压浸出系统进行氧压浸出,所述氧压浸出系统包括第一管路、n个高压釜、第二管路、第三管路、第四管路、n个第九阀门、第十阀门、第十二阀门、闪蒸槽和固液分离单元,闪蒸槽与固液分离单元连通;所述高压釜包括罐体,所述罐体上设有进料口、排料口、进气口和人孔,罐体内设有搅拌机构,各进料口并连于第一管路上,各排料口并连于第三管路上,各进气口并连于第二管路上;所述第一管路和进料口之间设有第四阀门和第七阀门,所述进料口、第四阀门、第七阀门和第一管路依次连通,第四阀门和第七阀门之间的管路与第三管路连通;所述第二管路和进气口之间设有第三阀门;所述第三管路和排料口之间设有第五阀门,第九阀门的一个端口与第五阀门和第三管路之间的管路连通,所述第九阀门的另一个端口与第四管路连通;
31、同一罐体的进料口、排料口之间的第三管路上设有第十一阀门;相邻的2个罐体之间的第三管路上设有第八阀门;
32、第十阀门的一个端口与第三管路的一端连通,第十二阀门的一个端口与第三管路的另一端连通,第十阀门的另一个端口与第十二阀门的另一个端口并连于闪蒸槽的进口端;
33、其中,n为≥2的整数;
34、优选地,所述固液分离单元为浓密机;
35、优选地,n为4-6;
36、优选地,所述高压釜为立式高压釜。
37、可选地,所述铜钴渣中,cu的含量为0.4~1.5%,co的含量为0.5~1.2%,fe的含量为15~25%,s的含量为0.1~0.8%。
38、可选地,所述铜钴渣中,cu的含量为0.6~1.2%,co的含量为0.7~0.9%,fe的含量为18~22%,s的含量为0.3~0.5%。
39、进一步地,所述铜钴渣的主要物相组成为:磁铁矿31-35%、铁橄榄石33-38%、钙铁辉石10-16%、玻璃相8-12%、冰铜1-5%。
40、一般的,铜钴渣含钴高是铜精矿含钴高所致,极具回收价值,由于铜精矿中铜品位远大于钴品位,在火法炼铜过程中,与铜结合的硫大部分被脱除,而与钴结合的硫少部分被脱除。因此,本发明采用氧压浸出将硫化钴转变为硫酸钴,以期回收钴。
41、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
42、(1)本发明先用浓硫酸对矿浆进行处理,再进行氧压浸出,可有效提高钴浸出率,并保证较低的铁浸出率。
43、(2)本发明在180~190℃高温及有氧气存在条件下,溶液中fe3+将发生水解反应,降低溶液含铁量(含fe 5~9g/l),有利于后续除铁工序,由此,也可降低铜、钴损失量。
44、(4)本发明在氧压浸出时采用较小液固比(1.5~2ml:1g),可提高溶液中铜、钴含量,便于后续富集回收铜、钴,同时有利于减少系统的体积量,减少设备投资。
45、(5)本发明的氧压浸出过程中,由于浸出液固比较小,高压釜会有矿浆沉积结垢(如期间形成赤铁矿渣)的情况,因此采用串联的高压釜,可以通过人孔对单台高压釜定期清理沉积结垢的矿渣,单台高压釜都可以互为备用,保证其它高压釜连续运行,有助于提高处理效率。
46、(6)本发明在高温高酸氧压条件下,铜浸出率可达88%以上,钴浸出率可达79%以上。