低品位水钴矿中有价金属的回收工艺研究

论文摘要

钴是一种重要的战略资源。随着对钴资源的不断开采,高品位的钴矿已越来越少。对低品位钴矿中有价金属的综合回收受到了广泛的关注。本论文以低品位水钴矿为原料,分别采用酸浸法和氨浸法回收低品位水钴矿中的有价金属铜、钴。酸浸法研究了还原剂种类、浸出温度、硫酸浓度等因素对水钴矿还原酸浸过程中有价金属铜、钴浸出率的影响。结果表明, Na 2SO3是较适宜的还原剂;最佳工艺条件为:还原剂用量为水钴矿原矿质量的10%,硫酸浓度为3 mol/L,浸出温度为60℃,液固比为2:1,浸出时间为60 min;最佳工艺条件下铜和钴的浸出率分别达99.06%和98.87%。并采用“黄钠铁矾法除铁→碳酸钠除铝→氟化钠除钙、镁→N902萃铜→蒸发结晶得钴产品”的后续分离净化流程,铜的萃取率可以达到98.00%,反萃率大于99.90%,钴的损失率<4.00%,最终铜的回收率约91%,钴的回收率约88%,实现了酸浸液中铜、钴的回收。氨浸法研究了还原剂用量、浸出温度、液固比等因素对水钴矿还原氨浸过程中有价金属铜、钴浸出率的影响。结果表明,氨浸法浸出水钴矿的最佳工艺条件为:还原剂Na 2SO3用量为矿粉质量的0.5倍,浸出时间为5 h,浸出温度为50℃,氨用量为理论氨量的1.2倍,氨水与硫酸铵浓度之比为1:3,液固比:L/S=3;最佳工艺条件下铜和钴的浸出率分别达96.07%和98.24%。并采用“Lix54萃铜→蒸发结晶得钴产品”的后续分离净化流程;通过对比错流萃取与逆流萃取,结果表明逆流萃取优于错流萃取,铜的萃取率大于98.00%且基本能被反萃完全,而钴不损失,最终铜的回收率约94%,钴的回收率约98%,实现了氨浸液中的铜、钴的回收。酸浸工艺具有浸出时间短,浸出率高,且后续处理工艺较成熟等优点;氨浸工艺则能实现水钴矿中有价金属的选择性浸出;本论文中的两种工艺均能为水钴矿及类似物料中有价金属的提取与分离的工业生产提供依据和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 钴的性质
• 1.1.2 钴的应用
• 1.1.3 钴矿的特点及分布
• 1.1.4 水钴矿概况
• 1.2 钴的回收工艺进展
• 1.2.1 火法工艺
• 1.2.2 湿法工艺
• 1.2.3 火法和湿法相结合
• 1.3 铜钴铁的分离
• 1.3.1 铁的分离
• 1.3.2 铜钴的浮选分离
• 1.3.3 铜钴的萃取分离
• 1.4 单级萃取
• 1.5 连续多级萃取
• 1.5.1 错流萃取
• 1.5.2 逆流萃取
• 1.6 课题目的与研究意义
• 第2章 实验材料和方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 试剂和设备
• 2.3 主要实验原理
• 2.3.1 酸浸基本原理
• 2.3.2 氨浸基本原理
• 2.4 实验方法
• 2.5 实验思路
• 2.5.1 酸浸基本思路
• 2.5.2 氨浸基本思路
• 第3章 酸浸法回收水钴矿的工艺研究
• 3.1 酸浸法浸出水钴矿的结果与讨论
• 3.1.1 还原剂种类对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 3.1.2 浸出温度对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 3.1.3 硫酸浓度对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 3.1.4 还原剂用量对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 3.1.5 液固比对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 3.1.6 浸出时间对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 3.1.7 优化条件下的验证实验
• 3.2 酸浸浸出液的除杂
• 3.2.1 黄钠铁矾法除铁
• 3.2.2 碳酸钠除铝
• 3.2.3 氟化钠除钙镁
• 3.3 酸浸浸出液中铜钴的回收
• 3.3.1 铜的回收
• 3.3.2 钴的回收
• 3.4 本章小结
• 第4章 氨浸法回收水钴矿的工艺研究
• 4.1 氨浸法浸出水钴矿的结果与讨论
• 4.1.1 浸出温度对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 4.1.2 氨水与硫酸铵浓度之比对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 4.1.3 液固比对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 4.1.4 还原剂用量对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 4.1.5 浸出时间对水钴矿中铜钴浸出率的影响
• 4.1.6 优化条件下的验证实验
• 4.2 氨浸浸出液中铜钴的回收
• 4.2.1 铜的回收
• 4.2.2 钴的回收
• 4.3 本章小结
• 第5章 酸浸体系与氨浸体系对比
• 5.1 浸出最佳工艺对比
• 5.2 分离工艺对比
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢