專利名稱：一種硫酸處理鈷銅合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效濕法處理鈷銅合金的方法，特別是一種硫酸處理鈷銅合金的方法。
背景技術(shù)：
鈷銅合金是生產(chǎn)金屬鈷和各種鈷產(chǎn)品的重要原料，俗稱鈷白合金或鈷紅合金或鈷AB合金或鈷锍)，主要產(chǎn)自非洲。鈷銅合金通過電爐還原熔煉氧化銅鈷精礦及含鈷的銅爐渣制得，一般含鈷10% 40%，銅10% 50%，鐵5% 50%，鎳0. 5%，錳 0. 5%。這種合金原料處理難度較大，主要問題是鈷、銅的收率低，成本高，工藝流程長。目前處理鈷銅合金的方法主要有1、電溶法；2、高溫高壓浸出法；3、氯氣浸出法； 4、直接酸浸法；5、催化氧化鹽酸浸出法。其中，催化氧化鹽酸浸出法奠定了常壓濕法處理鈷銅合金的基礎(chǔ)，其研究成果是開拓性的，優(yōu)點突出，即浸出速度快，工藝流程短，收率高，成本低，但產(chǎn)業(yè)化的適應(yīng)性有局限，而且鹽酸易揮發(fā)使用過程中易產(chǎn)生酸霧，須增設(shè)酸霧吸收裝置。硫酸較鹽酸適應(yīng)性強(qiáng)，硫酸對于大多有色冶煉廠是副產(chǎn)品，無須長途運輸，較鹽酸更容易獲得。硫酸浸出過程沒有酸霧。一般工業(yè)鹽酸的濃度為20% 35%，濃度35%的鹽酸的比重為1. 16，而工業(yè)硫酸的濃度為93% 98%，濃度98%的硫酸的比重為1.84。一體積的硫酸相當(dāng)于3. 5 4. 5體積的鹽酸，采用硫酸法更有利于浸出操作。硫酸的貯存、運輸采用普通的碳鋼罐即可，而鹽酸則須采用重防腐罐。采用硫酸浸出時利用硫酸的稀釋熱，反應(yīng)初期就無需加熱，因而更節(jié)能。然而，采用硫酸浸出的難度較鹽酸大，尤其是浸出過程效率低，鈷、銅、鎳等有價元素收率低。由于硫酸可使鈷銅合金表面鈍化，直接影響浸出過程的進(jìn)行，一直以來硫酸浸出工藝沒有得到發(fā)展，目前尚未見到有關(guān)研究報道。然而，行業(yè)內(nèi)企業(yè)都清楚攻克硫酸浸出工藝對鈷行業(yè)發(fā)展的重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種工藝流程短、運行穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、節(jié)能效果顯著、鈷銅等有價金屬浸出率和實收率高的硫酸處理鈷銅合金的方法。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，它包括如下步驟(1)活化劑強(qiáng)化、 簡化機(jī)械活化過程將鈷銅合金原料送入磨礦機(jī)械，同時加入活化劑，活化劑的加入量為鈷銅合金量的0. 5% 15%，在濕法磨的狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械活化，使鈷銅合金粉末的平均粒徑在ΙΟμ 150 μ m之間，且粒徑小于150 μ m的粉末不少于75% ；( 氣浮浸出將機(jī)械活化后鈷銅合金粉末加入反應(yīng)槽，按液固比3 1 12 1 加入水，按理論量的75% 150%加入硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸，按0. lg/Ι 150g/l的量加入催化劑，按5g/l 150g/l的量加入抗鈍化劑，按0. lg/Ι 300g/l的量加入氣泡穩(wěn)定劑，按0. Olg/Ι 15g/l的量加入表面活性劑，然后在氧化劑作用下進(jìn)行加熱、攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅、鎳、鐵有價金屬75% 99%浸出進(jìn)入溶液。
所述磨礦機(jī)械可以是球磨機(jī)或雷蒙磨或管磨機(jī)或震動磨或圓錐磨。所述鈷銅合金顆粒的比表面積不低于0. 5m2/g。所述氧化劑為氣態(tài)氧化劑，其加入量為0. ImVm3-料漿 2. 0m3/m3-料漿。所述氣浮浸出工序中攪拌時攪拌槳的最大線速度在3. 5m/s至10. 5m/s之間。所述氣浮浸出工序的加熱方式為蒸氣加熱或電加熱，反應(yīng)溫度控制在55°C 95°C之間。所述氣浮浸出工序反應(yīng)終點的PH值控制在1. 0 4. 5之間。所述氣浮浸出工序的反應(yīng)時間控制在150min 900min。本發(fā)明的有益效果是①工藝流程短，設(shè)備產(chǎn)能大；②運行穩(wěn)定，故障率低，操作簡單，易于控制；③浸出提取過程無需高強(qiáng)度攪拌，即可使高比重的合金物料達(dá)到均勻分散混合的效果，節(jié)能效果顯著；④有效地增加了合金與浸出液的反應(yīng)界面和反應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高了浸出作業(yè)的效率，浸出只需鼓入空氣或氧氣，工序無需加其它氧化劑；⑤減少了工藝流出中的物料轉(zhuǎn)運的量，縮短了浸出的作業(yè)時間，金屬浸出率高，實收率高；⑥投資省，生產(chǎn)成本較低；
具體實施例方式按照本發(fā)明提供的一種硫酸處理鈷銅合金的方法，包括如下步驟(1)活化劑強(qiáng)化、簡化機(jī)械活化過程將鈷銅合金原料送入球磨機(jī)或雷蒙磨或管磨機(jī)或震動磨或圓錐磨，同時加入活化劑，用以促進(jìn)鈷銅合金的加工硬化過程，活化劑的加入量為鈷銅合金量的0. 5% 15%，在濕法磨的狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械活化，使鈷銅合金粉末的平均粒徑在10 μ m 150 μ m之間，且粒徑小于150 μ m的粉末不少于75%。為達(dá)到理想的活化效果，可對上述磨礦機(jī)械的機(jī)械結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)進(jìn)行改造和調(diào)整，包括磨礦介質(zhì)和傳動電機(jī)。雖然鈷銅合金顆粒的粒度不是很細(xì)，但因為顆粒表面及內(nèi)部有發(fā)達(dá)的溝、痕與裂紋， 鈷銅合金顆粒比表面積很大，一般不低于0. 5m2/g，因而鈷銅合金顆粒表面為高能和比表面積發(fā)達(dá)狀態(tài)，進(jìn)而使鈷銅合金粉末具有高的反應(yīng)活性。( 氣浮浸出將機(jī)械活化后鈷銅合金粉末加入反應(yīng)槽，按液固比3 1 12 1 加入水，按理論量的75% 150%加入硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸，按0. lg/Ι 150g/l的量加入催化劑，按5g/l 150g/l的量加入抗鈍化劑，按0. lg/Ι 300g/l的量加入氣泡穩(wěn)定劑，按0. Olg/Ι 15g/l的量加入表面活性劑。然后按流量為0. ImVm3-料漿 2. Om3/ m3-料漿通入氣態(tài)氧化劑，在氣態(tài)氧化劑作用下進(jìn)行加熱、攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅、鎳、 鐵有價金屬75% 99%浸出進(jìn)入溶液，其它雜質(zhì)留在浸出渣中。加熱方式為蒸氣加熱或電加熱，反應(yīng)溫度控制在55°C 95°C之間，反應(yīng)終點的PH值控制在1. 0 4. 5之間，反應(yīng)時間控制在150min 900min，攪拌時攪拌槳的最大線速度在3. 5m/s至10. 5m/s之間。在上述氣浮浸出過程中，通過氣泡穩(wěn)定劑、表面活性劑的作用，使浸出槽內(nèi)的鈷銅合金顆粒表面吸附有氣泡，這樣不僅可以減小攪拌的功率，增加浸出過程混合的均勻度，進(jìn)一步提高反應(yīng)的傳質(zhì)速率，加快提取反應(yīng)速率，而且可以大幅度降低浸出槽內(nèi)合金顆粒對反應(yīng)設(shè)備的磨損， 延長設(shè)備使用壽命。下面用主要成分為鈷四.1%、銅21. 1%、鐵33.3%、鎳1. 1 %、錳0. 9%的鈷銅合金進(jìn)行舉例說明。
實例一鈷銅合金lOOOg，放入球磨機(jī)加入活化劑5g，磨60分鐘，平均粒徑為95微米。秤取該合金80g，氣泡穩(wěn)定劑1.5g，表面活性劑0.09g，NH4Cl 50g,FeCl2 20g，98%硫酸 80毫升，加水500毫升，溫度85°C，通入空氣，空氣溫度70°C，流量為1. 51/min,在攪拌條件下反應(yīng)6. 5小時。反應(yīng)終點PH = 2. 5。先將料漿進(jìn)行過濾。得到的浸出濾液含鈷36. 3g/ 1，銅28. 3g/l，鐵33. 4g/l。鈷的浸出率為97. 2%，銅的浸出率為97. 5%。實例二鈷銅合金lOOOg，放入球磨機(jī)加入活化劑5g，磨60分鐘，平均粒徑為95微米。秤取該合金80g，氣泡穩(wěn)定劑1.5g，表面活性劑0.09g，NH4Cl 50g,FeCl2 20g，98%硫酸 80毫升，加水500毫升，溫度85°C，通入氧氣，氧氣溫度20°C，流量為1. 51/min,在攪拌條件下反應(yīng)6. 5小時。反應(yīng)終點PH =2. 8。先將料漿進(jìn)行過濾。得到的浸出濾液含鈷37. Og/ 1，銅28. 9g/l，鐵33. 9g/l。鈷的浸出率為97. 7%，銅的浸出率為98. 0%。實例三鈷銅合金lOOOg，放入球磨機(jī)加入活化劑5g，磨60分鐘，平均粒徑為95微米。秤取該合金80g，氣泡穩(wěn)定劑1.5g，表面活性劑0.09g，NH4Cl 50g,FeCl2 20g，98%硫酸 80毫升，加水500毫升，溫度85°C，通入空氣，空氣溫度70°C，流量為1. 51/min,加入NaClO3 35g，在攪拌條件下反應(yīng)6. 5小時。反應(yīng)終點PH = 2. 5。先將料漿進(jìn)行過濾。得到的浸出濾液含鈷36.58/1，銅觀.(^/1，鐵34. lg/Ι。鈷的浸出率為97. 1 %，銅的浸出率為97. 8%。實例四鈷銅合金lOOOg，放入球磨機(jī)加入活化劑0g，磨60分鐘，平均粒徑為120 微米。秤取該合金80g，氣泡穩(wěn)定劑0g，表面活性劑0g，NH4Cl 50g, FeCl2 20g，98%硫酸80 毫升，加水500毫升，溫度85°C，通入空氣，空氣溫度70°C，流量為1. 51/min,在攪拌條件下反應(yīng)6. 5小時。反應(yīng)終點PH <0.5。先將料漿進(jìn)行過濾。得到的浸出濾液含鈷21.5g/l， 銅17.0g/l，鐵21. lg/Ι。鈷的浸出率為58. 1%，銅的浸出率為59.8%。
權(quán)利要求
1.一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于包括如下步驟(1)活化劑強(qiáng)化、簡化機(jī)械活化過程將鈷銅合金原料送入磨礦機(jī)械，同時加入活化劑，活化劑的加入量為鈷銅合金量的0. 5% 15%，在濕法磨的狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械活化，使鈷銅合金粉末的平均粒徑在10 μ m 150 μ m之間，且粒徑小于150 μ m的粉末不少于75% ；(2)氣浮浸出將機(jī)械活化后鈷銅合金粉末加入反應(yīng)槽，按液固比3 1 12 1加入水，按理論量的75% 150%加入硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸，按0. lg/Ι 150g/l的量加入催化劑，按5g/l 150g/l的量加入抗鈍化劑，按0. lg/Ι 300g/l的量加入氣泡穩(wěn)定劑，按0. Olg/Ι 15g/l的量加入表面活性劑，然后在氧化劑作用下進(jìn)行加熱、攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅、鎳、鐵有價金屬75% 99%浸出進(jìn)入溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于所述磨礦機(jī)械可以是球磨機(jī)或雷蒙磨或管磨機(jī)或震動磨或圓錐磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于所述鈷銅合金顆粒的比表面積不低于0. 5m2/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于所述氧化劑為氣態(tài)氧化劑，其加入量為0. ImVm3-料漿 2. 0m3/m3-料漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于所述氣浮浸出工序中攪拌時攪拌槳的最大線速度在3. 5m/s至10. 5m/s之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于所述氣浮浸出工序的加熱方式為蒸氣加熱或電加熱，反應(yīng)溫度控制在 95°C之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于所述氣浮浸出工序反應(yīng)終點的PH值控制在1. 0 4. 5之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫酸處理鈷銅合金的方法，其特征在于所述氣浮浸出工序的反應(yīng)時間控制在150min 900min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫酸處理鈷銅合金的方法，包括如下步驟(1)活化劑強(qiáng)化、簡化機(jī)械活化過程將鈷銅合金原料送入磨礦機(jī)械，同時加入活化劑，在濕法磨的狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械活化，使鈷銅合金粉末的平均粒徑在10μm～150μm之間；(2)氣浮浸出將機(jī)械活化后鈷銅合金粉末加入反應(yīng)槽，按液固比3∶1～12∶1加入水，按理論量的75％～150％加入硫酸或硫酸與鹽酸的混合酸，再加入催化劑、抗鈍化劑、氣泡穩(wěn)定劑和表面活性劑，然后在氧化劑作用下進(jìn)行加熱、攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅、鎳、鐵有價金屬75％～99％浸出進(jìn)入溶液。其具有工藝流程短、運行穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、節(jié)能、鈷銅等有價金屬浸出率和實收率高等優(yōu)點。
文檔編號C22B1/00GK102277488SQ20111021156
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者馮德茂, 唐洪暉, 彭大慶, 陳剛 申請人:浙江盈聯(lián)科技有限公司