專利名稱：從鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種從鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝方法。
背景技術(shù)：
濕法煉鋅是用酸性溶液從氧化鋅焙砂或其他物料中浸出鋅，再用電解沉積技術(shù)從鋅浸出液中制取金屬鋅的方法。該工藝包括硫化鋅精礦焙燒、鋅焙砂浸出、浸出液凈化除雜質(zhì)和鋅電解沉積四個(gè)主要工序。其中浸出液凈化除雜質(zhì)的過程，主要是為了除去浸出液中的鐵、砷、銻、銅、鎘、鈷、鎳等對(duì)鋅電積十分有害的雜質(zhì)，在凈化工序的最末階段產(chǎn)生出一種副產(chǎn)物——鈷鎳渣，此 渣只含鋅、鐵、鈷和鎳四種金屬元素，并且鈷鎳渣產(chǎn)生量也很大。例如西北鉛鋅冶煉廠濕法煉鋅系統(tǒng)的凈化工序采用二段逆銻深度凈化法去除雜質(zhì)，每年產(chǎn)生鈷鎳渣約4000噸。鈷鎳渣中干基鋅含量普遍為50%以上，富含鈷、鎳、鐵、銅等金屬元素，而鈷鎳含量只有I 4千克/噸，這表明鈷鎳品位太低，達(dá)不到原料的級(jí)別，無經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以濕法煉鋅行業(yè)幾乎不直接回收利用鈷鎳渣，這樣價(jià)值昂貴的鈷鎳成分也被當(dāng)作廢渣一起拋棄未加任何的處理，導(dǎo)致了鈷、鎳、鐵、銅、鋅等有價(jià)金屬資源的浪費(fèi)，并給環(huán)境造成了一定的污染。隨著國(guó)內(nèi)外有色金屬市場(chǎng)旺盛，價(jià)格上漲，鈷鎳渣中的鈷、鎳、鐵、銅、鋅等有價(jià)金屬具有極大的回收價(jià)值，一方面可以提高有色金屬資源的利用率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，另一方還可以減少環(huán)境污染?，F(xiàn)有技術(shù)從濕法煉鋅凈液渣中有價(jià)金屬的回收，一般采用綜合回收工藝，首先利用一定濃度的稀硫酸對(duì)鈷鎳渣浸出并進(jìn)行固液分離，然后再添加活化劑或采用合金鋅粉、熔煉、蒸餾等辦法分離鈷、鎳、鐵、銅、鋅等有價(jià)金屬元素。這些工藝鋅的總體回收率較高，但是工藝流程復(fù)雜、對(duì)設(shè)備要求高、一次性投入大，且產(chǎn)生大量的沉鐵渣無法利用。專利文獻(xiàn)“CN101838745A”公開了“一種高收率的沉礬除鐵濕法煉鋅工藝”，它包括中性浸出、低溫預(yù)中和、低污染沉礬除鐵和高溫高酸浸出步驟，其特征在于將高溫高酸浸出的高浸渣加入廢電解液進(jìn)行漿化洗滌，經(jīng)過壓濾產(chǎn)生高浸渣洗滌液和Pb — A g渣，高浸渣洗滌液返回高溫高酸浸出，Pb- A g渣堆存。本工藝方法中采用含鋅低的廢電解液對(duì)高浸渣進(jìn)行漿化洗滌，洗滌后的廢電解液返回高浸做糟，雖然提高了鋅的回收率，但是也增加了工藝流程的復(fù)雜度以及設(shè)備的要求，很難取得經(jīng)濟(jì)效益，不利于與現(xiàn)有工藝結(jié)合。再者沉淀劑引入了其它的有害雜質(zhì)。堆放渣含有的鉛和鎘，屬于重金屬元素，都有污染環(huán)境的毒性，嚴(yán)重污染環(huán)境。專利文獻(xiàn)“CN200910042831. 4”也公開了一種與目前鈷鎳提煉行業(yè)主流工藝相類似的，從低品位復(fù)雜混合銅鈷礦中提取分離銅、鈷鎳的方法。這種方法是以低品位復(fù)雜混合銅鈷礦(硫化物與氧化物)為原料，采用礦石粉碎磨漿、濕法酸性氯鹽浸出、還原置換提取銅粉、硫化沉淀鎳(鈷)、沉淀母液濃縮一干燥一低溫焙燒水解等工藝流程來提取銅、鈷鎳中間產(chǎn)品。但是，目前的鈷鎳提煉行業(yè)，提煉的原材料價(jià)格偏高，提煉過程復(fù)雜、能耗高而且副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境造成污染，特別是沒有直接以另外一種工業(yè)副產(chǎn)品作為廉價(jià)原料，不能實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。正如上訴的濕法煉鋅系統(tǒng)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的鈷鎳廢渣，由于沒得到合理的利用，這些廢渣往往被丟棄，造成了資源的極大浪費(fèi)，而且廢渣含大量重金屬等有毒物質(zhì)，處理不好還會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服工藝流程復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)效益低的缺點(diǎn)，提供一種從濕法冶煉鋅副產(chǎn)物鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝方法，適用于濕法冶煉鋅行業(yè)以工藝簡(jiǎn)單、低成本、短周期、無污染、高效率直接利用鈷鎳渣中的鋅金屬并分離出鐵、鈷鎳金屬。
本發(fā)明從鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝方法，所述的處理工藝按以下步驟完成(I)浸出先將鈷鎳渣按1:3 5的固液比加入到硫酸溶液中，在攪拌下加熱浸出充分溶解完全，硫酸溶液溶解鈷鎳渣的時(shí)間為30 40分鐘。(2) 一次液固分離將浸出溶液液固分離得浸出渣和鋅溶液，浸出渣經(jīng)多次洗滌后，返回鈷鎳渣倉(cāng)庫(kù)，洗滌液流回到鋅溶液中，用水將濾液稀釋至2000毫升，含鋅離子濃度為120 150克/升，為鋅溶液I。(3)氧化、水解分離鐵元素邊加少量石粉(碳酸鈣)邊用精密PH試紙測(cè)量，調(diào)節(jié)鋅溶液的PH=5. 0，控制溫度在80 85°C，加入過氧化氫(雙氧水)將溶液游離的二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子自動(dòng)水解形成氫氧化三鐵膠體(固態(tài)物相)，反應(yīng)時(shí)間20分鐘。(4) 二次液固分離三價(jià)鐵離子自動(dòng)水解完全后進(jìn)行液固分離，濾液用水稀釋至2000毫升，加入石粉(碳酸鈣)調(diào)節(jié)溶液的PH值為5. 0，為鋅溶液2，得到的鐵渣成品用少量水多次洗滌后控干水份回收，該鐵渣可經(jīng)加硫酸、加鐵制成工業(yè)所需的硫酸亞鐵溶液。(5)氧化、水解分離鈷鎳元素將步驟(4)得到的鋅溶液2升溫并維持在90 95°C，在攪拌下，按1:50 100的固液比加入過硫酸鈉固體，用石粉始終控制鋅溶液PH值為5. 0，反應(yīng)時(shí)間為50 70分鐘，停止攪拌，停止維持溶液溫度的操作，讓溶液自然靜置60分鐘，三價(jià)鈷、鎳離子自動(dòng)水解形成氫氧化三鈷、氫氧化三鎳大晶形沉淀。(6)三次液固分離三價(jià)鈷、鎳離子自動(dòng)水解完全后進(jìn)行液固分離，濾液用水稀釋至2000毫升，得鋅溶液3，鋅溶液3送至電積鋅車間；用少量水多次洗滌濾渣并控干水份回收，得到的含鈷=40%，鎳=4. 50%的鈷、鎳氫氧化物，作為鈷精礦出售。本發(fā)明反應(yīng)過程中的主要反應(yīng)如下2H.+2Fe2++H202=2Fe3++2H20Fe3++3H20=Fe (OH) 3 I +3H.本發(fā)明從鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝方法改善和克服了前人的工藝流程復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)效益低、環(huán)境污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、生產(chǎn)車間無需增添設(shè)備、無需改造管道本發(fā)明的工藝流程，利用濕法煉鋅的浸出桶或者凈化桶即可生產(chǎn)，蒸汽加熱方式、電動(dòng)攪拌方式、壓濾方式等均可采用原來的，無需改變。2、無三廢產(chǎn)生本發(fā)明的整個(gè)處理過程，無廢水、廢氣和廢渣的產(chǎn)生，符合清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排的國(guó)家政策。
3、用時(shí)少，分離元素多，回收率高本發(fā)明的處理過程，2. 5-3個(gè)小時(shí)即可完成，溶液中[鋅]、[鐵]和[鈷鎳]三者相互分離，各元素回收率達(dá)95%以上。4、成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益明顯過氧化氫(雙氧水)、過硫酸鈉是很常見的化工品，價(jià)格不高并且用量也非常少。分離產(chǎn)出的鋅溶液、鐵膠體可直接作為本車間的生產(chǎn)原料，鈷鎳氫氧化物品位高，鈷鎳價(jià)格高昂，可直接作為鈷精礦銷售。5、操作過程，非常安全。本發(fā)明所采用的兩種氧化劑過氧化氫(雙氧水)是濕法煉鋅行業(yè)常用的化工品，是傳統(tǒng)濕法煉鋅生產(chǎn)車間的常用輔助物料，操作工對(duì)使用過氧化氫(雙氧水)除鐵的技術(shù)和安全事項(xiàng)已經(jīng)非常了解，無需另行培訓(xùn)；過硫酸鈉固體，在常溫下溶解速度緩慢，且常溫下過硫酸鈉溶液不具有氧化性，所以，投料過程中即使過硫酸鈉固體粉末飛濺進(jìn)人眼睛，亦可從容洗除，不危害人體；90-95°C高溫下含有過硫酸鈉的溶液，若不慎飛濺到皮膚，除了溫度的物理灼傷外，過硫酸鈉成份極低，只有1-2%的含量，氧化電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到對(duì)皮膚構(gòu)成危害的程度。 6、氧化劑的殘余量，對(duì)后續(xù)處理工序只有益處而無害處過氧化氫(雙氧水)的殘余量，過氧化氫即使是在常溫，也非常容易分解成水和氧氣；在701以上鋅溶液中的過氧化氫，存在的時(shí)間實(shí)踐證明不超過15分鐘，在過濾氫氧化三鐵膠體時(shí)，已經(jīng)分解完畢。過硫酸鈉的殘余量，對(duì)后續(xù)的電積鋅的工藝不僅無害，反而對(duì)維持持電積鋅系統(tǒng)循環(huán)溶液中的錳離子的價(jià)態(tài)還有益處，微量的過硫酸鈉的過硫酸根，在空氣的作用下，也會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸分解為硫酸根，而硫酸根是循環(huán)溶液的主成份之一。


圖1為從鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，先將鈷鎳渣按1:3 5的固液比加入到硫酸溶液中，在攪拌下加熱浸出充分溶解完全，硫酸溶液溶解鈷鎳渣的時(shí)間為30 40分鐘。將浸出溶液液固分離得浸出渣和鋅溶液，浸出渣經(jīng)多次洗滌后，返回鈷鎳渣倉(cāng)庫(kù)，洗滌液流回到鋅溶液中，用水將濾液稀釋至2000毫升，得到含鋅離子的濃度為120 150克/升，即鋅溶液I。邊加少量石粉(碳酸鈣)邊用精密PH試紙測(cè)量，調(diào)節(jié)鋅溶液的PH=5. 0，控制溫度在80 85°C，加入過氧化氫(雙氧水)將溶液游離的二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子自動(dòng)水解形成氫氧化三鐵膠體(固態(tài)物相)，反應(yīng)20分鐘以后，三價(jià)鐵離子自動(dòng)水解完全后進(jìn)行液固分離，濾液用水稀釋至2000毫升，再次加入石粉(碳酸鈣)調(diào)節(jié)溶液的PH值為5. 0，為鋅溶液2，得到的鐵渣成品用少量水多次洗滌后抽干回收，將鋅溶液2升溫并維持在90 95°C，在攪拌下，按1:50 100的固液比加入過硫酸鈉固體，用石粉始終控制鋅溶液PH值為5. 0，反應(yīng)時(shí)間為50 70分鐘，停止攪拌，停止維持溶液溫度的措施，讓溶液自然靜置60分鐘，三價(jià)鈷、鎳離子自動(dòng)水解形成氫氧化三鈷、氫氧化三鎳大晶形沉淀。三價(jià)鈷、鎳離子自動(dòng)水解完全后進(jìn)行液固分離，濾液用水稀釋至2000毫升，得鋅溶液3，鋅溶液3返回電鍍生產(chǎn)，得到的含鈷=40%，鎳=4. 50%的鈷鎳渣成品，用少量水多次洗滌后抽干回收，可作為鈷精礦出售。本發(fā)明的工藝流程為
(I)浸出濕法煉鋅行業(yè)在凈化工序階段用鋅粉除鈷鎳所形成的渣，簡(jiǎn)稱為鈷鎳渣，取該渣700克(干重490克)與5克過硫酸鈉固體粉末混勻，投入到預(yù)先盛裝有500毫升硫酸溶液(含有261. 2克硫酸)的5升燒杯中，在電動(dòng)攪拌下加熱浸出充分溶解完全，硫酸溶液溶解鈷鎳渣的時(shí)間為30 40分鐘。鈷鎳渣中含水份(H2O) 210克、鋅(Zn) 259. 7克、鐵(Fe) 3. 23 克、鈷(Co)1. 18 克、鎳(Ni) O. 25 克。(2)液固分離1:將浸出溶液液固分離得浸出渣和鋅溶液，浸出渣經(jīng)多次洗滌后，返回鈷鎳渣倉(cāng)庫(kù)，洗滌液流回到鋅溶液中，用水將濾液稀釋至2000毫升，含鋅離子濃度為120 150克/升，為鋅溶液I。鈷鎳渣溶解后的溶液成份見表I。
權(quán)利要求
1.一種從鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝方法，其特征在于，所述的處理工藝按以下步驟完成 (1)浸出先將鈷鎳渣按1:3 5的固液比加入到硫酸溶液中，在攪拌下加熱浸出充分溶解完全，硫酸溶液溶解鈷鎳渣的時(shí)間為30 40分鐘； (2)一次液固分離將浸出溶液液固分離得浸出渣和鋅溶液，浸出渣經(jīng)多次洗滌后，返回鈷鎳渣倉(cāng)庫(kù)，洗滌液流回到鋅溶液中，用水將濾液稀釋至2000毫升，含鋅離子濃度為120 150克/升，為鋅溶液I ; (3)氧化、水解分離鐵元素邊加少量石粉(碳酸鈣)邊用精密PH試紙測(cè)量，調(diào)節(jié)鋅溶液的PH=5. 0，控制溫度在80 85°C，加入過氧化氫(雙氧水)將溶液游離的二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子自動(dòng)水解形成氫氧化三鐵膠體(固態(tài)物相)，反應(yīng)時(shí)間20分鐘； (4)二次液固分離三價(jià)鐵離子自動(dòng)水解完全后進(jìn)行液固分離，濾液用水稀釋至2000毫升，加入石粉(碳酸鈣)調(diào)節(jié)溶液的PH值為5. 0，為鋅溶液2，得到的鐵渣成品用少量水多次洗滌后抽干回收，該鐵渣可經(jīng)加硫酸、加鐵制成工業(yè)所需的硫酸亞鐵溶液； (5)氧化、水解分離鈷鎳元素將步驟(4)得到的鋅溶液2升溫并維持在90 95°C，在攪拌下，按1:50 100的固液比加入過硫酸鈉固體，用石粉始終控制鋅溶液PH值為5. 0，反應(yīng)時(shí)間為50 70分鐘，停止攪拌，讓溶液自然冷卻，使得三價(jià)鈷、鎳離子自動(dòng)水解形成氫氧化三鈷、氫氧化三鎳大晶形沉淀，水解時(shí)間60分鐘； (6)三次液固分離三價(jià)鈷、鎳離子自動(dòng)水解完全后進(jìn)行液固分離，濾液用水稀釋至2000毫升，得鋅溶液3，鋅溶液3送至電積鋅車間；得到的含鈷=40%，鎳=4. 50%的鈷、鎳氫氧化物，用水洗滌后控干水份回收，作為鈷精礦出售。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從鈷鎳渣中分離鋅、鐵及鈷鎳精礦的工藝方法，包括浸出、一次液固分離、氧化水解分離鐵元素、二次液固分離、氧化水解分離鈷鎳元素、三次液固分離等步驟，解決傳統(tǒng)的鈷鎳提煉行業(yè)原材料價(jià)格偏高、提煉過程復(fù)雜、能耗高且副產(chǎn)品污染大的問題，適用于濕法冶煉鋅行業(yè)，能以簡(jiǎn)單的工藝、低廉的成本、很短的周期、較高的效率和低污染直接從鈷鎳渣中分離出鋅金屬以及鐵、鈷鎳等貴金屬。
文檔編號(hào)C22B19/00GK103014346SQ20121051107
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者伍永田, 吳仲, 阮靖遠(yuǎn), 王繼峰, 趙盛林, 史文革, 鄭燕瓊, 劉祺, 盧孟生, 覃韓莉, 石靖, 黎衛(wèi)華, 聶小豐 申請(qǐng)人:河池市津泰資源再生有限公司