铜钴合金浸出方法技术

本发明专利技术属于合金处理领域，提供一种铜钴合金浸出方法：取粒度为－１００目的铜钴合金粉，加入适量的水和助溶剂，搅拌下加入酸溶液，反应１～２个小时后加入氧化剂，同时补充水控制反应温度在１００℃以下，直至整个反应３～４小时后结束，然后做压滤处理，收集过滤液，其中，所述反应过程中的固液比为１∶５～１∶１０；所述助溶剂选自氟化物，其用量以形成ＳｉＦ６２－的理论消耗量的０．８倍以上投料；所述酸的用量按铜＋钴理论消耗酸量的１．０５～１．２倍投料；所述氧化剂的用量按铜＋钴＋铁消耗氧化剂量的０．８～１．０倍投料。本发明专利技术安全环保、反应速度快，全过程在常压下进行，生产设备无特殊要求，铜、钴一次性浸出率≥９５％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金处理领域，具体涉及一种从铜钴合金中浸出钴、铜的方法。
技术介绍
铜钴合金(包括白合金和红合金)是目前刚果(金)钴铜矿石粗加工产品的主要 形式之一，也是我国今后从非洲进口的主要钴原料之一，含铜高的合金由于其外观主要 表现为铜的红色，叫红合金；含铜低的物料颜色在新鲜时为白色略带黄色，因此人们习 惯叫它白合金。铜钴合金就其来源分为两种，一种是铜冶炼过程中，转炉吹炼时得到的 转炉渣，再经电炉还原熔炼水淬得到的含Co、Cu、Fe等元素的合金，另一种是熔炼氧化 钴矿和钴精矿的富铜产品。铜钴合金内部主要由两部分组成，一部分是以铜为主，含少 量Si、Fe、Co的铜金属相；另外一部分是Fe、Co、Si为主，含少量Cu的铁钴合金相， 铁钴合金相的微观结构与400号不锈钢类似，比常见的300号镍不锈钢更耐腐蚀，因此， 铜钴合金自2003年来到中国后，其难浸出的特点一直是困扰业界的难题。直到目前，铜 钴合金的浸出方法也很少。南通瑞翔新材料有限公司的公开号为CN101086039、专利技术名称为“铜钴合金的 分离回收方法”的中国专利技术专利，其采用“充分细磨氧化酸浸”的方法处理铜钴铁合 金，取得了较好的效果。但该方法中需要将铜钴合金充分磨细至200-300目，浸出液中 的硅大量进入溶液中，导致过滤困难，影响有价金属的回收率(95%以下)，且浸出溶液 中含有高浓度的铁，在之后的溶液净化过程中又消耗氧化剂、纯碱等辅料并产生大量的 铁矾渣，流程长、成本高。佛山市邦普镍钴技术有限公司和清华大学核能与新能源技术研究院的公开号为 101463427、专利技术名称为“一种从钴白合金中回收有价金属的方法”的中国专利技术申请，其 采用“氯气氧化酸浸法”处理白合金，在流程上比南通瑞翔新材料有限公司短，但是氯 气是一种剧毒气体，危险系数极高，因此对设备的要求也很高，这是该公司至今没有将 该技术应用于工业生产的主要原因。再者，该方法在后续处理中并没有解决除铁过程中 消耗大量中和用碱及大量铁矾渣的问题。湖南瑞翔新材料有限公司采用的公开号为CN1912152、专利技术名称为“一种从铜 钴铁合金中浸出有价金属的方法”的中国专利技术专利，其采用“高压雾化制粉-选择性氧 化焙烧-充分细磨-直接酸浸或氧化酸浸”的方法处理铜钴铁合金，解决了浸出溶液中硅 含量高的问题，溶液过滤性能好、铜钴回收率较高。但该方法能耗大、流程长、耗时多 是其无法解决的问题。一吨实物量的铜钴铁合金在高压水雾化制粉过程中所需消耗的电 能为3000-3500kwh，在其后的选择性氧化焙烧过程中还需进一步消耗大量能源且冷却过 程时间很长，长达十多个小时。经焙烧后的合金粉部分转变为尖晶石结构，造成团聚， 所以又需经过第二次磨粉。而在最后的直接酸浸或氧化酸浸的过程中，由于在浸出钴的 同时铁也被浸出，除铁过程中中和用碱的消耗及大量铁矾渣的问题均没有得到有效的解 决。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的不足和缺点，旨在提供一种反应速度快、安全 环保、对生产设备无特殊要求、铜和钴一次性浸出率高的。为实现本专利技术的目的，专利技术人提供下述技术方案一种，其操作如下取粒度为-100目(负100目)的铜钴合金粉，加入适量的水和助溶剂，然后边 搅拌边加入酸溶液，反应进行1 2个小时后再加入氧化剂，同时补充水控制反应温度 在10(TC以下，直至整个反应进行3 4小时后结束，然后做压滤处理，收集过滤液，其 中所述反应过程中的固液比为1 5 1 10(单位w/v);所述助溶剂选自氟化物，其用量按厂计，以形成SiF62_的理论消耗量的0.8倍以 上投料；所述酸的用量按铜+钴理论消耗酸量的1.05 1.2倍投料；所述氧化剂的用量按铜+钴+铁消耗氧化剂量的0.8 1.0倍投料。本专利技术在溶解铜钴合金方案中，通过加入F—与合金中的硅反应，破坏合金中 “钴-铁-硅”合金相；加入酸和氧化剂，使钴、铜浸出至溶液中，而铁被氧化成三氧化二铁留在渣中；整个反应中只有钴、铜耗酸，而铁是不耗酸的。在反应过程中，将固液 比控制在1 5 1 10之间，同时水采用分批投料的方式，亦可很好的将反应过程中 的温度控制在100°C以下。本专利技术中所述的固液比是指合金重量与加入液体总体积的比例，单位为w/v， 如t/m3、g/ml等。本专利技术反应过程中的固液比控制在1 5 1 10之间时，生产厂 家可根据对钴浓度的要求对固液比做任意调整，不影响反应过程及反应速度。固液比越 大，渣相洗涤难度就越大，洗涤次数要增加；固液比太小，浸出液中的有价金属离子浓 度低，后续处理的能力必将下降，且废水产生量加大。综合考虑，生产厂家可根据原料 成分及自身的后续处理方案在此区间内选取固液比。本专利技术方法中的固液比对浸出效果 及反应速度不造成影响。上述助溶剂的用量、酸的用量及氧化剂的用量以摩尔计。本专利技术得到的过滤液，可直接按照现有常规技术如进入萃取工序进行分离提 取，就可得到铜、钴有价金属的产品。下面举例来阐述本专利技术方法的反应原理，当选用氟化氢铵作为F_的提供体，用 硫酸和氯酸钠来溶解白合金时，整个反应可分为三个阶段第1阶段，因溶液的酸度较高，主要发生助溶剂、酸与硅的反应，还有铁、钴 的析氢反应，2Si+6NH4HF2+H2SO4 = 2 (NH4)2SiF6 I + (NH4) 2S04+4H2 个Me+H2S04 = MeS04+H2 丨 Me 代表未与硅成键的 Fe、Co 随着反应的进行，进入反应第2阶段，铜合金相在氧化环境中易被腐蚀，加入 的氧化剂与铜迅速反应，3NaC103+H2S04 = NaCl+Na2S04+2HCl+9, Cu+H2S04+ = CuS04+H20，此时铜浓度较大，铜大部分反应掉，使合金粉粒度变小，留下的合金粉有很多的缝隙和空 洞，增加了合金的表面积，反应相当剧烈。当ph到2.5左右时，合金中的铁、钴与溶液 中铜发生置换和铜(包括O价铜和+2价的铜)本身发生归中反应，进行如下反应Fe+2CuS04+H20 = Cu20+FeS04+H2S04，Co+2cus04+H20 = cu20+cos04+H2s04，CuS04+Cu+H20 = Cu2CHH2SO4，此时铜的浓度降低，溶液中几乎没有铜。随着溶液的pH值逐渐升高，当pH值大于4.0后，反应进入第3阶段，此时发生 铁、钴、铜的吸氧反应3NaC103+H2S04 = NaCl+Na2S04+2HCl+9Me+H2S04+ = MeS04+H20 Me 代表 Fe、Co、CuCu20+2H2S04+ = 2CuS04+2H202FeS04+2H20+ = Fe2O3 I +2H2S042FeS04+3H20+ = 2FeOOH I +2H2S04从上面的反应可知，从金属铁反应生成FeSO4,再从FeSO4K应生成Fe2O3或 FeOOH,整个反应过程中，铁的反应并不耗酸，只有钴、铜反应生成CoS04、CuSO4才 耗酸。在反应过程中，钴、铜、铁表现出不同的溶解规律，在反应的前期，溶液中铜 的浓度较低，而到反应中期，铜浓度增加，然后随pH值升高而降低，到反应后期铜浓度 迅速增加。这是因为铜的电位较正，且合金中铁、钴能置换铜，在ph = 4.0的feso4溶 液中，铜发生电极反应ZCi^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜钴合金浸出方法，其特征在于，所述方法操作如下：取粒度为－１００目的铜钴合金粉，加入适量的水和助溶剂，然后边搅拌边加入酸溶液，反应进行１～２个小时后加入氧化剂，同时补充水控制反应温度在１００℃以下，直至反应进行３～４小时后结束，然后做压滤处理，收集过滤液，其中：所述反应过程中的固液比为１∶５～１∶１０（ｗ／ｖ）；所述助溶剂选自氟化物，其用量按Ｆ－计，以形成ＳｉＦ６２－的理论消耗量的０．８倍以上投料；所述酸的用量按铜＋钴理论消耗酸量的１．０５～１．２倍投料；所述氧化剂的用量按铜＋钴＋铁消耗氧化剂量的０．８～１．０倍投料。

【技术特征摘要】
1.一种铜钴合金浸出方法，其特征在于，所述方法操作如下取粒度为-100目的铜钴合金粉，加入适量的水和助溶剂，然后边搅拌边加入酸溶 液，反应进行1 2个小时后加入氧化剂，同时补充水控制反应温度在100°C以下，直至 反应进行3 4小时后结束，然后做压滤处理，收集过滤液，其中所述反应过程中的固液比为1 5 1 10(w/v)；所述助溶剂选自氟化物，其用量按F-计，以形成SiF62-的理论消耗量的0.8倍以上 投料；所述酸的用量按铜+钴理论消耗酸量的1.05 1.2倍投料；所述氧化剂的用量按铜+钴+铁消耗氧化剂量的0.8 1.0倍投料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应过程中主要工艺参数包括 温度为常温 100°C、压力为常压。3.根据权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭国伟，
申请(专利权)人：彭国伟，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]