铜钴混合矿精炼方法与流程

450 编辑：中冶有色技术网来源：金川集团股份有限公司

2023-09-25 16:40:40

一种铜钴混合矿精炼方法，涉及一种氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿的精炼方法。

背景技术：

：铜钴矿按矿石种类可分为氧化矿和硫化矿两种。目前，氧化矿处理工艺有火法熔炼+湿法浸出和全湿法浸出。其中，火法熔炼+湿法浸出工艺先将矿石火法熔炼成铜钴合金，再进行湿法酸浸；全湿法浸出工艺先将铜钴氧化矿原矿常压酸浸，然后酸浸液萃取分离铜，最后萃余液沉氢氧化钴，两种工艺都已在工业生产实际中成功应用。而针对硫化矿，据调查，工业生产中未有成功实施的案例。硫化矿处理工艺理论研究中多采用火法焙烧+湿法浸出和加压氧化酸浸。其中，火法焙烧+湿法浸出工艺先将硫化相氧化焙烧为氧化相，然后氧化相酸浸后萃取分铜，最后萃余液沉氢氧化钴；加压氧化酸浸则通过高温氧化，使硫化相中的硫直接氧化成硫酸根离子，即硫化相转化为硫酸盐进入浸出液，然后浸出液萃取分铜，最后萃余液沉氢氧化钴。非洲铜钴资源丰富，随着矿产资源勘探技术的发展，在非洲新发现一批铜钴矿山，且大部分铜钴矿多数属于混合相矿山，即氧化矿与硫化矿共存，其特点是浅部以氧化矿为主，深部以硫化矿为主。针对此类铜钴混合矿物，若采用氧化矿处理工艺，即采用火法熔炼+湿法浸出时，硫化相与氧化矿火法熔炼机理不同，难以同步处理；采用全湿法浸出工艺时，常压下硫化铜相与酸不反应，金属回收率低。若采用硫化矿处理工艺时，即采用火法焙烧+湿法浸出或加压氧化酸浸的方法，矿物中的硫全部转化为硫酸根离子，最后产生大量外排高浓度硫酸盐废水，且加压运行成本高，环保与经济效益不可行。同时，随着开采深度的增加，混合矿中氧化相与硫化相的比例也发生变化，影响工艺流程的选择和生产线的建设。因此，目前此种铜钴混合矿还未有工业生产成功应用的案例。技术实现要素：本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效克服传统工艺处理铜钴混合矿时存在金属回收率低、外排废水量大、工艺成本高，且工艺指标受物相变化影响的不足，提供一种工艺流程短、运行成本低、无废水外排的铜钴混合矿精炼方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种铜钴混合矿精炼方法，所述混合矿为氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿，其特征在于其处理过程的步骤包括：(1)将铜钴混合矿进行氧化焙烧；(2)将氧化焙烧后进行酸浸出；(3)将浸出液过滤后，进行除铁工序；滤渣为浸出渣，洗涤后进入尾矿坝，洗水返回步骤(2)酸浸出；(4)将除铁工序后的浸出液加热，鼓风氧化；同时加入氧化钙进行中和除铁；(5)中和除铁后液用于配制电积液；(6)进行铜电积过程；铜电积过程中，阴极产物为电积铜，阳极产物为硫酸。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于铜电积过程中产生的阳极液部分返回步骤(2)的酸浸过程，部分进入蒸发结晶工序，进行硫酸钴结晶。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于所述的铜钴混合矿的典型成份为(重量％)为：cu15～27、co3～7、fe1～2、s8～20，该混合矿中，主要有价金属为铜、钴，且铜钴以硫化相和氧化相共存，主要物相为硫化铜(cus)、硫化钴(cos)、氧化铜(coo)、氧化钴(coo)相，硅含量7％～22％。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(1)是在700～750℃温度下，进行鼓风氧化焙烧2～5h。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(2)是以阳极液、濨渣洗水、硫酸配制浸出前液，浸出焙烧后的氧化物产物，浸出温度60～80℃，浸出液固比3～5:1，反应时间4～6h，终点ph为1.5～2.0。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(3)是将浸出液加热至60～80℃后，鼓风氧化4～6h，同时加入氧化钙进行中和除铁，控制终点ph为3.0～3.5。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(4)除铁后液与硫酸钴结晶母液混合配制电积新液。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(5)的铜电积过程中，电流密度设定250a/m2，阳极液含铜25g/l。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于铜电积过程中产生的阳极液15％-20％返回步骤(2)的酸浸过程，10％-15％进入蒸发结晶工序，进行硫酸钴结晶，控制钴结晶率为50％-70％。本发明的一种铜钴混合矿精炼方法，通过氧化焙烧使混合矿中的硫化相转化为氧化相；焙烧产物浸出后的浸出液采用氧化钙中和除铁，钙形成硫酸钙沉淀进入铁渣，同时溶液中杂质离子被吸附净化；除铁后液与结晶母液、部分阳极液配制电积新液以生产电积铜产品，形成铜开路；阳极液部分返浸出回用酸，部分蒸发结晶生产硫酸钴结晶，形成钴开路，结晶母液返配液工序；全工艺流程铜不耗酸，仅钴消耗硫酸；全工艺无高浓度硫酸盐废水外排。本发明方法应用于铜钴混合矿处理，得到的产品为电积铜与硫酸钴结晶，铜品位99.6％；铁渣经洗涤后与浸出渣一起送至尾矿坝；工艺过程无高盐废水产生，新水用于渣洗涤与硫酸钴结晶洗涤，铁渣与浸出渣带走水量与新水量相等。本发明的优点是铜以电积铜开路，钴以硫酸钴结晶开路；全流程仅钴消耗酸，铜不消耗酸；采用氧化钙中和除铁，除铁过程无新杂质离子引入；流程短、成本低，体系无高盐废水外排，是一种绿色环保的铜钴混合矿精炼新工艺方法。附图说明图1为本发明方法的原则工艺流程图。具体实施方式一种铜钴混合矿精炼方法，其过程的依次步骤包括：a)将铜钴混合矿于700～750℃，鼓风焙烧2～5h。b)以阳极液、洗渣水、硫酸配制浸出前液，浸出焙烧后的氧化物产物，浸出温度60～80℃，浸出液固比3～5:1，反应时间4～6h，终点ph为1.5～2.0。浸出反应结束后，过滤，滤液为浸出液，进入后续除铁工序，滤渣为浸出渣，洗涤后进入尾矿坝，洗水返浸出。c)浸出液加热至60～80℃后，鼓风氧化4～6h，同时加入氧化钙进行中和除铁，控制终点ph为3.0～3.5。除铁渣为氢氧化铁、硫酸钙的混合物，铁渣吸附夹带浸出液中的砷、铝、铬等杂质元素，本工艺除铁工艺过程中，除铁的同时达到溶液净化的目的。由于氧化钙与硫酸会生成硫酸钙沉淀进入铁渣，因此，基本无新离子引入体系。c)除铁后液与结晶母液混合配制电积新液。d)铜电积过程中，电流密度设定250a/m2，阳极液含铜25g/l，电积铜含铜99.6％。e)铜电积过程中，阴极产物为电积铜，阳极产物为硫酸。阳极液约17％返浸出，返浸出的阳极液中的含酸量与铜浸出用酸量相同；约16％进入蒸发结晶工序，控制钴结晶率为60％，硫酸钴结晶中钴量与原料中新增钴量相等；结晶母液与其余阳极液一起进入配液工序，配制电积新液。蒸发结晶工序中，产物硫酸钴中铜、酸夹带可洗涤脱除，洗水返浸出，阳极液中的硫酸与硫酸铜随结晶母液返配液工序。用以下非限定性实施例子对本发明的工艺做进一步的说明，有助于理解本发明及其优点，但不作为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求书决定。实施例1表1实例1所用铜钴混合矿成份(％)cucofessi20.154.441.231212.5具体实施过程：取表1成份的铜钴混合矿物料，置回转窑中，于700℃鼓风焙烧2h；焙烧产物用返回的部分铜电积阳极液、洗水在60℃浸出4h，浸出液固比3:1，用硫酸调节反应终点ph为1.5，过滤，滤渣洗涤，洗水返浸出，得到浸出液；加热浸出液至60℃，鼓风氧化4h，加氧化钙调节ph为3.0后过滤，铁渣洗涤；除铁后液与阳极液、结晶母液配置电积新液；电积新液进行铜电积，控制电流密度250a/m2，阳极液含铜25g/l；阳极液15％返浸出，70％返配液，15％进入蒸发结晶工序；蒸发结晶工序控制钴结晶率为50％。实施例1产物分析结果见表2：表2铜钴混合矿精炼新工艺实例1分析结果cucofesi浸出渣成分(％)6.791.050.8521.5铁渣成分(％)0.210.0430.452.5电积铜(％)99.680.020.02/结晶硫酸钴(％)1.3119.980.02/实施例2表3实例2所用铜钴混合矿成份(％)cucofessi25.225.471.381412.2具体实施过程：取表3成份的铜钴混合矿物料，置回转窑中，于750℃鼓风焙烧4h；焙烧产物用返回的部分铜电积阳极液、洗水在70℃浸出5h，浸出液固比4:1，用硫酸调节反应终点ph为1.8，过滤，滤渣洗涤，洗水返浸出，滤液为浸出液；加热浸出液至70℃，鼓风氧化5h，加氧化钙调节ph为3.3后过滤，铁渣洗涤；除铁后液与阳极液、结晶母液配置电积新液；电积新液进行铜电积，控制电流密度250a/m2，阳极液含铜25g/l；阳极液17％返浸出，68％返配液，15％进入蒸发结晶工序；蒸发结晶工序控制钴结晶率为50％。实施例2产物分析结果见表4：表4铜钴混合矿精炼新工艺实例2分析结果cucofesi浸出渣成分(％)6.831.140.8720.2铁渣成分(％)0.220.0329.872.3电积铜(％)99.710.020.015/结晶硫酸钴(％)1.1120.020.02/实施例3表5实例3所用铜钴混合矿成份(％)cucofessi26.877.461.841211.5具体实施过程：取表5成份的铜钴混合矿物料，置回转窑中，于750℃鼓风焙烧5h；焙烧产物用返回的部分铜电积阳极液、洗水在80℃浸出6h，浸出液固比5:1，用硫酸调节反应终点ph为2.0，过滤，滤渣洗涤，洗水返浸出，滤液为浸出液；加热浸出液至80℃，鼓风氧化6h，加氧化钙调节ph为3.5后过滤，铁渣洗涤；除铁后液与阳极液、结晶母液配置电积新液；电积新液进行铜电积，控制电流密度250a/m2，阳极液含铜25g/l；阳极液20％返浸出，70％返配液，10％进入蒸发结晶工序；蒸发结晶工序控制钴结晶率为70％。实施例3产物分析结果见表6：表6铜钴混合矿精炼新工艺实例3分析结果cucofesi浸出渣成分(％)7.211.980.9817.5铁渣成分(％)0.220.0328.742.1电积铜(％)99.710.020.02/结晶硫酸钴(％)1.0819.790.02/当前第1页12

技术特征：

1.一种铜钴混合矿精炼方法，所述混合矿为氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿，其特征在于其处理过程的步骤包括：

(1)将铜钴混合矿进行氧化焙烧；

(2)将氧化焙烧后进行酸浸出；

(3)将浸出液过滤后，进行除铁工序；滤渣为浸出渣，洗涤后进入尾矿坝，洗水返回步骤(2)酸浸出；

(4)将除铁工序后的浸出液加热，鼓风氧化；同时加入氧化钙进行中和除铁；

(5)中和除铁后液用于配制电积液；

(6)进行铜电积过程；铜电积过程中，阴极产物为电积铜，阳极产物为硫酸。

2.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于铜电积过程中产生的阳极液部分返回步骤(2)的酸浸过程，部分进入蒸发结晶工序，进行硫酸钴结晶。

3.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于所述的铜钴混合矿的典型成份为(重量％)为：cu15～27、co3～7、fe1～2、s8～20，该混合矿中，主要有价金属为铜、钴，且铜钴以硫化相和氧化相共存，主要物相为硫化铜(cus)、硫化钴(cos)、氧化铜(coo)、氧化钴(coo)相，硅含量7％～22％。

4.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(1)是在700～750℃温度下，进行鼓风氧化焙烧2～5h。

5.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(2)是以阳极液、濨渣洗水、硫酸配制浸出前液，浸出焙烧后的氧化物产物，浸出温度60～80℃，浸出液固比3～5:1，反应时间4～6h，终点ph为1.5～2.0。

6.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(3)是将浸出液加热至60～80℃后，鼓风氧化4～6h，同时加入氧化钙进行中和除铁，控制终点ph为3.0～3.5。

7.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(4)除铁后液与硫酸钴结晶母液混合配制电积新液。

8.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于其步骤(5)的铜电积过程中，电流密度设定250a/m2，阳极液含铜25g/l。

9.根据权利要求1所述的一种铜钴混合矿精炼方法，其特征在于铜电积过程中产生的阳极液15％-20％返回步骤(2)的酸浸过程，10％-15％进入蒸发结晶工序，进行硫酸钴结晶，控制钴结晶率为50％-70％。

技术总结

一种铜钴混合矿精炼方法，涉及一种氧化矿、硫化矿共存的铜钴混合矿的精炼方法。其特征在于其处理过程的步骤包括：将铜钴混合矿进行氧化焙烧；将氧化焙烧后进行酸浸出；将浸出液过滤后，进行除铁工序；将除铁工序后的浸出液加热，鼓风氧化；同时加入氧化钙进行中和除铁；中和除铁后液用于配制电积液；进行铜电积过程；铜电积过程中，阴极产物为电积铜，阳极产物为硫酸。本发明的方法的特点是铜以电积铜开路，钴以硫酸钴结晶开路；电积产生的硫酸进入阳极液后，部分随阳极液返浸出回用，部分随结晶母液与阳极液返配液工序回用；全流程铜处理无酸耗，无新杂质离子引入；流程短、成本低，体系无杂质离子引入、无废水外排，是一种绿色环保的铜钴混合矿精炼工艺方法。

技术研发人员：李凤;朱锐伦;王书友;陈彩霞;詹欣;张鹏强

受保护的技术使用者：金川集团股份有限公司

技术研发日：2019.08.26

技术公布日：2019.12.13

声明：

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我是此专利(论文)的发明人(作者)