痕量钴的浸出工艺研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年3 期 1 3 D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - - 7 5 4 5 ．2 0 1 1 ．0 3 ．0 0 4 痕量钴的浸出工艺研究 胡威，黄兴远 河南科技大学，洛阳4 7 1 0 0 3 摘要研究了痕量钴浸出试验的工艺条件。正交试验结果表明酸度对钴浸出率的影响最大，其次是反应 时间，最后才是反应温度，且酸度对浸出率的影响远大于反应时间和反应温度。硫酸浓度和反应温度的 提高有助于浸出率的提高，在温度1 0 0 ℃、酸度4 5 ％，反应时间3h 时，钴浸出率达到9 1 - 5 6 ％。在酸过 量的情况下，提高酸的加入量对浸出率影响不大。 关键词钴；正交试验；浸出率 中图分类号T F 8 1 6文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 1 0 3 一0 0 1 3 一0 3 S t u d yo nT r a c eQ u a n t i t yC o b a l tE x t r a c t i o n H UW e i 。H U A N GX i n g y u a n H e n a nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，L u o y a n g4 7 1 0 0 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h el e a c h i n gc o n d i t i o n sf r o mt r a c eq u a n t i t y t h a ta c i d i t yo fH 2S 0 4c o n t r i b u ti st h ep r e m i e rf a c t o r a n dt e m p e r a t u r e ，a n dt h ei n f l u e n c eo fa c i d i t yi sm u c h o fc o b a l ti ss t u d i e d ．T h eo r t h o g o n a lt e s tr e s u l ts h o w s o nc o b a l tl e a c h i n gr a t e ，f o l l o w e db ye x t r a c t i o nt i m e m o r es t a b l et h a nt h a to fe x t r a c t i o nt i m ea n dt e m p e r a - t u r e ．T or a i s ea c i d i t yo fH 2S 0 4a n de x t r a c t i o nt e m p e r a t u r ec a ni m p r o v el e a c h i n gr a t e ．T h ec o b a l tl e a c h i n g r a t ec a nr e a c h9 1 ．5 6 ％o nt h ec o n d i t i o no f1 0 0 ℃，4 5 ％a c i d i t ya n d3h ．W h e nH 2 S 0 4i se x c e s s ，t h ee x c e s s e sa m o u n to fH 2S 0 4h a sn oo b v i o u se f f e c to nc o b a l tl e a c h i n gr a t e ． K e y w o r d s C o b a l t ；O r t h o g o n a lt e s t ；L e a c h i n gr a t e 钴在我国多为伴生矿，品位很低[ 1 ] ，单独的钴矿 很少。近年来随着我国经济的高速发展，市场对钴 粉的需求快速增长，然而在我国钴一般是作为矿山 副产品进行回收[ 2 ] 。需求的快速增长和生产上的疲 软使我国钴的供给缺口巨大，近年来一直依赖进口 才能维持。因此在我国开展对痕量钴的选矿、提取 分离研究就非常有意义。 I试验部分 I ．1 绘制工作曲线与钴含量测定 采用亚硝基R 盐吸光光度法测定并绘制钴的 吸光度标准曲线啪。 用纯C o S O 。分别配制浓度0 ．0 5 、0 ．1 、0 ．2 、0 ．3 、 基金项目河南省科技攻关项目 O O l l 9 0 4 0 3 作者简介胡威 1 9 8 6 一 ，男，河南信阳人，硕士研究生． 0 ．4 和0 ．5p g ／m L 的钴标准液，以实际空白为参比， 于波长5 0 0n m 处，测量吸光度值，做出工作曲线 图1 。试验中只要测定浸出液的吸光度，就可以 从工作曲线上找到与之相对应的钴的浓度。 1 ．2 物料准备 将物料焙烧的目的是把尾渣中的金属硫化物转 化成氧化物，并将铁氧化成F e 。0 。。试验中焙烧温 度控制在7 5 0 ℃，保温时间为3 ．5h 。焙砂化学成分 ％ S i 0 22 4 ．4 5 、A 1 2 0 33 ．4 2 、C a O9 ．5 5 、M g O 5 ．7 4 、F e4 ．8 7 、C u0 ．0 4 5 、C o0 ．0 1 、N i0 ．0 1 1 。 1 ．3 正交试验 浸出工序主要考虑4 个因素的影响温度、p H 、 浸出时间和液固比[ 4 ] 。为了综合得到最佳的工艺条 万方数据 1 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年3 期 越 禁 督 图1 钴溶液标准曲线 F i g ．1 S t a n d a r dc u r v eo fc o b a l ts o l u t i o n 件，采用正交试验[ 4 ] 。由于酸度一旦确定，液体体积 也就确定，随之液固比也就确定，试验中对液固比不 予考虑。正交试验因子和水平分别为H 。S O ；浓度 2 0 ％、3 0 ％、4 0 ％、4 5 ％ ；温度 7 5 ℃、8 0 ℃、8 5 ℃、 9 0 ℃ ；时间 2 ．0h 、2 ．5 h 、3 ．0 h 、4 ．0h 。 1 ．4 正交试验结果与分析 每组试验均选取5g 物料，据成分计算用酸量 确定为1 5g 已过量 。5g 物料中含有钴0 ．5m g 。 试验中用恒温水浴锅保持反应温度，加以磁力搅拌， 并维持固液比稳定在初始值。每组试验后的料液经 过滤收集后测其吸光度A ，然后对照钴的吸光度标 准曲线，可以确定滤液中的钴含量，正交试验结果列 于表1 。 表1 正交试验结果与分析数据 T a b l e1 T h er e s u l t so fO r t h o g o n a lt e s t a n dt h ea n a l y s i sd a t e 7 5 8 0 8 5 9 0 8 0 7 5 9 0 8 5 8 5 9 0 7 5 8 0 9 0 8 5 8 0 7 5 2 1 8 ．8 0 2 1 0 ．3 5 1 9 8 ．9 8 1 9 9 ．1 3 2 ．O 2 ．5 3 ．O 4 ．O 3 ．O 4 ．O 2 ．0 2 ．5 4 ．0 3 ．0 2 ．5 2 ．O 2 ．5 2 ．0 4 ．0 3 ．O 1 9 3 ．6 2 1 9 2 ．5 3 2 0 7 ．8 1 2 3 3 ．3 0 1 0 ．O O 3 3 ．2 0 4 7 ．2 0 7 6 ．0 5 2 0 ．2 0 5 6 ．8 0 4 1 ．6 0 6 6 ．2 6 2 2 ．5 0 5 5 ．0 8 6 6 ．6 7 7 9 ．O O 2 6 ．4 0 6 3 ．0 2 7 7 ．9 5 8 5 ．3 3 续表1 编号H2 S O a 浓度％温度／ C时间／h浸出率／％ 由表1 可看出硫酸浓度对钴浸出率的影响最 大，其次是反应时间，最后才是温度。另外从极差的 大小还可以看出硫酸浓度的大小对浸出率造成的 影响远远高于温度和反应时间。 值得注意的是当酸度为2 0 ％时，正交试验中的 第1 、第5 、第9 和第1 3 组的浸出率非常低，可能的 原因是在很低的酸度条件下，随着反应进行，酸逐渐 消耗，导致微观尺度内反应界面氢离子浓度下降。 因此提高酸度对浸出反应有利，试验结果证明了这 一点。 从正交试验得出的最佳浸出条件是硫酸浓度 4 5 ％，温度7 5 ℃，反应时间4h 。 2扩大试验 2 ．1 温度的影响 从理论上说温度升高有助于浸出试验的进 行[ 5 ] 。然而从正交试验中并没有看出这样的趋势。 因此为了搞清楚升高温度对钴浸出率的影响，特意 选取在温度1 0 0 ℃，反应时间固定3h 的条件下，分 别作了硫酸浓度为2 0 ％、3 0 ％、4 0 ％和4 5 ％的4 组 试验，相对应的钴浸出率分别是7 4 ．1 0 ％、7 3 ．5 2 ％、 8 2 ．4 0 ％和9 1 ．5 6 ％。与正交试验中的第5 、第1 0 、 第3 和第1 6 组结果进行比较，可以看出在同一反 应时间内将温度提高到1 0 0 ℃，4 个酸度条件下的 浸出率都有明显的提高。可能的原因是由于钴含量 很低，微量的钴被其他金属包裹，反应实际上是在扩 散控制下进行，在较低温度下，界面层离子扩散缓 慢，反应在有限时间内难以进行完全。在温度提高 到1 0 0 ℃后扩散加剧，从而推动反应较顺利进行，浸 出率也相应提高。因此适当提高温度对浸出试验是 有利的。 2 ．2 酸加入量的影响 在上面的正交试验中每组试验的用酸量统一为 1 5g ，为在过量的情况下，探讨提高酸的过量程度能 否对浸出率的提高有所帮助，仍然选定同一反应时 间为3h ，酸度统一配制成4 0 ％，在9 0 ℃下酸用量 分别为2 0g 、2 5g 和3 0g ，相对应的钴浸出率分别 ，O 3 4 O 0 O 5 O 0 O 5 O O O 5 O O O 5 M o “邝 2 3 4 4 2 3 4 4 2 3 4 4 2 3 4 4 L 8 3 6阳加孙∞ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 m n 坨n H 坫I ⅡⅢⅣ 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年3 期 1 5 是7 9 ．4 0 ％、8 4 ．1 2 ％和8 2 ．3 2 ％。结果表明在酸过 量的情况下，继续提高酸过量程度，钴浸出率没有明 显提高，而是逐渐趋于稳定。 3结论 1 硫酸浓度对钴浸出率的影响最大，对钴浸出 率的影响远高于反应时间和反应温度变化，最佳浸 出酸度为4 5 ％。温度提高有助于钴浸出率的提高； 2 在酸过量的情况下，钴的浸出率不会随着酸 过量程度的提高而提高，而是逐渐趋于稳定。增加 酸的用量对浸出率的影响不大。 参考文献 E 1 3 童雄，张艮林，闫森．综合回收有色有色金属物料中伴生 钴的研究概况I - j ] ．云南冶金，2 0 0 1 ，3 0 6 1 2 1 7 ． [ 2 ] L U OW e i a i ．R e s o u r c e sa n dm a r k e to fC oE J ] ．H u n a n N o n f e r r o u sM e t a l s ，1 9 9 8 ，1 4 5 1 7 ． [ 3 3 符斌．重金属冶金分析[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 4 2 1 0 2 1 1 ． [ 4 ] 杨守生．从低品位硫钴矿中提取钴的研究E J ] ．山东化 工，1 9 9 8 2 2 8 ． [ 5 ] 乐颂光，夏忠让，吕证华，等．钴冶金I - M ] ．北京冶金工 业出版社，1 9 8 7 ． 万方数据