專利名稱：采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法，是一種 采用比較簡(jiǎn)單的工藝從鈷銅合金中浸出鈷、銅、鐵的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是電池材料、超細(xì)粉體材料和超硬材料的 迅速發(fā)展，導(dǎo)致相關(guān)有色金屬材料的消費(fèi)量也在快速增長(zhǎng)，特別是鈷 資源的消費(fèi)勢(shì)頭迅猛。而中國(guó)鈷資源相對(duì)缺乏，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前
中國(guó)約有26家廠商用鈷精礦生產(chǎn)各類鈷產(chǎn)品，總的年產(chǎn)量為15000 噸鈷金屬量，其中金川產(chǎn)量占27%。中國(guó)已經(jīng)成為全球第二大鈷生產(chǎn) 國(guó)，在全球鈷市場(chǎng)中具有舉足輕重的作用。
鈷銅合金是生產(chǎn)金屬鈷和各種成品的重要原料，俗稱鈷白合金或 鈷紅合金或鈷AB合金，主要產(chǎn)自非洲。鈷銅合金通過電爐還原熔煉 氧化銅鈷礦及含鈷的銅爐渣制得， 一般含鈷含鈷Co: 1% 50%、鐵 Fe: 1°/。 50%、銅Cii: 1% 50%，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(zhǎng)。目前處理鈷銅合金的 方法主要有電溶法、硫化浸出法、高溫高壓浸出法、球磨機(jī)械活化酸 浸法、氯氣浸出法、直接浸出法、熔煉霧化浸出法等，但是都存在浸 出效率低、設(shè)備復(fù)雜、成本高、工藝流程長(zhǎng)、難以實(shí)現(xiàn)工藝化。鈷白 合金的處理方法專利也有報(bào)道專利號(hào)為2005100620166、名稱為《一種處理鈷銅合金的方法》，介紹一種鈷銅合金的處理方法，存在適應(yīng)
性差，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、酸容易揮發(fā)、需要球磨機(jī)械破碎等缺點(diǎn)；專利 號(hào)為200710069068. 5、名稱為《一種硫酸處理鈷銅合金的方法》，該 方法也存在需要球磨機(jī)械活化破碎、反應(yīng)速度較慢等缺點(diǎn)；專利號(hào)為 200610032051.8、名稱為《一種從銅鈷鐵合金中浸出有價(jià)金屬的方 法》，該方法浸出效率低、設(shè)備復(fù)雜、成本高、工藝流程長(zhǎng)、難以實(shí) 現(xiàn)工藝化。
鈷銅合金有效綜合回收技術(shù)一直大家關(guān)注的熱點(diǎn)，由于鈷銅合金 硬度高，具有一定的延展性，用普通破碎設(shè)備難以破碎，而且鈷銅鐵 形成共熔體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在一般條件下難以溶于常用的無機(jī)酸，影響了 浸出的進(jìn)行，導(dǎo)致浸出過程中金屬元素回收率低， 一直以來鈷銅合金 浸出工藝沒有得到很好的突破，目前尚未見到有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)報(bào)道，鈷 銅合金的工業(yè)生產(chǎn)回收對(duì)彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)鈷資源短缺具有重要意義。
為了尋找理想的處理鈷銅合金的工業(yè)生產(chǎn)方法，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)鈷資源 緊缺，本發(fā)明人自主研究開發(fā)了處理鈷銅合金新技術(shù)為核心，建成一 套具有良好經(jīng)濟(jì)效益的鈷、銅等金屬綜合回收生產(chǎn)線，促進(jìn)鈷銅合金 的綜合回收，并以電池材料和粉體材料以及有色金屬功能材料為發(fā)展 方向，在現(xiàn)有的工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)各種高附加值材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有處理方法存在不足，解決濕法工業(yè)高效 率回收鈷銅合金難的問題，提供一種采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取 鈷、銅、鐵的方法，其工藝流程短、生產(chǎn)成本低、有利于鈷銅合金金 屬元素綜合回收，適用工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的-
一種采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法，其特征在 于鈷銅合金不需破碎、球磨處理，在常壓下直接采用按一定比例的 混合酸加熱浸出，再將鈷銅鐵浸出液分離。主要包括以下步驟
(1) 氧化浸出工序?qū)⑺?、濃硫酸、濃硝酸、催化劑按體積比 10: 0. 5 6: 0. 5 6: 0. 1 10的比例制成混合酸溶液；然后加入鈷
銅合金塊，使鈷銅合金的鈷銅鐵浸出進(jìn)入到溶液中；
(2) 固液分離工序待反應(yīng)至溶液酸度達(dá)到10 50g/L時(shí)，通
過虹吸方式將上清液吸出，與未完全溶解的鈷銅合金分離，未完全溶 解的鈷銅合金繼續(xù)按工序(1)的方法進(jìn)行浸出。 所述的鈷銅合金可以為塊狀、粒狀、粉狀。
所述的鈷銅合金鈷銅鐵成分為Co: 1% 50%、 Fe: 1% 50%、 Cu: 1% 50%0
所述采用硫酸與硝酸的混合酸進(jìn)行氧化浸出時(shí)，混合酸中的硫酸
與硝酸的濃度各為50 500g/L，混合酸中的硫酸和硝酸摩爾比1: 0. 2 2。
所述的催化劑具有催化作用和抗鈍化作用，主要是含氟的無機(jī)酸 (如HF)或無機(jī)鹽(如NH4F、 NaF、 KF、 MgF2、 CaF2等)配制的水溶 液，配制濃度為20 500g/L。
所述浸出工序的預(yù)熱溫度控制在2(TC 9(TC之間，反應(yīng)溫度控 制在20 90°C。
所述的浸出工序浸出液終點(diǎn)的pH值控制1. 0 5. 0之間。
所述的浸出工序反應(yīng)時(shí)間控制1 10小時(shí)。
采用上述方法后，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)
一、采用特殊的浸出液配方，工藝流程短，在常壓條件下，即可輕松使鈷銅鐵等金屬浸出，鈷、銅、鐵浸出達(dá)到95 99.5%;
二、 解決了傳統(tǒng)球磨濕法處理鈷銅合金工藝存在的缺陷，鈷銅合 金的形狀適應(yīng)性強(qiáng)，不需要球磨機(jī)械活化、破碎等工序；
三、 操作簡(jiǎn)單，易于控制；
四、 浸出反應(yīng)速度快，浸出作業(yè)效率高；
五、 鈷和銅的浸出率高，鈷和銅的實(shí)收高；解決了硫酸浸出鈷效 率低的問題，有利于鈷銅合金金屬元素綜合回收；
六、 可大幅度地降低投資，減少操作人員，生產(chǎn)成本低，具有節(jié) 能、環(huán)保、安全、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明的主要工藝過程進(jìn)行簡(jiǎn)述它主 要包括以下步驟
(1)氧化浸出工序?qū)⑺?、濃硫酸、濃硝酸、催化劑按體積比 10: 0.5 6: 0.5 6: 0. 1 10的比例制成混合酸溶液；混合酸中的
硫酸與硝酸的濃度各為50 500g/L,混合酸中的硫酸和硝酸摩爾比
1: 0.2 2;催化劑具有催化作用和抗鈍化作用，主要是含氟的無機(jī)
酸(如HF)或無機(jī)鹽(如歸、NaF、 KF、 MgF2、 CaF2等)配制的水 溶液，配制濃度為20 500g/L;然后加入鈷銅合金塊，鈷銅合金可 以為塊狀、粒狀、粉狀，鈷銅合金的鈷銅鐵成分為Co: 1% 50%、 Fe: 1% 50%、 Cu: 1% 50%，使鈷銅合金的鈷銅鐵浸出進(jìn)入到溶液中； 浸出工序的預(yù)熱溫度控制在20。C 9(TC之間，反應(yīng)溫度控制在20 90°C，浸出工序浸出液終點(diǎn)的pH值控制1.0 5.0之間，浸出工序反 應(yīng)時(shí)間控制1 10小時(shí)。
7(2)固液分離工序待反應(yīng)至溶液酸度達(dá)到10 50g/L時(shí)，通 過虹吸方式將上清液吸出，與未完全溶解的鈷銅合金分離，未完全溶 解的鈷銅合金繼續(xù)按工序(1)的方法進(jìn)行浸出。
下面主要成分為鈷、銅、鐵的鈷銅合金進(jìn)行舉例說明。
實(shí)例一濃硫酸(濃度98%) 2000ml，硝酸(濃度60%) 1500ml， 氫氟酸(濃度55%) 1000ml,加入6000ml水中混合均勻，配制成混 合酸溶液。稱取塊狀鈷銅合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保 持反應(yīng)溫度85'C，持續(xù)反應(yīng)5小時(shí)。
結(jié)果測(cè)量顯示反應(yīng)終點(diǎn)pH二2. 5，得到的浸出濾液含鈷67. 5g/L， 含銅54.3g/L，含鐵66.4g/L，將浸出后的上清液采用虹吸的方式吸 出，將未反應(yīng)完全的鈷銅合金和浸出液分離。
未反應(yīng)完全的鈷銅合金繼續(xù)與新配制的混合酸溶液反應(yīng)，鈷銅合 金基本溶解完，鈷的浸出率達(dá)到99.2%，銅的浸出率達(dá)到98.5%，鐵 的浸出率達(dá)到99. 8%。
實(shí)例二濃硫酸(濃度98%) 2000ml，硝酸(濃度60%) 2000ml， 氫氟酸(濃度55%) 2000ml，加入6000ml水中混合均勻，配制成混 合酸溶液。稱取塊狀鈷銅合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保 持反應(yīng)溫度85'C，持續(xù)反應(yīng)3小時(shí)。
結(jié)果測(cè)量顯示反應(yīng)終點(diǎn)pH=2. 0，得到的浸出濾液含鈷60. 4g/L， 含銅51.7g/L，含鐵63.6g/L，將浸出后的上清液釆用虹吸的方式吸 出，將未反應(yīng)完全的鈷銅合金和浸出液分離。
未反應(yīng)完全的鈷銅合金繼續(xù)與新配制的混合酸溶液反應(yīng)，鈷銅合 金基本溶解完，鈷的浸出率達(dá)到99.4%，銅的浸出率達(dá)到99. 5%，鐵 的浸出率達(dá)到99. 8%。
實(shí)例三濃硫酸(濃度98%) 1500ml，硝酸(濃度60%) 3000ml，氫氟酸(濃度55%) 800ml，加入6000ml水中混合均勻，配制成混合 酸溶液。稱取塊狀鈷銅合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保持 反應(yīng)溫度88"C，持續(xù)反應(yīng)5小時(shí)。
結(jié)果測(cè)量顯示反應(yīng)終點(diǎn)pH=3. 5,得到的浸出濾液含鈷64. 2g/L， 含銅49.8g/L，含鐵67.3g/L，將浸出后的上清液采用虹吸的方式吸 出，將未反應(yīng)完全的鈷銅合金和浸出液分離。
未反應(yīng)完全的鈷銅合金繼續(xù)與新配制的混合酸溶液反應(yīng)，鈷銅合 金基本溶解完，鈷的浸出率達(dá)到98.5%，銅的浸出率達(dá)到97.8%，鐵 的浸出率達(dá)到99. 7%。
實(shí)例四濃硫酸(濃度98%) 2000ml，硝酸(濃度60%) 2200ml， 氫氟酸(濃度55%) 1500ml，加入6000ml水中混合均勻，配制成混 合酸溶液。稱取塊狀鈷銅合金2000g，逐次加入到混合酸溶液中，保 持反應(yīng)^a度8(TC，持續(xù)反應(yīng)5小時(shí)。
結(jié)果測(cè)量顯示反應(yīng)終點(diǎn)PH=4. 0，得到的浸出濾液含鈷61. 3g/L, 含銅48.9g/L，含鐵60.2g/L，將浸出后的上清液采用虹吸的方式吸 出，將未反應(yīng)完全的鈷銅合金和浸出液分離。
未及應(yīng)完全的鈷銅合金繼續(xù)與新配制的混合酸溶液反應(yīng)，鈷銅合 金基本溶解完，鈷的浸出率達(dá)到99. 1%，銅的浸出率達(dá)到98.7%，鐵 的浸出率達(dá)到99. 7%。
權(quán)利要求
1、一種采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法，其特征是包括以下步驟(1)氧化浸出工序?qū)⑺?、濃硫酸、濃硝酸、催化劑按體積比10∶0.5～6∶0.5～6∶0.1～10的比例制成混合酸溶液；然后加入鈷銅合金塊，使鈷銅合金的鈷銅鐵浸出進(jìn)入到溶液中；(2)固液分離工序待反應(yīng)至溶液酸度達(dá)到10～50g/L時(shí)，通過虹吸方式將上清液吸出，與未完全溶解的鈷銅合金分離，未完全溶解的鈷銅合金繼續(xù)按工序(1)的方法進(jìn)行浸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法，其特征是所述的鈷銅合金可以為塊狀、粒狀、粉狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法，其特征是所述的鈷銅合金鈷銅鐵成分為Co: 1% 50%、 Fe: 1% 50%、 Cu: 1% 50%0
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、 鐵的方法，其特征是所述采用硫酸與硝酸的混合酸進(jìn)行氧化浸出時(shí)，混合酸中的硫酸與硝酸的濃度各為50 500g/L，混合酸中的硫酸和 硝酸摩爾比l: 0.2 2。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、 鐵的方法，其特征是所述的催化劑具有催化作用和抗鈍化作用，主 要是含氟的無機(jī)酸或無機(jī)鹽配制的水溶液，配制濃度為20 500g/L。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、 鐵的方法，其特征是所述浸出工序的預(yù)熱溫度控制在2(TC 9(TC 之間，反應(yīng)溫度控制在20 90'C。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法，其特征是所述的浸出工序浸出液終點(diǎn)的PH值控制1. 0 5.0之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、 鐵的方法，其特征是所述的浸出工序反應(yīng)時(shí)間控制1 10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種采用鈷銅合金作原料工業(yè)提取鈷、銅、鐵的方法，其特征是包括以下步驟(1)氧化浸出工序?qū)⑺?、濃硫酸、濃硝酸、催化劑按體積比10∶0.5～6∶0.5～6∶0.1～10的比例制成混合酸溶液；然后加入鈷銅合金塊，使鈷銅合金的鈷銅鐵浸出進(jìn)入到溶液中；(2)固液分離工序待反應(yīng)至溶液酸度達(dá)到10～50g/L時(shí)，通過虹吸方式將上清液吸出，與未完全溶解的鈷銅合金分離，未完全溶解的鈷銅合金繼續(xù)按工序(1)的方法進(jìn)行浸出。此方法工藝流程短，生產(chǎn)成本低，有利于鈷銅合金金屬元素綜合回收，適用工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22B15/00GK101608258SQ200810072200
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者劉會(huì)明, 阜 宋, 蘇志宏, 馬躍飛 申請(qǐng)人:廈門鎢業(yè)股份有限公司