專利名稱：一種處理鈷銅合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理鈷銅合金的方法，特別是一種用濕法處理鈷銅合金的方法。
背景技術(shù)：
鈷銅合金是生產(chǎn)金屬鈷和各種鈷產(chǎn)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精礦及含鈷的銅爐渣制得，一般含鈷10％-40％，銅10％-50％，鐵5％-50％，鎳0.1％-5％，錳0.1％-5％。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。
目前處理鈷銅合金的方法主要有1、電溶法在電解槽中以鈷銅合金原料為陽極，在硫酸或鹽酸體系中通過電解使鈷、銅從陽極上溶解進(jìn)入溶液，錳、鐵、鎳也一同溶解進(jìn)入溶液。該方法電流效率較低、電耗較高，鈷的回收率較低。
2、硫化浸出法將鈷銅合金原料在1300℃-1400℃溫度下加硫或硫化物(如硫鐵礦)硫化，氧化吹煉除鐵后，得到Co-Cu冰锍經(jīng)高壓浸出得到含鈷、銅的溶液。該方法產(chǎn)能大、工藝流程長、能耗高，鈷、銅的總收率較低。
3、高溫高壓浸出法用硫酸或鹽酸通過一段常壓浸出和一段高溫高壓浸出，使鈷銅合金中的鈷、銅浸出進(jìn)入溶液。該方法工藝流程長、設(shè)備復(fù)雜，必須解決高溫、高壓條件下設(shè)備的防腐問題。
4、氯氣浸出法該方法是在密閉的反應(yīng)器中進(jìn)行，將鈷銅合金和鹽酸加入反應(yīng)器后，通入氯氣進(jìn)行氧化溶解。該方法鈷、銅、鐵的浸出率較高(礦冶，1997，Vol6(1)67-69)，但設(shè)備復(fù)雜，設(shè)備防腐和環(huán)保要求高。
5、直接酸浸法用硫酸、鹽酸或硝酸或其中的二種組成混合酸進(jìn)行浸出。該方法在常壓下，反應(yīng)速度慢，浸出過程效率不高，而且工藝流程長，生產(chǎn)成本高。
此外，上述各種方法，由于大量的鐵也同時浸出進(jìn)入浸出液，后序的除鐵過程將導(dǎo)致鈷、銅的損失，直接影響鈷、銅的回收率。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有處理方法存在的上述不足，本發(fā)明提供一種工藝流程短、生產(chǎn)成本低、鈷銅浸出率和實收率高的一種處理鈷銅合金的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，它包括以下步驟(1)、機(jī)械活化工序首先將鈷銅合金送入球磨機(jī)或雷蒙磨進(jìn)行粗磨，然后再送入管磨機(jī)或震動磨或機(jī)械攪拌磨進(jìn)行細(xì)磨，通過二段磨后使鈷銅合金粉末具有高的內(nèi)能、表面能和高的比表面積，進(jìn)而使鈷銅合金粉末具有高的反應(yīng)活性；(2)、浸出工序?qū)⒔?jīng)過機(jī)械活化的鈷銅合金粉末或料漿加入反應(yīng)槽，按一定的比例和操作程序加入水、鹽酸、催化劑、氧化劑，在加熱、攪拌條件下，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬90％-99％浸出進(jìn)入溶液；(3)、磁選分離工序利用鈷銅合金與浸出渣不同的磁特性，通過弱磁選機(jī)將浸出料漿中未反應(yīng)的少量殘余鈷銅合金與料漿分離，磁選后的料漿通過布氏漏斗過濾，使固液分離，即可得到富含鈷、銅的溶液。
經(jīng)過機(jī)械活化的鈷銅合金粉末的平均粒徑在10μm-150μm之間。
反應(yīng)槽內(nèi)的液固比為3∶1-12∶1。
鹽酸的加入量為理論量的75％-150％，反應(yīng)終點的pH值控制在2.0-4.5之間。
浸出工序的反應(yīng)溫度控制在65℃-95℃之間，反應(yīng)時間控制在200min-900min之間。
所述的催化劑為含有鹵素元素的無機(jī)鹽中的至少一種，所述的無機(jī)鹽為氯化鉀、氯化鈉、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化銅、氯化銨、氯酸鈉、氟化鈉、氟化銨、氟化氫銨，催化劑濃度控制不大于150g/L。。
所述的氧化劑為空氣、氧氣中的至少一種，其流量控制在每立方米料漿0.2-2.0立方米。
磁選出的少量殘余鈷銅合金返回到機(jī)械活化工序或浸出工序。
采用上述方法后，有如下特點一是工藝流程短，在常壓條件下，即可使鈷銅合金中鈷、銅的浸出率達(dá)到90％-99％，合金中的鐵則以氧化鐵或針鐵礦的形態(tài)留在浸出渣中；二是操作簡單，易于控制；三是浸出反應(yīng)速度較快，浸出作業(yè)效率較高；四是鈷和銅的浸出率高，鈷和銅的實收率高；五投資省，生產(chǎn)成本較低。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方案對本發(fā)明的主要工藝過程進(jìn)行簡述它包括以下步驟(1)、機(jī)械活化工序首先將鈷銅合金送入球磨機(jī)或雷蒙磨進(jìn)行粗磨，然后再送入管磨機(jī)或震動磨或機(jī)械攪拌磨進(jìn)行細(xì)磨，通過二段磨后使鈷銅合金粉末具有高的內(nèi)能、表面能和高的比表面積，進(jìn)而使鈷銅合金粉末具有高的反應(yīng)活性；經(jīng)過機(jī)械活化的鈷銅合金粉末的平均粒徑在10μm-150μm之間。
(2)、浸出工序首先將經(jīng)過機(jī)械活化的鈷銅合金粉末或料漿加入反應(yīng)槽，接著按反應(yīng)槽內(nèi)的液固比3∶1-12∶1加入水；按理論量的75％-150％加入鹽酸；按不大于150g/L的量加入催化劑，催化劑至少是含有鹵元素?zé)o機(jī)鹽的一種，也可以是幾種的組合，所述的無機(jī)鹽可以為氯化鉀、氯化鈉、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化銅、氯化銨、氯酸鈉、氟化鈉、氟化銨、氟化氫銨；然后進(jìn)行攪拌，攪拌槳的轉(zhuǎn)速為80-350轉(zhuǎn)/分；吹入空氣或氧氣，流量控制在每立方米料漿0.2-2.0立方米；用蒸汽或電將料漿加熱至65℃-95℃之間；反應(yīng)時間控制在300min-900min之間；通過控制反應(yīng)槽內(nèi)反應(yīng)物料的相對量或加入中和劑，控制反應(yīng)終點的pH值，pH值控制在2.0-4.5之間，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬90％-99％浸出進(jìn)入溶液。
在催化氧化浸出過程上，鈷銅合金與鹽酸可一次性加入也可以分批加入；催化劑的加入量與鈷銅合金的機(jī)械活化的程度和浸出液的離子強(qiáng)度有關(guān)；機(jī)械活化的程度良好時，可少加或不加，過量的催化劑可以引起合金的鈍化；氧化劑空氣或氧氣的鼓入量在反應(yīng)的初期、中期和后期可有所不同，氧化劑應(yīng)在反應(yīng)槽內(nèi)均勻分散，保證與料液的充分接觸。
(3)、磁選分離工序磁選是簡化浸出操作、加快浸出速度和保證鈷、銅實收率的重要手段；鈷銅合金具有較強(qiáng)的鐵磁性，而浸出渣沒有，利用鈷銅合金與浸出渣的磁特性不同，通過弱磁選機(jī)將浸出料漿中未反應(yīng)的少量殘余鈷銅合金與料漿分離；磁選出的鈷銅合金返回至機(jī)械活化工序或浸出工序；經(jīng)過磁選后的料漿通過布氏漏斗過濾，使固液分離，即可得到富含鈷、銅的溶液。通過磁選很好地解決了反應(yīng)槽內(nèi)反應(yīng)物料的化學(xué)平衡引起的一系列問題。因為，一是反應(yīng)槽內(nèi)的鈷銅合金粉末與鹽酸加入量很難做到正好按等當(dāng)量化學(xué)反應(yīng)的劑量加入，即使做到或是在等當(dāng)量附近，在反應(yīng)接近終點時速度也很慢；二是為了加快反應(yīng)速度，必須使反應(yīng)浸出槽內(nèi)鈷銅合金或鹽酸的其中之一過量；三是為了保證鈷、銅的浸出率，必須加入過量的鹽酸，而過量的鹽酸將給反應(yīng)過程pH值的控制增加難度，物料的消耗也將增加。
為了防止大量的鐵也同時浸出進(jìn)入浸出液，可通過催化劑、氧化劑和鹽酸的加入量以及反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間來控制鈷銅合金中鐵的浸出；采用上述方法后，鐵的浸出率小于1.0％，浸出液中鐵的含量可控制在0.5g/L以下，最低可達(dá)到5PPm。
下面用主要成份為鈷28.7％、銅26.3％、鐵23.5％、鎳1.08％、錳0.89％的鈷銅合金進(jìn)行舉例說明。
實施例一 取鈷銅合金1000克放入球磨機(jī)磨90分鐘，然后再進(jìn)行震動磨120分鐘，平均粒徑為47微米。秤取該合金80克，氯化銨80克，氯化鐵20克，36％鹽酸133毫升，加水500毫升，升溫加熱到87度，通入空氣(流量為1.2升/分)，在攪拌條件下反應(yīng)8小時，反應(yīng)終點pH值為3.5。然后將料漿進(jìn)行磁選、過濾。磁選出未反應(yīng)的殘余鈷銅合金2.6克，得到的浸出液含鈷26.9克/升，銅24.8克/升，鐵0.06克/升。浸出渣含鈷0.42克，銅0.30克。鈷的浸出率為94.3％，銅的浸出率為95.2％。鈷的實收率為98.0％，銅的實收率為98.3％。
實施例二 取鈷銅合金1000克放入球磨機(jī)磨90分鐘，然后再進(jìn)行震動磨120分鐘，平均粒徑為47微米。秤取該合金80克，氯化銨50克，氟化鈉30克，36％鹽酸133毫升，加水500毫升，升溫加熱到87度，通入空氣(流量為1.2升/分)，在攪拌條件下反應(yīng)8小時，反應(yīng)終點p H值為3.5。然后將料漿進(jìn)行磁選、過濾。磁選出未反應(yīng)的殘余鈷銅合金2.1克，得到的浸出液含鈷32.8克/升，銅27.6克/升，鐵0.08克/升。浸出渣含鈷0.31克，銅0.33克。鈷的浸出率為95.8％，銅的浸出率為95.5％。鈷的實收率為98.4％，銅的實收率為98.2％。
實施例三 取鈷銅合金1000克放入球磨機(jī)磨90分鐘，然后再進(jìn)行震動磨120分鐘，平均粒徑為47微米。秤取該合金160克，氯化銨50克，氟化鈉30克，氯化鐵20克，36％鹽酸266毫升，加水500毫升，升溫加熱到87度，通入空氣(流量為1.5升/分)，在攪拌條件下反應(yīng)6.5小時后，緩慢加入5％的氫氧化鈉溶液至pH值為4.0，繼續(xù)反應(yīng)45分鐘。然后將料漿進(jìn)行磁選、過濾。磁選出未反應(yīng)的殘余鈷銅合金3.5克，得到的浸出液含鈷57.2克/升，銅50.0克/升，鐵0.005克/升。浸出渣含鈷0.39克，銅0.77克。鈷的浸出率為96.6％，銅的浸出率為95.6％。鈷的實收率為98.9％，銅的實收率為97.3％。
實施例四 鈷銅合金1000克放入球磨機(jī)磨90分鐘，然后再進(jìn)行震動磨120分鐘，平均粒徑為47微米。秤取該合金135克及磁選出浸出料漿中未反應(yīng)鈷銅合金25克，氯化銨50克，氟化鈉30克，氯化鐵20克，36％鹽酸266毫升，加水500毫升，升溫加熱到87度，通入空氣(流量為1.5升/分)，在攪拌條件下反應(yīng)6.5小時，緩慢加入氨氣至pH值為4.0，繼續(xù)反應(yīng)45分鐘。然后將料漿進(jìn)行磁選、過濾。磁選出未反應(yīng)的殘余鈷銅合金4.2克，得到的浸出液含鈷54.2克/升，銅51.3克/升，鐵0.006克/升。浸出渣含鈷0.15克，銅0.83克。鈷的浸出率為96.7％，銅的浸出率為94.4％。鈷的實收率為99.2％，銅的實收率為97.5％。
權(quán)利要求
1.一種處理鈷銅合金的方法，其特征是它包括以下步驟(1)、機(jī)械活化工序首先將鈷銅合金送入球磨機(jī)或雷蒙磨進(jìn)行粗磨，然后再送入管磨機(jī)或震動磨或機(jī)械攪拌磨進(jìn)行細(xì)磨，通過二段磨后使鈷銅合金粉末具有高的內(nèi)能和表面能以及高的比表面積，進(jìn)而使鈷銅合金粉末具有高的反應(yīng)活性；(2)、浸出工序?qū)⒔?jīng)過機(jī)械活化的鈷銅合金粉末或料漿加入反應(yīng)槽，按一定的比例和操作程序加入水、鹽酸、催化劑、氧化劑，在加熱、攪拌條件下，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬90％-99％浸出進(jìn)入溶液；(3)、磁選分離工序利用鈷銅合金與浸出渣不同的磁特性，通過弱磁選機(jī)將浸出料漿中未反應(yīng)的少量殘余鈷銅合金與料漿分離，磁選后的料漿通過布氏漏斗過濾，使固液分離，即可得到富含鈷、銅的溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理鈷銅合金的方法，其特征是經(jīng)過機(jī)械活化的鈷銅合金粉末的平均粒徑在10μm-150μm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理鈷銅合金的方法，其特征是反應(yīng)槽內(nèi)的液固比為3∶1-12∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理鈷銅合金的方法，其特征是鹽酸的加入量為理論量的75％-150％，反應(yīng)終點的pH值控制在2.0-4.5之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理鈷銅合金的方法，其特征是浸出工序的反應(yīng)溫度控制在65℃-95℃之間，反應(yīng)時間控制在200min-900min之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理鈷銅合金的方法，其特征是所述的催化劑為含有鹵素元素的無機(jī)鹽中的至少一種，所述的無機(jī)鹽為氯化鉀、氯化鈉、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化銅、氯化銨、氯酸鈉、氟化鈉、氟化銨、氟化氫銨，催化劑濃度控制不大于150g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理鈷銅合金的方法，其特征是所述的氧化劑為空氣、氧氣中的至少一種，其流量控制在每立方米料漿0.2-2.0立方米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理鈷銅合金的方法，其特征是磁選出的少量殘余鈷銅合金返回到機(jī)械活化工序或浸出工序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理鈷銅合金的方法，它包括以下步驟(1)機(jī)械活化工序首先將鈷銅合金送入球磨機(jī)進(jìn)行粗磨，然后再送入管磨機(jī)進(jìn)行細(xì)磨，通過二段磨后使鈷銅合金粉末具有高的內(nèi)能、表面能和高的比表面積，進(jìn)而使鈷銅合金粉末具有高的反應(yīng)活性；(2)浸出工序?qū)⑩掋~合金粉末料漿加入反應(yīng)浸出槽，按一定的比例加入水、鹽酸，在催化與氧化條件下加熱攪拌，使鈷銅合金中的鈷、銅有價金屬90％－99％浸出進(jìn)入溶液；(3)磁選分離工序通過弱磁選機(jī)將浸出料漿中未反應(yīng)的少量殘余鈷銅合金與料漿分離，磁選后的料漿通過過濾固液分離，即可得到富含鈷、銅的溶液；該方法具有工藝流程短、生產(chǎn)成本低、鈷銅浸出率和實收率高等優(yōu)點。
文檔編號C22B3/22GK1800422SQ20051006201
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日
發(fā)明者陳剛, 馮德茂, 應(yīng)明明 申請人:浙江盈聯(lián)科技有限公司