本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將含鐵的低品位鎢鈷廢渣制備成碳酸鈷的方法。

背景技術(shù)：

世界鈷資源比較豐富，但我國(guó)鈷資源貧乏，鈷礦品位平均僅0.02%，個(gè)別高的為0.05%～0.08%，由于鈷礦品位偏低，礦石組成復(fù)雜，所以回收工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，鈷回收率低。近年來，我國(guó)鎳、銅、鈷的消費(fèi)大幅增長(zhǎng)，但受礦產(chǎn)資源條件制約，我國(guó)銅、鈷礦石的生產(chǎn)增長(zhǎng)緩慢，銅、鈷礦產(chǎn)品進(jìn)口量逐步上升，供求矛盾日益突出。鈷具有耐腐蝕、熔點(diǎn)高、強(qiáng)磁性等優(yōu)良性能，是各種特殊鋼、耐熱合金、抗腐蝕合金、磁性合金、硬質(zhì)合金生產(chǎn)的重要原料。

我國(guó)的鈷資源缺乏，鈷的來源得靠鎳、銅、鋅冶煉系統(tǒng)的回收以及在生產(chǎn)和使用中產(chǎn)生的大量含鈷廢料進(jìn)行提煉，鈷廢料的種類很多，成分比較復(fù)雜，一般含有銅、鋅、錳、鎳、鎘等有價(jià)金屬，其他金屬的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷，因此廢渣中提鈷工藝的開發(fā)利用顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種含鐵的鎢鈷廢渣制碳酸鈷的方法，其工藝簡(jiǎn)單，流程短，可一步完成鈷的浸出和除鐵過程，浸出液可以循環(huán)利用，且可保證較好的料漿的過濾性能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的采取的技術(shù)方案是：將含鐵5%～30wt%的鎢鈷廢渣投入配制好的100～300g/l硫酸溶液中，并加入混合的硫酸鈣和硫酸鉀添加劑，加入量為原礦的5%～20%，進(jìn)行通氧攪拌浸出，鈷進(jìn)入到浸出液后用碳酸鈉中和至pH7～7.5，得到碳酸鈷產(chǎn)品，三氧化鎢留在渣中，進(jìn)入鎢冶煉流程。

所述的通氧攪拌浸出是在壓力0.5～1MPa、溫度150℃～160℃的壓力釜中進(jìn)行，反應(yīng)終點(diǎn)控制游離酸小于50g/l。

壓力釜中浸出時(shí)通入氧氣流量為100～140r/min，浸出反應(yīng)時(shí)間控制為2h～3h，保持反應(yīng)結(jié)束后鐵濃度＜1g/l。

浸出反應(yīng)的浸出液經(jīng)液固分離，濾液補(bǔ)加部分新的硫酸返回浸出工序，反復(fù)循環(huán)的浸出液中鈷濃度提高至≥20 g/l，再用碳酸鈉中和得碳酸鈷。

本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)原理為：鎢鈷渣中的鈷主要是以CoO 、Co₂O₃、CoO·Fe₂O和CoO·SiO₂形式存在，鐵主要以Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeO·SiO₂等形式存在，它們?cè)诹蛩嶂蟹磻?yīng)如下：

CoO屬于易溶鈷，在硫酸用量足夠的前提下，幾乎能全部溶解，溶解反應(yīng)式為:

CoO＋H₂SO₄=CoSO₄＋H₂O

而難溶的高價(jià)氧化物必須在濃H₂SO₄中才能溶解,其反應(yīng)為:

Co₂O₃＋2H₂SO₄=2CoSO₄＋2H₂O＋1/2O₂

CoO·SiO₂＋H₂SO₄=CoSO₄＋H₂SiO₃

CoO·Fe₂O₃＋4H₂SO₄=CoSO₄＋Fe₂(SO4)₃＋4H₂O

Fe₂O₃在酸性浸出時(shí)，可部分溶解，其反應(yīng)式為：

Fe₂O₃+3 H₂SO₄= Fe ₂(SO₄)₃+3H₂O

Fe₃O₄在稀硫酸溶液中不溶出，但在濃硫酸中部分溶出。

硅酸鐵在浸出時(shí)能夠溶解，其反應(yīng)式為：

FeO·SiO₂+H₂SO₄= FeSO₄+ H₂SiO₄

反應(yīng)過程中，由于物料中含有大量的硅，酸性條件下浸出時(shí)，大量硅會(huì)進(jìn)入溶液，形成硅酸。當(dāng)硅酸含量達(dá)到一定時(shí)則形成硅膠，呈半固體狀態(tài)失去流動(dòng)性，影響礦漿的沉降和過濾。

考慮到料漿的過濾性能，加入一定的添加劑硫酸鈣，形成易過濾的硅酸鈣，反應(yīng)過程產(chǎn)生的二價(jià)鐵被氧氣氧化為三價(jià)鐵，與加入的硫酸鉀發(fā)生反應(yīng)，形成易過濾的黃鉀鐵礬，在浸出過程中完成鈷的浸出和除鐵過程其反應(yīng)式為：

3 Fe₂ (SO₄)₃+6H₂O=6 Fe(OH) SO₄+3 H₂SO₄

4Fe(OH) SO₄+4H₂O=2 Fe₂(OH) ₄SO₄+2 H₂SO₄

2Fe(OH) SO₄+2 Fe₂(OH) ₄SO₄+K₂ SO₄+4H₂O= K₂ Fe₆ (SO₄)₄(OH)₁₂+2 H₂SO₄ 。

本發(fā)明的有益效果是：含鐵的鎢鈷廢渣在壓力釜中完成鈷的浸出和沉鐵過程，鈷入液，鎢入渣，實(shí)現(xiàn)鎢鈷分離過程，鈷溶液經(jīng)碳酸鈉沉淀后得碳酸鈷產(chǎn)品，而鎢則可進(jìn)入鎢冶煉流程。其工藝簡(jiǎn)單，流程短，浸出液可以循環(huán)使用，無廢氣、廢渣排放，廢水可達(dá)標(biāo)排放。此方法效率高，安全可靠，不污染環(huán)境。能有效地把鎢鈷渣中的鎢和鈷分離。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原則工藝流程圖。

具體實(shí)施方案

實(shí)施例1：含鐵的鎢鈷廢渣的組成成分：WO₃ 19.22%，Co13.66%，F(xiàn)e8.32%，SiO₂34.01%

配制110g/l硫酸溶液2.5L，投入500g鎢鈷廢渣調(diào)漿，加入40g硫酸鉀和50g硫酸鈣，料漿泵入壓力釜中150℃通氧攪拌反應(yīng)3小時(shí)，壓力為0.6MPa，氧氣流量為100r/min，反應(yīng)結(jié)束后料漿板框過濾，浸出渣用清水洗滌，洗滌后的浸出渣含WO₃ 21.87%，洗水返回浸出，浸出液含F(xiàn)e0.825g/l，Co24.84g/l，游離酸28.94g/l，加入20%碳酸鈉溶液中和至7～7.5，液固分離后得到時(shí)221g含Co28.42%的碳酸鈷產(chǎn)品。鎢回收率為92%，鈷回收率為91.96%。

實(shí)施例2：含鐵的鎢鈷廢渣的組成成分：WO₃ 20.86%，Co12.26%，F(xiàn)e5.74%，SiO₂12.44%。

配制140g/l硫酸溶液2.5L，投入500g鎢鈷廢渣調(diào)漿，加入30g硫酸鉀和30g硫酸鈣，料漿泵入壓力釜中150℃通氧攪拌反應(yīng)2小時(shí)，壓力為1MPa，氧氣流量為120r/min，反應(yīng)結(jié)束后料漿板框過濾，浸出渣用清水洗滌，洗滌后的浸出渣含WO₃ 22.42%，洗水回浸出，浸出液含F(xiàn)e0.625g/l，Co23.64 g/l，游離酸24.68g/l，加入20%碳酸鈉溶液中和至7～7.5，液固分離后得到時(shí)179g含Co32.4%的碳酸鈷產(chǎn)品。鎢回收率為92%，鈷回收率為94.61%。

實(shí)施例3：含鐵的鎢鈷廢渣的組成成分：WO₃ 19.82%，Co15.43%，F(xiàn)e16.34%，SiO₂23.45%。

配制240g/l硫酸溶液2.5L，投入500g鎢鈷廢渣調(diào)漿，加入50g硫酸鉀和30g硫酸鈣，料漿泵入壓力釜中155℃通氧攪拌反應(yīng)3小時(shí)，壓力為0.9MPa，氧氣流量為140r/min，反應(yīng)結(jié)束后料漿板框過濾，浸出渣用清水洗滌，洗滌后的浸出渣含WO₃ 23.14%，洗水回浸出，浸出液含F(xiàn)e0.735g/l，Co26.13g/l，游離酸27.34g/l，加入20%碳酸鈉溶液中和至7～7.5，液固分離后得到207g含Co34.84%的碳酸鈷產(chǎn)品。鎢回收率為92.49%，鈷回收率為93.52%。