1.本發(fā)明涉及
濕法冶金技術領域,且特別涉及一種還原浸出方法。
背景技術:
2.目前,氫氧化鈷中間品的常用浸出工藝主要有兩種,分別為直接酸浸法和還原浸出法,具體如下:
3.直接酸浸法是用一定濃度的硫酸溶液直接浸出含氫氧化鈷的方法,化學反應方程式:co(oh)2+h2so4=coso4+h2o(1);co2o3+2h2so4=2coso4+2h2o+1/2o2(2)。反應(1)的速度較快,反應(2)的速度較為緩慢。第一段浸出,將易溶于硫酸的二價鈷氫氧化物以可溶性coso4的形式直接浸出;第二段浸出,在3n以上的硫酸濃度、溫度為85℃以上和攪拌條件下將三價鈷氧化物溶解浸出。直接酸浸法處理含鈷氧化礦的反應時間較長,完成浸出的時間長達50h以上。
4.還原浸出法是在硫酸浸出過程中加入還原劑,將高價鈷還原成低價鈷,以促進浸出反應的進行,提高浸出效率的方法。還原浸出法是目前處理含鈷氧化礦的主要方法,工業(yè)上使用的還原劑分為以下幾種:硫代硫酸鈉、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵、二氧化硫,以硫代硫酸鈉、焦亞硫酸鈉和亞硫酸鈉為還原劑,缺點是反應過程產(chǎn)生二氧化硫有害氣體,對生產(chǎn)設備和生產(chǎn)環(huán)境要求較高。以硫酸亞鐵為還原劑的缺點是:在反應過程中大量引入了鐵元素,導致浸出體系中鐵元素大量增加,使后續(xù)的萃取和反萃工藝難度增大,且鈷的損失量增大。使用二氧化硫作為還原劑有兩方面不足:(1)生產(chǎn)過程中二氧化硫不可避免地會逸出,不但會對環(huán)境造成污染,而且嚴重危害員工的身體健康;(2)二氧化硫利用率極低,導致還原劑使用量增大。
5.因此,現(xiàn)有的氫氧化鈷中高價氧化物的浸出過程中,在浸出效率、還原劑來源、環(huán)保、能耗等方面不同程度上存在著一些不足和問題。
技術實現(xiàn)要素:
6.本發(fā)明的目的在于提供一種還原浸出方法,旨在提升浸出效率,減少還原劑的用量,同時不產(chǎn)生二氧化硫等氣體滿足環(huán)保的要求。
7.本發(fā)明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。
8.本發(fā)明提出了一種還原浸出方法,包括采用強酸溶液和含醛基的生物質對待浸出物料進行高酸浸出;
9.其中,強酸溶液的ph小于或等于1;待浸出物料包括三價鈷化合物和三價鎳化合物中的至少一種。
10.本發(fā)明實施例提供一種還原浸出方法的有益效果是:其采用強酸溶液和含醛基的生物質對待浸出物料進行高酸浸出,通過控制強酸溶液的ph值達到高酸浸出的目的,通過本申請中的浸出方法利用高濃度的強酸溶解部分高價金屬化合物,降低了還原劑的用量,同時該工藝路線中不會產(chǎn)生二氧化硫等污染物,符合節(jié)能環(huán)保的要求。
11.需要說明的是,發(fā)明人創(chuàng)造性地將含醛基的生物質作為浸出的還原劑,并配合高酸浸出的工藝顯著降低了還原劑的用量,使此類還原劑用于浸出工藝成為可能。本申請中的還原劑不適合于采用焦亞鈉一類的還原劑,這是由于本申請中高酸浸出的特殊工藝不適合于焦亞鈉還原。
附圖說明
12.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,應當理解,以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例,因此不應被看作是對范圍的限定,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。
13.圖1為本發(fā)明實施例提供還原浸出方法的工藝流程圖。
具體實施方式
14.為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
15.下面對本發(fā)明實施例提供的一種還原浸出方法進行具體說明。
16.請參照圖1,本發(fā)明實施例提供了一種還原浸出方法,其采用先低酸浸出再對得到的濾渣進行高酸浸出的工藝,采用含醛基的生物質進行還原,采用高低酸浸出的工藝顯著降低了還原劑用量,相對于單獨的一步浸出的工藝還原劑的用量顯著減少。
17.需要說明的是,本申請實施例中的浸出方法利用高濃度的強酸溶解部分高價金屬化合物,降低了還原劑的用量,同時該工藝路線中不會產(chǎn)生二氧化硫等污染物,符合節(jié)能環(huán)保的要求。
18.在實際操作過程中,低酸浸出后得到的濾渣是集中處理的,大概十槽處理一次。
19.本申請實施例中的還原浸出方法包括如下步驟:
20.s1、低酸浸出
21.低酸浸出是先將待處理物料和水混合之后再與強酸混合至ph達到1
?
2,反應1
?
2h后進行過濾,將過濾得到的濾液進行萃取。采用低酸浸出的工藝先將待處理物料如氫氧化鈷中間品中的二價鈷浸出,過濾得到的濾渣中主要是含有三價鈷,通過高酸浸出的過程進行浸出。
22.需要補充的是,在一些實施例中,可以不進行低酸浸出,直接進行高酸浸出的過程,則強酸浸出中的待浸出物料就可以為氫氧化鈷中間品等待處理物料。
23.具體地,待處理物料選自氫氧化鈷中間品、氫氧化鎳中間品和銅鈷氧化礦中的至少一種;優(yōu)選地,待處理物料為氫氧化鈷中間品。以上幾種物料均適合于本申請實施例中的浸出工藝,回收物料中的鈷元素、鎳元素等。
24.具體地,氫氧化鈷中間品是指粗制氫氧化鈷,主要成分是氫氧化鈷;氫氧化鎳中間品是指粗制氫氧化鎳,主要成分是氫氧化鎳;銅鈷氧化礦是指含銅鈷較高的礦物。原礦中的鈷主要成分是三氧化二鈷、氫氧化鈷。
25.進一步地,強酸一般為硫酸,其反應速率較快,適合于本申請實施例中的浸出工藝。
26.進一步地,待處理物料和水混合過程控制液固比為3
?
5:1;低酸浸出中加入強酸以及反應的過程中控制攪拌速率為10
?
50rad/min。通過進一步控制原料的用量以及反應過程的具體參數(shù)能夠進一步提升鈷等元素的浸出率。
27.在一些實施例中,也可以如高酸浸出的過程一樣加入所述含醛基的生物質并調(diào)節(jié)ph值為1
?
2,以進一步提升浸出率。
28.s2、高酸浸出
29.采用強酸溶液和含醛基的生物質對待浸出物料進行高酸浸出,其中,強酸溶液的ph小于或等于1;待浸出物料包括三價鈷化合物和三價鎳化合物中的至少一種,還可以含有高價鐵、高價錳等。若沒有低酸浸出過程則可以直接采用氫氧化鈷中間品、氫氧化鎳中間品和銅鈷氧化礦等進行高酸浸出。
30.在優(yōu)選的實施例中,高酸浸出過程是采用1.5
?
3mol/l的硫酸溶液在60
?
95℃的溫度條件下浸出2
?
4h后,加入含醛基的生物質進行還原。通過高濃度的硫酸溶液溶解一部分高價氧化物,如三價氧化鈷等,能夠顯著降低含醛基的生物質的用量。
31.需要補充的是,一般而言含醛基的生物質相對于焦亞鈉等還原劑還原性要差很多,因此其用量會很大,發(fā)明人通過含醛基的生物質配合高酸可以顯著降低含醛基的生物質的用量。
32.進一步地,含醛基的生物質選自葡萄糖、纖維素、半纖維素、脂肪、樹脂和戊多糖中的至少一種,以上幾種含醛基的生物質均適合于本發(fā)明實施例中的浸出工藝,均能夠將高價鈷還原為低價鈷,提升浸出率。
33.需要補充的是,含醛基的生物質的用量使將高價元素充分地還原,一般為過量的狀態(tài),如針對氫氧化鈷中高價氧化物還原的終點是溶液為粉紅色。
34.在一些實施例中,將高酸浸出過程中得到的浸出液作為低酸浸出過程所采用的酸料進行循環(huán)利用;對高酸浸出過程中得到的浸出渣進行水洗,然后將水洗液作為低酸浸出過程所采用的酸料進行循環(huán)利用。浸出液和水洗液中含有大量的酸,可以將其循環(huán)利用,提高原料利用率,降低工藝成本。
35.以下結合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述。
36.實施例1
37.本實施例提供一種還原浸出方法,其針對氫氧化鈷中間品(具體成分如表1)采用圖1的浸出工藝進行處理,具體步驟如下:
38.先將氫氧化鈷中間品通過水進行調(diào)漿,控制液固比為4.5:1,緩慢加入濃硫酸,控制終點ph為1.5,攪拌速度為30rad/min,反應1h后,過濾分離,所得濾液進入萃取工序,所得濾渣用2mol/l的硫酸溶液在90℃下浸出2h后,添加葡萄糖漿液進行還原至溶液變?yōu)榉奂t色,得到浸出液返回到溶解氫氧化鈷,作為下一步浸出酸。濾渣通過水洗,水洗液返回到調(diào)漿液,對得到的渣料進行化學元素分析,結果見表2。
39.表1氫氧化鈷中間品具體成分
40.元素cofemnco
3+
fe
3+
mn
4+
原料含量(%)34.680.0386.412.440.046.39
41.表2渣料的成分檢測結果
42.元素cofemn原料含量(%)0.00720.00320.0300
43.實施例2
44.本實施例提供一種還原浸出方法,其針對氫氧化鈷中間品(具體成分如表1)采用圖1的浸出工藝進行處理,具體步驟如下:
45.先將氫氧化鈷中間品通過水進行調(diào)漿,控制液固比為4.5:1,緩慢加入濃硫酸,控制終點ph為1.5,攪拌速度為30rad/min,反應1h后,過濾分離,所得濾液進入萃取工序,所得濾渣用2.5mol/l的硫酸溶液在90℃下浸出2.5h后,先添加纖維素,后加葡萄糖漿液進行還原至溶液變?yōu)榧t色,得到浸出液返回到溶解氫氧化鈷,作為下一步浸出酸。濾渣通過水洗,水洗液返回到調(diào)漿液,對得到的渣料進行化學元素分析,結果見表3。
46.表3渣料的成分檢測結果
47.元素cocufemn原料含量(%)0.00520.00120.00420.0200
48.實施例3
49.本實施例提供一種還原浸出方法,其針對氫氧化鈷中間品(具體成分如表1)采用圖1的浸出工藝進行處理,具體步驟如下:
50.將氫氧化鈷中間品用2mol/l的硫酸溶液在90℃下浸出2h后,添加葡萄糖漿液進行還原至溶液變?yōu)榧t色,過濾得到浸出液和濾渣,濾渣通過水洗,對水洗后的渣料進行化學元素分析,結果見表4。
51.表4渣料的成分檢測結果
52.元素cocufemn原料含量(%)0.00060.00080.00410.0090
53.實施例4
54.本實施例提供一種還原浸出方法,其針對氫氧化鎳中間品(具體成分如表5)采用圖1的浸出工藝進行處理,具體步驟如下:
55.先將氫氧化鎳中間品通過水進行調(diào)漿,控制液固比為4.5:1,緩慢加入濃硫酸,控制終點ph為1.5,攪拌速度為30rad/min,反應1h后,過濾分離,所得濾液進入萃取工序,所得濾渣用2mol/l的硫酸溶液在90℃下浸出2h后,添加葡萄糖漿液進行還原至溶液變?yōu)闇\綠色,得到浸出液返回到溶解氫氧化鈷,作為下一步浸出酸。濾渣通過水洗,水洗液返回到調(diào)漿液,對得到的渣料進行化學元素分析,結果見表6。
56.表5氫氧化鎳中間品具體成分
57.元素nifemnni
3+
fe
3+
mn
4+
原料含量(%)34.580.054.481.440.041.39
58.表6渣料的成分檢測結果
59.元素nifemn原料含量(%)0.00500.00220.0180
60.實施例5
61.本實施例提供一種還原浸出方法,其針對銅鈷氧化礦(具體成分如表7)采用圖1的浸出工藝進行處理,具體步驟如下:
62.先將銅鈷氧化礦通過水進行調(diào)漿,控制液固比為4.5:1,緩慢加入濃硫酸,控制終點ph為1.5,攪拌速度為30rad/min,反應1h后,過濾分離,所得濾液進入萃取工序,所得濾渣用2mol/l的硫酸溶液在90℃下浸出2h后,添加葡萄糖漿液進行還原至溶液變?yōu)榧t色,得到浸出液返回到溶解氫氧化鈷,作為下一步浸出酸。濾渣通過水洗,水洗液返回到調(diào)漿液,對得到的渣料進行化學元素分析,結果見表8。
63.表7銅鈷氧化礦具體成分
64.元素cofemnco
3+
fe
3+
mn
4+
原料含量(%)8.412.873.841.853.472.4
65.表8渣料的成分檢測結果
66.元素cofemn原料含量(%)0.00520.00430.0520
67.對比例1
68.本對比例提供一種還原浸出方法,其采用常規(guī)的還原浸出工藝,具體步驟如下:
69.先將氫氧化鈷中間品通過水進行調(diào)漿,開啟二氧化硫抽風系統(tǒng),開啟淋洗塔,配置了氫氧化鈉吸收溶液,控制液固比為4.5:1,緩慢加入濃硫酸,加入焦亞硫酸鈉進行還原,反應溫度控制在90
?
95℃,控制終點ph為1.5,所需要時間1
?
2h,攪拌速度為30rad/min,反應1h后,過濾分離,所得濾液進入萃取工序。(在高酸條件下添加焦亞鈉,焦亞鈉造成很大浪費)。
70.對比原有技術,可以減少二氧化硫抽風系統(tǒng),減少氫氧化鈉輔料消耗量,降低了控制終點時間,利用高濃度的強酸溶解部分高價金屬化合物,降低了還原劑的用量,同時該工藝路線中不會產(chǎn)生二氧化硫等污染物,同時溶液也不會殘余二氧化硫。
71.對比例2
72.本對比例提供一種還原浸出方法,與實施例1不同之處僅在于:還原劑的用量根據(jù)(四價錳+三價鐵+三價鈷/鎳)進行計算,控制其用量系數(shù)為1.05,處于略過量的狀態(tài)。結果顯示:還原不完全。
73.此外,當液固比小于2時溶液粘稠,不宜攪拌;若反應溫度低于本申請限定的溫度范圍時反應時間過長,會延長處理周期。
74.綜上,本發(fā)明提供的一種還原浸出方法,其采用強酸溶液和含醛基的生物質對待浸出物料進行高酸浸出,通過控制強酸溶液的ph值達到高酸浸出的目的,通過本申請中的浸出方法利用高濃度的強酸溶解部分高價金屬化合物,降低了還原劑的用量,同時該工藝路線中不會產(chǎn)生二氧化硫等污染物,符合節(jié)能環(huán)保的要求。
75.以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。技術特征:
1.一種還原浸出方法,其特征在于,包括采用強酸溶液和含醛基的生物質對待浸出物料進行高酸浸出;其中,所述強酸溶液的ph小于或等于1;所述待浸出物料中包括三價鈷化合物和三價鎳化合物中的至少一種。2.根據(jù)權利要求1所述還原浸出方法,其特征在于,先對待處理物料進行低酸浸出并過濾,再對得到的濾渣進行所述高酸浸出;其中,所述低酸浸出是控制加入強酸之后的ph值為1
?
2;所述待處理物料選自氫氧化鈷中間品、氫氧化鎳中間品和銅鈷氧化礦中的至少一種;優(yōu)選地,所述待處理物料為氫氧化鈷中間品;優(yōu)選地,在低酸浸出過程中,加入所述含醛基的生物質,調(diào)節(jié)ph為1
?
2。3.根據(jù)權利要求2所述還原浸出方法,其特征在于,所述低酸浸出和所述高酸浸出過程采用的強酸均為硫酸。4.根據(jù)權利要求2或3所述還原浸出方法,其特征在于,所述低酸浸出是先將所述待處理物料和水混合之后再與強酸混合至ph達到1
?
2,反應1
?
2h后進行過濾;優(yōu)選地,將所述低酸浸出中過濾得到的濾液進行萃取。5.根據(jù)權利要求4所述還原浸出方法,其特征在于,所述待處理物料和水混合過程控制液固比為3
?
5:1;優(yōu)選地,所述低酸浸出中加入強酸以及反應的過程中控制攪拌速率為10
?
50rad/min。6.根據(jù)權利要求3所述還原浸出方法,其特征在于,所述高酸浸出過程是采用硫酸溶液浸出2
?
4h后,加入所述含醛基的生物質進行還原。7.根據(jù)權利要求6所述還原浸出方法,其特征在于,所述含醛基的生物質選自葡萄糖、纖維素、半纖維素、脂肪、樹脂和戊多糖中的至少一種。8.根據(jù)權利要求6所述還原浸出方法,其特征在于,所述高酸浸出過程的反應溫度為60
?
95℃。9.根據(jù)權利要求6所述還原浸出方法,其特征在于,將所述高酸浸出過程中得到的浸出液作為所述低酸浸出過程所采用的酸料進行循環(huán)利用。10.根據(jù)權利要求6所述還原浸出方法,其特征在于,對所述高酸浸出過程中得到的浸出渣進行水洗,然后將水洗液作為所述低酸浸出過程所采用的酸料進行循環(huán)利用。
技術總結
本發(fā)明公開了一種還原浸出方法,涉及濕法冶金技術領域。還原浸出方法,包括采用強酸溶液和含醛基的生物質對待浸出物料進行高酸浸出;其中,強酸溶液的pH小于或等于1;待浸出物料中包括三價鈷化合物和三價鎳化合物中的至少一種。其采用強酸溶液和含醛基的生物質對待浸出物料進行高酸浸出,通過控制強酸溶液的pH值達到高酸浸出的目的,通過本申請中的浸出方法利用高濃度的強酸溶解部分高價金屬化合物,降低了還原劑的用量,同時該工藝路線中不會產(chǎn)生二氧化硫等污染物,符合節(jié)能環(huán)保的要求。符合節(jié)能環(huán)保的要求。符合節(jié)能環(huán)保的要求。
技術研發(fā)人員:陳權 秦汝勇 藺國盛 鄭江峰 賀劍明
受保護的技術使用者:清遠佳致
新材料研究院有限公司
技術研發(fā)日:2020.12.28
技術公布日:2021/5/18
聲明:
“還原浸出方法與流程” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)