趙思佳,肖 超,劉景槐
(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410100)
某氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗研究
趙思佳,肖 超,劉景槐
(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410100)
采用硫酸為浸出劑,對氧化銅鈷礦浸出工藝進行了研究。試驗結果表明:硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,氧化銅鈷礦粒度磨樣-74μm占87%,浸出溫度80℃,浸出時間2 h,浸出液固比L/S=2∶1;銅浸出率為89.26%,鈷浸出率為78.69%。
氧化銅鈷礦;銅;鈷;浸出
銅的礦物主要有原生硫化銅礦物和次生氧化銅礦物。工業上可應用的銅礦中,銅的最低含量已由2%~3%降至0.4%~0.5%[1]。鈷在礦床中常呈砷化、硫化、氧化鈷礦物,鈷礦石最低含鈷量為0.02%~0.1%,一般為0.1%~0.5%[2]。隨著銅、鈷礦物開采的不斷進行,高品位、易處理銅礦與鈷礦資源的日益減少,人們開始重視氧化銅、氧化鈷礦的開發利用,采用濕法處理氧化銅礦、氧化鈷礦。氧化銅鈷礦一般采用浮選工藝回收,先浮選硫化礦,后浮選氧化礦,氧化礦采用異步浮選工藝。如果氧化銅礦中有益銅礦物嵌布粒度極細成浸染狀,提高磨礦細度也達不到單體解離[3]。某氧化銅鈷礦氧化率較高、硅孔雀石、結合氧化銅含量高,銅礦物呈極細粒嵌布,屬于難選氧化銅鈷礦石。本文通過實驗室攪拌浸出試驗,采用硫酸為浸出劑,分別考察了硫酸加入量、浸出溫度、磨礦粒度、浸出時間、液固比等對某氧化銅鈷礦中銅、鈷浸出的影響,并獲得了最佳浸出工藝條件。
試驗礦樣來自國外某氧化銅鈷礦,原礦含銅為2.41%左右,鈷為0.18%左右。礦石特點:(1)銅氧化率在60%左右,鈷氧化率在75%左右;(2)某氧化銅鈷礦中,銅主要以自由氧化銅、硅孔雀石、結合氧化銅以及少量的次生硫化銅、原生硫化銅的形式存在。鈷主要以氧化鈷以及少量的硫化鈷、碳酸鈷的形式存在。
某氧化銅鈷礦的多元素分析結果見表1。
表1 某氧化銅鈷礦化學多元素分析結果%
由表1的分析結果可知,該氧化銅鈷礦中有價元素是銅和鈷,其中銅含量為2.41%,鈷含量為0.18%,其它金屬沒有回收價值;二氧化硅的含量達64.24%,酸性浸出時不利于液固快速分離;鐵、氧化鈣的含量較低,但是氧化銅鈷礦中氧化鎂、氧化鋁的含量較高,這可能也是氧化銅鈷礦硫酸浸出硫酸消耗較多的原因。
某氧化銅鈷礦的浸出在燒杯中進行,用熱電偶控溫的增力電動攪拌機進行加熱攪拌反應,達到預定的浸出時間后,用真空泵進行抽濾,渣樣烘干稱重后送分析,并計算銅、鈷的浸出率。
3.1 硫酸加入量對銅、鈷浸出率的影響
固定條件:氧化銅鈷礦200 g(-74μm占46.65%),液固比2∶1,浸出溫度80℃,浸出時間2 h。硫酸的加入量以氧化銅鈷礦質量為基準計算。
硫酸加入量對銅、鈷浸出率的影響如圖1所示。
圖1 硫酸加入量對銅、鈷浸出率的影響
由圖1可知,硫酸浸出氧化銅鈷礦時,硫酸加入量對氧化銅鈷礦中銅、鈷的浸出率影響較大。銅和鈷的浸出率都隨著硫酸加入量的增加而增加。當硫酸的用量為25 g時,即硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%時,銅的渣計浸出率為89.65%,鈷渣計浸出率為49.36%。隨著硫酸加入量的增加,銅、鈷的浸出率增加較為緩慢。綜合銅、鈷的回收以及經濟因素,氧化銅鈷礦的硫酸浸出試驗硫酸的加入量選取氧化銅鈷礦質量的12.5%。
3.2 浸出溫度對銅、鈷浸出率的影響
固定條件:氧化銅鈷礦200 g(-74μm占46.65%),硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,液固比2∶1,浸出時間2 h。
浸出溫度對銅、鈷浸出率的影響如圖2所示。
圖2 浸出溫度對銅、鈷浸出率的影響
由圖2可知,硫酸浸出氧化銅鈷礦時,浸出溫度對該氧化銅鈷礦中銅、鈷的浸出率影響很大。當浸出溫度小于80℃時,隨著浸出溫度的增加,銅鈷礦中銅、鈷的浸出率顯著增加;當浸出溫度為80℃時,銅鈷礦中銅的渣計浸出率達到了89.56%,鈷的浸出率達到了50.35%;進一步升高浸出溫度,銅鈷礦中銅、鈷的浸出率基本保持不變。因此,從節能減耗考慮,氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗浸出溫度選擇為80℃。
3.3 磨礦粒度對銅、鈷浸出率的影響
固定條件:氧化銅鈷礦200 g,硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,液固比2∶1,浸出溫度80℃,浸出時間2 h。
磨礦粒度對銅、鈷浸出率的影響如圖3所示。
圖3 磨礦粒度對銅、鈷浸出率的影響
由圖3可知,硫酸浸出氧化銅鈷礦時,磨礦粒度對該氧化銅鈷礦中銅的浸出率影響較小,而磨礦粒度對鈷的浸出率影響較大,這可能與銅鈷礦中鈷的存賦形式有關。為了綜合回收氧化銅鈷礦中的銅、鈷,氧化銅鈷礦的硫酸浸出試驗磨礦粒度以-74μm占87%以上為宜。但當磨礦粒度-74μm占87%以上時液固分離速度較慢。
3.4 浸出時間對銅、鈷浸出率的影響
固定條件:氧化銅鈷礦200 g(-74μm占87%),硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,液固比2∶1,浸出溫度為80℃。
浸出時間對銅、鈷浸出率的影響如圖4所示。
圖4 浸出時間對銅、鈷浸出率的影響
由圖4可知,硫酸浸出氧化銅鈷礦時,浸出時間對氧化銅鈷礦中銅的浸出率影響較小,對氧化銅鈷礦中鈷的浸出影響大。浸出0.5 h,銅的渣計浸出率可達87.45%,鈷的渣計浸出率可以達到40.48%;浸出2 h,銅的渣計浸出率可達89.46%,鈷的渣計浸出率可以達到79.18%,進一步延長浸出時間,氧化銅鈷礦中銅、鈷的浸出率基本保持不變。因此考慮到生產實際,氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗中浸出時間以2 h為宜。
3.5 液固比對銅、鈷浸出率的影響
固定條件:氧化銅鈷礦200 g(-74μm占87%),硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,將硫酸溶于一定量的水溶液后加礦浸出,浸出溫度80℃,浸出時間2 h。
不同液固比對銅、鈷浸出率的影響如圖5所示。
圖5 液固比對銅、鈷浸出率的影響
由圖5可知,硫酸浸出氧化銅鈷礦時,液固比對氧化銅鈷礦中銅、鈷的浸出率影響較小,考慮到生產實際,氧化銅鈷礦的硫酸浸出試驗液固比以2∶1為宜。
3.6 氧化劑添加量對銅、鈷浸出率的影響
固定條件:氧化銅鈷礦200 g(含銅2.01%,-74 μm占87%),硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,液固比2∶1,浸出溫度為室溫(10℃),浸出時間2 h。氧化劑選擇氯酸鈉。
氧化劑加入量對銅、鈷浸出率的影響如圖6所示。
由圖6可知,硫酸浸出氧化銅鈷礦時,氧化劑氯酸鈉對氧化銅鈷礦中銅、鈷的浸出率影響不大。因此,氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗中選擇不添加氧化劑。
圖6 氧化劑加入量對銅、鈷浸出率的影響
3.7 最佳工藝條件確定及驗證
根據以上條件試驗可以得出,氧化銅鈷礦硫酸浸出的最佳工藝條件為:硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,浸出溫度80℃,氧化銅鈷礦粒度為磨樣至-74μm占87%,浸出時間2 h,浸出液固比L/S=2∶1。
在上述最佳條件下進行原礦1 kg驗證試驗,得出浸出渣892.19 g,渣含銅0.29%,渣計銅浸出率89.26%;渣含鈷0.043%,渣計鈷浸出率78.69%。
1.影響銅、鈷浸出率的主要因素是硫酸加入量、浸出溫度、磨礦粒度、浸出時間。
2.氧化銅鈷礦硫酸浸出最佳工藝條件:硫酸加入量為氧化銅鈷礦質量的12.5%,浸出溫度80℃,氧化銅鈷礦粒度為磨樣至-74μm占87%,浸出時間2 h,浸出液固比L/S=2∶1。在此條件下,銅的浸出率可達89.26%,鈷的浸出率可達78.69%。
[1] 彭容秋,任鴻九,張訓鵬,等.銅冶金[M].長沙:中南大學出版社,2004.5.
[2] 樂頌光,夏忠讓,呂證華,等.鈷冶金[M].北京:冶金工業出版社,1987.26.
[3] 胡紹彬.關于湯丹難選氧化銅礦浮選過程中連生體的浮選問題[J].云南冶金,1999,(1):25-27.
Study on Sulfuric Acid Leaching of Oxide Copper-cobalt Ore
ZHAO Si-jia,XIAO Chao,LIU Jing-huai
(Hunan Research Institute of NonferrousMetals,Changsha 410100,China)
An oxide copper-cobalt ore was leached with sulfuric acid.The results show that copper leaching rate is 89.26%and cobalt leaching rate is 78.69%under the conditions including addition H2SO4of 25 g for 200 g oxide copper-cobalt ore,fine grain of oxide copper-cobalt ore at least-200 mesh amounts to 87%,leaching temperature of 80℃and leaching time of 2 h,liquid-solid ratio of 2∶1.
oxide copper-cobalt ore;copper;cobalt;leaching
TF811
:A
:1003-5540(2014)04-0036-03
2014-05-12
趙思佳(1983-),男,碩士,助理工程師,主要從事重金屬冶金以及低品位、難處理金礦堆浸技術研究。