[发明专利]一种含钴稀有合金的浸出处理工艺

说明书

技术领域

本发明系一种含钴稀有合金的浸出处理工艺，属于有色金属的火法---湿法联合冶炼技术领域。

背景技术

本发明所说的稀有合金是一种主要含钴、铜、铁和硅元素的合金。该种合金中的各种元素含量范围大致为(％)：Co5-60；Cu10-60；Fe20-60；Si5-15，它是由非洲的一种氧化矿，经高温还原熔炼后，用水淬而成粒度为1-30毫米不规则的颗粒。经对成份为(％)：Co34.39；Cu13.08；Fe28.50；Si7.54的物相分析，该种合金存在三种基本的物相：未合金化的金属铜、合金化的合金相中又有两种合金。

该合金X射线衍射谱图见图1。由图1可见，衍射谱线少、简单，1.9876埃的最强衍射线是铁基合金衍射花样的重要特征，由于无标准的Si-Fe-Co合金衍射数据可供比照，谱线与Cu-Fe合金(Fe₄Cu₃)、Co-Si合金(CoSi，Co₂Si，CoSi₂，Co₂Si₃)以及Cu-Si合金(Cu₅Si，Cu₄Si)等都不尽相同，只与Fe₃Si接近，所以只能标识为Fe-Si合金。此外，原料中还存在一定量的金属铜相。经显微镜分析证实，该部分铜多为被包裹进合金相中的细粒金属铜。

粉料中各物相的特征见图2和图3。图2中A为白色的合金相集合体放大图，该集合体内部尚有两种合金相和细粒金属铜，Cu表示金属铜。

进一步由显微镜分析，由图3可见，合金相A多为金属铜所包裹。

综上所述，该合金原料实际上是一种成分相当复杂的多元合金，这种主要含Si-Fe-Co的合金本身很可能就是抗酸的。

由于钴在中国的大陆上非常稀少，而它的应用范围又很广泛，因此，该种合金成为提炼钴的一种重要原料。该种合金没有直接应用的价值，只有将其中的钴和铜提炼分离出来，才能体现其应用价值。

目前，国内有两种将该种合金分离提取钴和铜的工艺。

一种是将该种合金直接浸泡于一定浓度的无机酸中，数十小时(72小时或更长)后抽取浸泡液，再注入无机酸浸泡数十小时后抽取浸泡液，如此多次反复进行，直至钴和铜不再被浸出止。多次抽取的浸泡液送后续萃取提取钴和铜。该工艺虽然简单，但在生产实践中存在如下缺点：(1)生产效率低，生产周期长，往往需要十多天完成一个浸出过程；(2)浸泡液酸度过高，使后续过程的提取增加难度和生产成本；(3)钴和铜浸出率不高，一个浸出过程的浸出率不到90％，浸出渣需要再处理回收。(4)浸出过程原料占用生产资金量大，因为原料占总生产成本的75％。

另一种是将该种合金用多段机械破磨至细粉状，再注入后一段浸出液和无机酸在搅拌槽中浸出，经数小时后分离出浸出液，浸出渣再注入第二段浸出液和无机酸在搅拌槽中浸出，经数小时后分离出浸出液，浸出渣再注入混合无机酸在搅拌槽中浸出，经数小时后分离出浸出液，如此经三段逆流浸出，浸出渣可以达到废弃要求，浸出率达到96％，三段浸出液送后续萃取提取钴和铜。与前种工艺比较，浸出过程生产效率大大提高；浸出液酸度得到控制；浸出率大大提高，浸出渣可以废弃；生产资金周转加快。但也存在两个缺点：一是机械破磨过程效率低。由于该种合金成份变化范围大，具有很大的韧性与延展性，破碎机械难以将它破磨至细粉状。二是浸出过程仍然较长。

中国发明专利200610032051.8提出了“一种从铜钴铁合金中浸出铜钴铁的方法”，该工艺要将高压气体或水雾化的合金粉末与助溶剂混合进行热处理，破碎。增加了工序。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提出一种含钴稀有合金的浸出处理工艺，以克服现有工艺的不足，缩短工艺过程，提高生产效率，提高钴和铜的浸出率。

为了解决上述问题，本发明的基本构思是：为保证浸出过程动力学条件和不同元素浸出过程中不同的热力学条件，首先解决该稀有合金的制粉问题，动力学要求参与固液反应的固相物质的比表面积要大，即粒度要小，通常要通过100目以上的筛析粒度，才能保证有较快的反应速度。解决制粉问题，要改变多段机械破磨制粉的方式，因为对具韧性又具延展性的物料，这种方式是无济于事的。由该稀有合金的金相分析和主要元素的性质及浸出热力学知道：钴、铁、铜金属是有选择性的溶解于某种有机酸中的，并且溶解顺序的先后也会因元素不同的氧化还原电位，导至溶解物重新被还原为金属。因此，本发明使用混合有机酸，控制过程中溶液的氧化还原电位，使有价金属钴和铜最大可能的被溶解。

实现本发明的技术方案为：