某氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗(yàn)研究

趙思佳，肖 超，劉景槐

（湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100）

某氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗(yàn)研究

趙思佳，肖 超，劉景槐

（湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100）

采用硫酸為浸出劑，對(duì)氧化銅鈷礦浸出工藝進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：硫酸加入量為氧化銅鈷礦質(zhì)量的12.5%，氧化銅鈷礦粒度磨樣－74μm占87%，浸出溫度80℃，浸出時(shí)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(yè)上可應(yīng)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(kāi)采的不斷進(jìn)行，高品位、易處理銅礦與鈷礦資源的日益減少，人們開(kāi)始重視氧化銅、氧化鈷礦的開(kāi)發(fā)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(xì)成浸染狀，提高磨礦細(xì)度也達(dá)不到單體解離［3］。某氧化銅鈷礦氧化率較高、硅孔雀石、結(jié)合氧化銅含量高，銅礦物呈極細(xì)粒嵌布，屬于難選氧化銅鈷礦石。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室攪拌浸出試驗(yàn)，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(shí)間、液固比等對(duì)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。

1 礦石的性質(zhì)研究

試驗(yàn)礦樣來(lái)自國(guó)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(diǎn)：（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(jié)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(jié)果見(jiàn)表1。

表1 某氧化銅鈷礦化學(xué)多元素分析結(jié)果%

由表1的分析結(jié)果可知，該氧化銅鈷礦中有價(jià)元素是銅和鈷，其中銅含量為2.41%，鈷含量為0.18%，其它金屬?zèng)]有回收價(jià)值；二氧化硅的含量達(dá)64.24%，酸性浸出時(shí)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。

2 試驗(yàn)方法

某氧化銅鈷礦的浸出在燒杯中進(jìn)行，用熱電偶控溫的增力電動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行加熱攪拌反應(yīng)，達(dá)到預(yù)定的浸出時(shí)間后，用真空泵進(jìn)行抽濾，渣樣烘干稱(chēng)重后送分析，并計(jì)算銅、鈷的浸出率。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 硫酸加入量對(duì)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(shí)間2 h。硫酸的加入量以氧化銅鈷礦質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)算。

硫酸加入量對(duì)銅、鈷浸出率的影響如圖1所示。

圖1 硫酸加入量對(duì)銅、鈷浸出率的影響

由圖1可知，硫酸浸出氧化銅鈷礦時(shí)，硫酸加入量對(duì)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(dāng)硫酸的用量為25 g時(shí)，即硫酸加入量為氧化銅鈷礦質(zhì)量的12.5%時(shí)，銅的渣計(jì)浸出率為89.65%，鈷渣計(jì)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(jīng)濟(jì)因素，氧化銅鈷礦的硫酸浸出試驗(yàn)硫酸的加入量選取氧化銅鈷礦質(zhì)量的12.5%。

3.2 浸出溫度對(duì)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(zhì)量的12.5%，液固比2∶1，浸出時(shí)間2 h。

浸出溫度對(duì)銅、鈷浸出率的影響如圖2所示。

圖2 浸出溫度對(duì)銅、鈷浸出率的影響

由圖2可知，硫酸浸出氧化銅鈷礦時(shí)，浸出溫度對(duì)該氧化銅鈷礦中銅、鈷的浸出率影響很大。當(dāng)浸出溫度小于80℃時(shí)，隨著浸出溫度的增加，銅鈷礦中銅、鈷的浸出率顯著增加；當(dāng)浸出溫度為80℃時(shí)，銅鈷礦中銅的渣計(jì)浸出率達(dá)到了89.56%，鈷的浸出率達(dá)到了50.35%；進(jìn)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(jié)能減耗考慮，氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗(yàn)浸出溫度選擇為80℃。

3.3 磨礦粒度對(duì)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(zhì)量的12.5%，液固比2∶1，浸出溫度80℃，浸出時(shí)間2 h。

磨礦粒度對(duì)銅、鈷浸出率的影響如圖3所示。

圖3 磨礦粒度對(duì)銅、鈷浸出率的影響

由圖3可知，硫酸浸出氧化銅鈷礦時(shí)，磨礦粒度對(duì)該氧化銅鈷礦中銅的浸出率影響較小，而磨礦粒度對(duì)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(guān)。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(yàn)?zāi)サV粒度以－74μm占87%以上為宜。但當(dāng)磨礦粒度－74μm占87%以上時(shí)液固分離速度較慢。

3.4 浸出時(shí)間對(duì)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(zhì)量的12.5%，液固比2∶1，浸出溫度為80℃。

浸出時(shí)間對(duì)銅、鈷浸出率的影響如圖4所示。

圖4 浸出時(shí)間對(duì)銅、鈷浸出率的影響

由圖4可知，硫酸浸出氧化銅鈷礦時(shí)，浸出時(shí)間對(duì)氧化銅鈷礦中銅的浸出率影響較小，對(duì)氧化銅鈷礦中鈷的浸出影響大。浸出0.5 h，銅的渣計(jì)浸出率可達(dá)87.45%，鈷的渣計(jì)浸出率可以達(dá)到40.48%；浸出2 h，銅的渣計(jì)浸出率可達(dá)89.46%，鈷的渣計(jì)浸出率可以達(dá)到79.18%，進(jìn)一步延長(zhǎng)浸出時(shí)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(chǎn)實(shí)際，氧化銅鈷礦硫酸浸出試驗(yàn)中浸出時(shí)間以2 h為宜。

3.5 液固比對(duì)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(zhì)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(shí)間2 h。

不同液固比對(duì)銅、鈷浸出率的影響如圖5所示。

圖5 液固比對(duì)銅、鈷浸出率的影響

由圖5可知，硫酸浸出氧化銅鈷礦時(shí)，液固比對(duì)氧化銅鈷礦中銅、鈷的浸出率影響較小，考慮到生產(chǎn)實(shí)際，氧化銅鈷礦的硫酸浸出試驗(yàn)液固比以2∶1為宜。

3.6 氧化劑添加量對(duì)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(zhì)量的12.5%，液固比2∶1，浸出溫度為室溫（10℃），浸出時(shí)間2 h。氧化劑選擇氯酸鈉。

氧化劑加入量對(duì)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(shí)，氧化劑氯酸鈉對(duì)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(yàn)中選擇不添加氧化劑。

圖6 氧化劑加入量對(duì)銅、鈷浸出率的影響

3.7 最佳工藝條件確定及驗(yàn)證

根據(jù)以上條件試驗(yàn)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(zhì)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(shí)間2 h，浸出液固比L／S＝2∶1。

在上述最佳條件下進(jìn)行原礦1 kg驗(yàn)證試驗(yàn)，得出浸出渣892.19 g，渣含銅0.29%，渣計(jì)銅浸出率89.26%；渣含鈷0.043%，渣計(jì)鈷浸出率78.69%。

4 結(jié) 論

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(shí)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(zhì)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(shí)間2 h，浸出液固比L／S＝2∶1。在此條件下，銅的浸出率可達(dá)89.26%，鈷的浸出率可達(dá)78.69%。

［1］ 彭容秋，任鴻九，張訓(xùn)鵬，等.銅冶金［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2004.5.

［2］ 樂(lè)頌光，夏忠讓?zhuān)瑓巫C華，等.鈷冶金［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1987.26.

［3］ 胡紹彬.關(guān)于湯丹難選氧化銅礦浮選過(guò)程中連生體的浮選問(wèn)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(shù)研究。