低品位铜钴矿多金属的综合回收

发布时间：2020-07-11 13:57

【摘要】：有色金属资源是现代工业社会极其重要的战略物资储备。中国是目前世界上最大的有色金属生产国和消费国,中国矿产资源储量丰富,种类涵盖齐全。但由于近年来有色金属矿产资源的持续开发,高品位、易选冶金属矿产资源剧减,后备资源不足,导致有色金属原料严重依赖进口。综合回收低品位、难选冶、多金属共伴生矿产资源,探寻经济合理的工艺路线,具有重要的理论和现实意义。本文以某矿山提供的低品位铜钴矿为研究对象,针对矿样中含有的铜、钴、镍等主要有价金属元素进行分离回收,实现了铜、钴、镍的逐一分离、富集和回收,制定了一条切实可行的工艺路线。论文主要研究内容及研究成果如下:(1)系统研究了低品位铜钴矿硫酸化焙烧-酸浸过程的焙烧条件和酸浸条件对铜、钴、镍等有价金属浸出结果的影响,初步确定该铜钴矿硫酸化焙烧-酸浸最佳工艺条件。硫酸钠为铜钴矿焙烧助剂,实验研究表明:硫酸钠为焙烧助剂,其最佳添加量为6%(质量分数),与矿样固体研磨混匀,最佳焙烧温度500℃,恒温20 min;以体积分数为5%的硫酸为浸出剂,在浸出固液比S/L=1:3,恒温80℃,浸出时间150 min的条件下,铜、钴的浸出率可达到90%以上,镍浸出率可达到70%左右。以亚硫酸钠为焙烧助剂,实验探索得到:亚硫酸钠为焙烧助剂,最佳添加量为2%(质量分数),固体研磨混匀,最佳焙烧温度500℃,恒温40 min;以10%硫酸为浸出剂,在浸出固液比S/L=1:3,浸出时间250 min,温度80℃的条件下,铜、钴、镍的浸出率同样可分别达到90%、90%、70%。(2)系统研究了铜的专属萃取剂CP180对酸浸液中铜的分离回收。实验研究了CP180对酸浸液模拟液中铜萃取的最佳实验条件,确定了萃取剂浓度、振荡时间、水相酸度、振荡速率、相比、逆流萃取级数等实验参数对萃取、反萃过程的影响。实验结果表明:在室温下,p H=1.5,相比1:1,萃取时间10 min时,浓度为15%的CP180对模拟液中4.48 g/L的Cu~(2+)进行萃取,一级萃取可实现96%的萃取率;通过萃取等温线确定二级逆流萃取可实现Cu~(2+)的分离,二级萃取Cu~(2+)的萃取率可达到99.5%以上,溶液中Co~(2+)、Ni~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)等金属离子不影响Cu~(2+)的萃取;以2 mol/L硫酸为反萃剂,在相比1:1,时间4 min的条件下,一级反萃率在90%以上,二级逆流反萃率达到99%以上,实现铜与有机相的较好分离。(3)研究了新的协萃体系CP180-P507-煤油体系对铜的分离回收实验条件,以及体系中其他共存离子对铜萃取产生干扰的最大浓度,确定了反萃的最佳工艺参数。实验确定了该体系组成为15%CP180+0.03%P507+煤油。实验结果显示:该协萃体系协萃剂添加量仅为萃取剂的五百分之一;经二级逆流萃取,铜的萃取率高达99.9%以上,基本实现与Co~(2+)、Ni~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)的完全分离。干扰实验研究表明,该体系具有良好的抗干扰能力,可抵抗2.0倍的Fe~(3+)和Ni~(2+)的干扰,2.5倍Zn~(2+)的干扰以及3.0倍Co~(2+)的干扰。以2 mol/L硫酸为反萃剂,在相比(O/A)3:1,时间4 min的条件下,经三级逆流反萃取,铜的反萃率达到99.5%以上,富集了3.1倍;萃取剂可循环利用。(4)研究了P204同时回收体系中的Fe~(3+)和Zn~(2+)的实验参数,避免Fe~(3+)、Zn~(2+)对Co~(2+)、Ni~(2+)分离造成干扰;系统研究了Versatic10-Lix984-Na OH-煤油体系对Co~(2+)、Ni~(2+)分离的最佳工艺参数。实验研究表明:在有机相皂化率75%,水相p H=2.5,Versatic 10浓度为10%,相比1:1,萃取时间10 min的条件下,Versatic10可基本完全萃取镍、钴;实验研究确定复配体系10%Versatic10-1%Lix984-Na OH-煤油体系成功地在反萃阶段实现钴镍分离;在反萃剂1 mol/L H2SO4,反萃时间50 s,相比2:1的条件下,钴可实现95%以上的回收率,且溶液中的钴浓度富集了两倍左右,镍仅有少量进入溶液。本阶段实现镍、钴分离。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF81

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