一種選擇性浸出轉爐吹煉渣中鈷、鎳和銅的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種選擇性浸出轉爐吹煉渣中鈷、鎳和銅的方法，屬于濕法技術領域。
【背景技術】
[0002]鎳、鈷是重要的戰略儲備資源，鎳被稱為“鋼鐵工業的維生素”，廣泛應用于不銹鋼、電鍍、電池、合金等行業；鈷是制造高溫合金、硬質合金、磁性合金和含鈷化合物的重要原料，廣泛應用于電子、化學、航天航空、陶瓷等工業。但是，我國屬鎳鈷資源貧乏的國家。特別是鈷資源更加匱乏，單一的鈷礦床極少，多伴生于銅鎳鐵等礦床中，品位較低(平均0.02%左右)，目前主要從銅、鎳冶煉系統轉爐渣及鈷渣中提取。鎳火法冶煉產生的廢渣不同程度含有鈷、鎳，且吹煉低鎳锍過程中鈷的損失高達60%以上。然而，我國鎳冶煉廢渣的利用率不高，大多露天堆存，不僅給環境帶來了危害，同時也造成了有價金屬的損失。
[0003]鎳轉爐吹煉渣含有鐵橄欖石、尖晶石、磁鐵礦等主要礦物成分。鐵主要以鐵橄欖石、磁鐵礦形式存在，鈷、鎳除少量以硫化物形式機械夾帶外，主要以化學溶解的形式損失在渣中，取代鐵橄欖石和磁鐵礦中的Fe'以類質同象的形式存在。因組成和結構復雜，且含有大量的鐵橄欖石，轉爐渣中鈷的含量相對較低，又因鈷、鎳與鐵的性質相似，渣中鈷鎳等資源的回收利用極其困難。
[0004]用硫酸在常壓下直接浸出轉爐渣，雖可通過控制浸出條件將渣中的大部分鈷、鎳和少部分的銅浸出，但硫酸的耗量巨大，且渣中的鐵和硅皆會大量溶出，浸出液的過濾和除雜作業難于實施。將轉爐渣氧化或者還原焙燒預處理后再用酸浸出，不但酸耗大、鐵浸出率高，且焙燒過程能耗高，不可避免的也會產生二氧化硫氣體。浸出過程中使用雙氧水、重鉻酸鉀以及氯酸鈉等強氧化劑將浸出液中的低價鐵氧化為高價鐵后，水解沉淀進入浸出殘渣，雖可在一定程度上降低浸出液中鐵的含量，但酸耗高和硅進入溶液的現象仍然存在，液固分離困難以及浸出液中鈷鎳與鐵難于有效分離的問題并未得到根本解決，而且浸出率不高，氧化劑的加入增大了處理成本。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種選擇性浸出轉爐吹煉渣中鈷、鎳和銅的方法。本方法通過加入濃硫酸與轉爐吹煉渣酸解熟化、通入氧氣高壓水浸，使結構和組成復雜的轉爐吹煉渣中的鈷、鎳和銅高效浸出，而渣中的鐵和硅僅有少量浸出，從而實現選擇性高效浸出鈷、鎳和銅的目的，本發明通過以下技術方案實現。
[0006]一種選擇性浸出轉爐吹煉渣中鈷、鎳和銅的方法，其具體步驟如下:
(1)將轉爐吹煉渣破碎至85%以上的粒度小于0.075mm，將破碎后的轉爐吹煉渣按照質量比為100:20~50加入濃硫酸充分混合，然后按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100:50~80加水在80~100°C條件下進行酸解熟化1.0-5.0h得到熟化物料；
(2)將步驟(I)得到的熟化物料按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100=300-700加入水并加熱至溫度為150~250°C，然后在通入氧含量為90wt%以上的工業氧氣、氧分壓為400~800kPa條件下高壓浸出0.5-3.0h，浸出結束后，停止加熱通入冷卻水使溶液冷卻至溫度低于60°C，卸壓后取出礦漿進行固液分離和洗滌，得到鎳、鈷和銅含量都低于0.05wt%的濾餅以及鐵和硅含量都低于1.0g/L的浸出液。
[0007]所述步驟(I)中轉爐吹煉渣為鎳轉爐吹煉渣，包括以下質量百分比組分:鎳0.8%~1.5%、鈷 0.3%~1.0%、銅 0.5%~1.5%、鐵 40%~50%、石圭 10%~15% 和硫 0.4%~1.5%。
[0008]所述步驟(I)中濃硫酸濃度為70wt%~98wt%。
[0009]本發明的有益效果是:(I)該方法能夠將鎳轉爐吹煉渣中98%以上的鈷、鎳和銅浸出出來，而鐵的浸出率低于1.0%，硅的浸出率低于2% ; (2)該方法浸出鎳轉爐吹煉渣所得到礦漿固液分離容易，過濾速率達到400L/m2 -h以上；(3)該方法浸出鎳轉爐吹煉渣所得到礦漿固液分離得到的濾液，濾液容易凈化，且凈化負荷小；(4)氧氣加壓浸出過程中酸度低，對設備腐蝕小，操作條件溫和，易于實現產業化。
【具體實施方式】
[0010]下面結合【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0011]實施例1
該選擇性浸出轉爐吹煉渣中鈷、鎳和銅的方法，其具體步驟如下:
(1)將10g轉爐吹煉渣破碎至85%以上的粒度小于0.075mm，將破碎后的轉爐吹煉渣按照質量比為100:20加入濃硫酸充分混合，然后按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100:80加水在80°C條件下進行酸解熟化3.0h得到熟化物料；其中轉爐吹煉渣為鎳轉爐吹煉渣，包括以下質量百分比組分:鎳1.35%、鈷0.85%、銅0.98%、鐵48.7%、硅12.5%和硫0.82% ;步驟
(I)中濃硫酸濃度為98wt% ；
(2)將步驟(I)得到的熟化物料按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100:300加入水并加熱至溫度為180°C，然后在通入氧含量為90wt%以上的工業氧氣、氧分壓為500kPa條件下高壓浸出0.5h，浸出結束后，停止加熱通入冷卻水使溶液冷卻至溫度為50°C，卸壓后取出礦漿進行固液分離，過濾速率達到422L/m2.h，用50mL的90°C的熱水分三次洗滌濾餅，得到430mL濾液，濾餅置于干燥箱中與120°C下干燥2h，得到重量為103.0g的浸出渣，浸出渣中鎳、鈷和銅的重量含量分別為0.015wt%,0.016wt%，和0.018wt%的濾餅，及鐵和硅含量分別為0.5g/L和0.3g/L的浸出液，鈷、鎳和銅的浸出率分別為98.1%，98.9%和98.1%，鐵和硅的浸出率分別為0.45%和1.0%。
[0012]實施例2
該選擇性浸出轉爐吹煉渣中鈷、鎳和銅的方法，其具體步驟如下:
(1)將10g轉爐吹煉渣破碎至85%以上的粒度小于0.075mm，將破碎后的轉爐吹煉渣按照質量比為100:25加入濃硫酸充分混合，然后按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100:50加水在85°C條件下進行酸解熟化1.0h得到熟化物料；其中轉爐吹煉渣為鎳轉爐吹煉渣，包括以下質量百分比組分:鎳1.35%、鈷0.85%、銅0.98%、鐵48.7%、硅12.5%和硫0.82% ;步驟Cl)中濃硫酸濃度為93wt% ；
(2)將步驟(I)得到的熟化物料按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100:400加入水并加熱至溫度為250°C，然后在通入氧含量為90wt%以上的工業氧氣、氧分壓為400kPa條件下高壓浸出1.0h，浸出結束后，停止加熱通入冷卻水使溶液冷卻至溫度為55°C，卸壓后取出礦漿進行固液分離，過濾速率達到436L/m2.h，用50mL的80°C的熱水分三次洗滌濾餅，得到495mL濾液，濾餅置于干燥箱中與120°C下干燥2h，得到重量為103.6g的浸出渣，浸出渣中鎳、鈷和銅的重量含量分別為0.012wt%,0.015wt%，和0.015wt%的濾餅，及鐵和硅含量分別為0.4g/L和0.25g/L的浸出液，鈷、鎳和銅的浸出率分別為98.2%, 99.1%和98.4%，鐵和硅的浸出率分別為0.40%和0.98%ο
[0013]實施例3
該選擇性浸出轉爐吹煉渣中鈷、鎳和銅的方法，其具體步驟如下:
(1)將10g轉爐吹煉渣破碎至85%以上的粒度小于0.075mm，將破碎后的轉爐吹煉渣按照質量比為100:50加入濃硫酸充分混合，然后按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100:60加水在80°C條件下進行酸解熟化5.0h得到熟化物料；其中轉爐吹煉渣為鎳轉爐吹煉渣，包括以下質量百分比組分:鎳1.35%、鈷0.85%、銅0.98%、鐵48.7%、硅12.5%和硫0.82% ;步驟
(I)中濃硫酸濃度為70wt% ;
(2)將步驟(I)得到的熟化物料按照轉爐吹煉渣與水的質量比為100:700加入水并加熱至溫度為200°C，然后在通入氧含量為98wt%的工業氧氣、氧分壓為600kPa條件下高壓浸出2.0h，浸出結束后，停止加熱通入冷卻水使溶液冷卻至溫度為50°C，卸壓后取出礦漿進行固液分離，過濾速率達到420L/m2.h，用50mL的90°C的熱水分三次洗滌濾餅，得到760mL濾液，濾餅置于干燥箱中與120°C下干燥2h，得到重量為104.0g的浸出渣，浸出渣中鎳、鈷和銅的重量含量分別為0.012wt%,0.015wt%，和0.013wt%的濾餅，及鐵和硅含量分別為0.4g/L和0.3g/L的浸出液，鈷、鎳和銅的浸出率分別為98.2%，99.1%和98.6%，鐵和硅的浸出率分別為0.62%和1.8%ο
[0014]實施例4