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      含鈷渣的處理方法

      文檔序號(hào):3343977閱讀:1913來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:含鈷渣的處理方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于化工與冶金領(lǐng)域,涉及到渣的處理方法,尤其是含鈷渣的處理方法。
      背景技術(shù)
      渣是冶金和化工工業(yè)中的主要固體排放物,它至少造成三個(gè)方面的問題(1)占用土地。據(jù)估計(jì),我國(guó)僅銅鎳冶煉廠每年要產(chǎn)生近300萬(wàn)噸爐渣,還有陳年堆存積累的爐渣在1500萬(wàn)噸以上。供其堆存的渣場(chǎng)需占用大量土地。(2)污染環(huán)境。爐渣中含有重金屬和其他有毒元素,在堆存過(guò)程中受各種氣候條件的侵蝕,會(huì)逐漸溶解進(jìn)入環(huán)境,不斷污染水體和土壤。(3)浪費(fèi)資源。渣中常含有各種金屬元素,尤其冶金渣數(shù)量巨大,是金屬冶煉損失的主要形式。一些價(jià)值較高的戰(zhàn)略金屬如鈷等,在火法冶煉時(shí)相當(dāng)大的部分會(huì)進(jìn)入渣相,例如進(jìn)入閃速爐渣或轉(zhuǎn)爐渣。如不處理回收,則最終都隨棄渣損失。因此,渣的處理和利用,既有明顯的經(jīng)濟(jì)意義,又有重要的環(huán)境意義。
      現(xiàn)在工業(yè)上采用的或開發(fā)中的含鈷渣的處理方法主要有兩類(Norbert L.Piret,JOM,Vol.54,No 10,1998,p.42)一類是用各種火法冶金方法,包括直接返回熔煉或另用各種冶金爐在硫化劑和還原劑存在下單獨(dú)進(jìn)行渣的熔煉,使渣中金屬轉(zhuǎn)化為元素狀態(tài)或其硫化物,形成锍而與渣分離。這類方法一是存在二氧化硫污染問題,而且那些性質(zhì)與鐵相近的元素如鈷等容易再次進(jìn)入渣中而回收率不高,同時(shí)將得到的锍浸出提取金屬時(shí)還需再加還原劑。第二類是將爐渣硫酸化焙燒,通常用黃鐵礦、各種硫酸鹽乃至硫酸等作為硫的來(lái)源,將其中的重金屬轉(zhuǎn)化為硫酸鹽然后用熱水或弱酸浸出。這類方法同樣存在二氧化硫污染問題,而且還需焙燒爐等設(shè)備的投資。浮選法也可用于處理冶金爐渣,但它只適于回收在渣中呈硫化物存在的元素如銅和鋅等,而不能回收容易進(jìn)入鐵酸鹽或硅鐵酸鹽的元素如鈷和鎳等元素。此外,也曾試驗(yàn)過(guò)用稀硫酸直接常壓浸出(Anand S.et al.,Trans.IIM,33,1980,p.77),但需要的浸出時(shí)間長(zhǎng),金屬回收率不高,而且由于有硅膠生成,浸出礦漿難以過(guò)濾。在高壓釜中用稀硫酸氧壓浸出(Anand S.et al.,Hydrometallurgy,10,1982,p.305)雖然對(duì)浸出率有所改善,但高壓釜的使用要求相應(yīng)的設(shè)備投資,操作難度也高,此外,用高壓釜來(lái)處理含鈷品位低的渣也不經(jīng)濟(jì)。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于為了克服上述渣處理方法中存在的二氧化硫污染、金屬回收率低和形成硅膠而難于過(guò)濾等問題,提供一種能充分回收渣中的鈷、銅、鋅和鐵等有價(jià)組分的有效、經(jīng)濟(jì)且對(duì)環(huán)境友好的渣處理方法。
      本發(fā)明提供的渣的處理方法,該方法包括將渣和水混合均勻制成漿料,然后將濃硫酸加入到漿料中并混合至均勻,所得到的硫酸-水-渣混合物放置進(jìn)行熟化。
      采用本發(fā)明的方法處理渣,渣通常先磨成粉體,粒度最好小于0.15mm,使渣便于處理和利于渣與反應(yīng)物充分接觸。
      在本發(fā)明方法中,首先將渣和水混合均勻制成漿料,其中水與渣中鐵含量的質(zhì)量比為(0.2-10)∶1;然后將濃硫酸,最好是采用未稀釋過(guò)的濃硫酸,加入到上述制成的漿料中并拌和均勻,硫酸的用量為渣中每含一噸鐵加硫酸0.5-5噸。
      在此拌酸階段,硫酸-水的混合物與渣迅速發(fā)生劇烈反應(yīng),使渣中主要礦物尤其是鐵礦物和硅酸鹽分解,礦物晶格中的鈷、鎳、鋅等組分轉(zhuǎn)化成水溶性硫酸鹽。同時(shí)放出大量的熱提供反應(yīng)需要的溫度和蒸發(fā)出多余的水分,并使二氧化硅部分脫水。
      將上述得到的硫酸-水-渣的混合物保持在大約50℃至250℃之間0.5h至8h,使渣中的礦物分解更充分,以提高金屬的浸出率,同時(shí)使二氧化硅進(jìn)一步脫水,有利于浸出后的固液分離。
      采用本發(fā)明方法處理渣最后所得到的物料,可以進(jìn)一步用水或稀酸溶液浸出其中的銅、鈷、鋅、鐵等,浸出的液固比、溫度和時(shí)間隨被處理的渣的成份和性質(zhì)的不同可在很大范圍內(nèi)變動(dòng),液固比一般可在1-10,浸出溫度在20-100℃,浸出時(shí)間從10min至5h。浸出后所得到的浸出液可以用任何已知的固液分離方法使之與不溶的浸出渣分離,可供選擇的固液分離方法包括沉降、濃密和過(guò)濾,其中以硅化合物為主的浸出渣可以用作建筑材料,也可安全排放;浸出液中的銅、鈷、鎳、鋅、鐵等可以用任何已知的技術(shù)回收。
      本發(fā)明方法尤其適用于含鈷渣的處理,因?yàn)樵谙驖{料中加入濃硫酸和放置進(jìn)行熟化過(guò)程中,硫酸-水-爐渣混合物發(fā)生反應(yīng),其中的鈷、鎳、銅、鋅、鐵等金屬轉(zhuǎn)化為水溶性形式,可通過(guò)水溶液浸出而與未反應(yīng)的殘?jiān)蛛x。
      本發(fā)明提供的渣的處理方法為能充分回收渣中的鈷、銅、鎳、鋅和鐵等有價(jià)組分的有效、經(jīng)濟(jì)且對(duì)環(huán)境友好的含鈷渣處理方法,用價(jià)廉而供應(yīng)充足的化學(xué)品在簡(jiǎn)易設(shè)備中及簡(jiǎn)單操作條件下將渣中的有價(jià)組分轉(zhuǎn)化為易溶于水的形式,再用水浸出并用各種已知的技術(shù)回收。整個(gè)過(guò)程不使用造價(jià)高的設(shè)備,不產(chǎn)生妨礙過(guò)濾的膠態(tài)硅,產(chǎn)生的浸渣主要由二氧化硅組成,可以用作建筑材料。
      具體實(shí)施例方式
      下面的實(shí)施例只是用來(lái)具體地說(shuō)明本發(fā)明,本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
      實(shí)施例1一種含鈷冶金爐渣,其化學(xué)組成(重量百分比)如表1。
      表1元素 Co Cu Fe Zn SiO2Al2O3MgOS CaO含量%0.44 2.33 51.04 4.03 24.86 1.53 0.62 0.54 0.10將爐渣磨至全部通過(guò)200目標(biāo)準(zhǔn)篩,取20g磨細(xì)的爐渣置于150mL燒杯中,加入25mL水,充分?jǐn)嚢杌旌?,然后邊攪拌邊迅速加?5mL市售93%硫酸。此時(shí)立即發(fā)生劇烈反應(yīng),并伴隨大量放熱,溫度瞬間升高至沸。將此硫酸-水-渣混合物保持溫度在75℃以上6h,然后加水至液固比5∶1浸出。浸出溫度85℃,浸出時(shí)間3h。浸出后的漿料過(guò)濾,濾液和濾渣分別分析其化學(xué)組成,并據(jù)此分析結(jié)果計(jì)算浸出率如下Co 93.62%,Cu 87.23%,Zn 85.66%,F(xiàn)e 76.28%。
      實(shí)施例2一種鎳轉(zhuǎn)爐渣,其化學(xué)組成如表2。
      表2(重量百分比)元素CoNiFe CuSiO2Al2O3MgOS CaO含量% 0.89 2.05 46.33 0.40 31.02 0.90 2.21 0.28 0.37將爐渣磨至-200目≥60%,取1000g磨細(xì)的爐渣置于10000mL燒杯中,加入1000mL水,充分?jǐn)嚢杌旌?,然后邊攪拌邊加?00mL市售95%硫酸。將此硫酸-水-渣混合物保持溫度在150℃以上2h,然后加水至液固比4∶1浸出。浸出溫度85℃,浸出時(shí)間1h。浸出率分別為Co 94.43%,Ni 89.36%,Cu 82.56%,F(xiàn)e 77.68%。
      權(quán)利要求
      1.一種渣的處理方法,其特征是該方法包括將渣和水混合均勻制成漿料,然后將濃硫酸加入到漿料中并混合至均勻,所得到的硫酸-水-渣混合物放置進(jìn)行熟化。
      2.如權(quán)利要求1所述的處理方法,其特征是所述水和渣的用量為,水與渣中鐵含量的質(zhì)量比為(0.2-10)∶1。
      3.如權(quán)利要求1所述的處理方法,其特征是所述濃硫酸的用量為,硫酸與渣中鐵含量的質(zhì)量比為(0.5-5)∶1。
      4.如權(quán)利要求1所述的處理方法,其特征是所述硫酸-水-渣混合物放置進(jìn)行熟化的溫度為50℃至250℃之間。
      5.如權(quán)利要求1所述的處理方法,其特征是所述硫酸-水-渣混合物放置進(jìn)行熟化的時(shí)間為0.5h至8h。
      6.如權(quán)利要求1所述的處理方法,其特征是所述渣為含鈷的渣。
      7.如權(quán)利要求1或6所述的處理方法,其特征是所述渣是粒度不大于0.15mm的渣。
      全文摘要
      本發(fā)明屬于化工與冶金領(lǐng)域,涉及到渣的處理方法,尤其是含鈷渣的處理方法。本發(fā)明的方法包括將渣和水混合均勻制成漿料,然后將濃硫酸加入到漿料中并混合至均勻,所得到的硫酸-水-渣混合物放置進(jìn)行熟化。本發(fā)明的方法為能充分回收渣中的鈷、銅、鎳、鋅和鐵等有價(jià)組分的有效、經(jīng)濟(jì)且對(duì)環(huán)境友好的含鈷渣處理方法,用價(jià)廉而供應(yīng)充足的化學(xué)品在簡(jiǎn)易設(shè)備中及簡(jiǎn)單操作條件下將渣中的有價(jià)組分轉(zhuǎn)化為易溶于水的形式,再用水浸出并用各種已知的技術(shù)回收;整個(gè)過(guò)程不使用造價(jià)高的設(shè)備,不產(chǎn)生妨礙過(guò)濾的膠態(tài)硅,產(chǎn)生的浸渣主要由二氧化硅組成,可以用作建筑材料。
      文檔編號(hào)C22B3/08GK1510151SQ0215874
      公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
      發(fā)明者彤 鄧, 鄧彤, 凌云漢 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
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