[发明专利]一种从锰废渣中提取钴和镍的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于资源综合利用领域，涉及一种从锰废渣中提取钴和镍及综合利用有价金属的方法。

背景技术

钴、镍矿资源作为一种重要的战略资源，是制造特种钢、耐热合金、耐腐蚀合金、磁性合金和硬质合金的重要原料，常以氧化物和化合物的形式应用于航空航天、机械制造、电子仪器、石油化工和电池等行业。

钴几乎没有独立存在的矿床，主要伴生在铁、铜、镍、锰等矿物中，由于钴具有强迁移能力，在地壳中90％呈分散状态；又由于它固有的亲铁亲硫双重性，所以多以伴生金属产出，很少形成独立的或以钴为主的工业矿床。目前工业中使用的钴实际上即主要是加工铜、镍、铁等矿产时回收的副广品。近年来，从冶炼渣、废催化剂、废旧电池和工业废物等二次资源中回收钴、镍引起了研究者的关注。目前，国内开发利用的钴、锰资源主要是二次渣及含量相对较高的矿石。

根据含钴、镍原料成分的不同，钴、镍的生产工艺流程也有所不同，综合起来大致可以归为两大类：一类是火法和湿法联合工艺流程，含钴、镍原料经过高温火法预处理和初步富集后，再通过湿法提取；另一类是全湿法萃取工艺流程，含钴、镍原料先后经湿法浸出、溶液净化和萃取分离。火法的能耗高，污染严重；全湿法萃取分离多种因素不可控，操作性低，且成本高。

发明内容

为克服火法的能耗高，污染严重；全湿法萃取分离成本高等缺点。本发明以高效率、低污染、低成本，短周期的简单工艺直接从锰废渣中分离出钴、镍金属。采用低温氧化焙烧前处理，低浓度酸湿法提取，最终化学法分离提取钴、镍。Co的浸出率大于94％、Ni的浸出率大于70％；分离所得钴的纯度大于98％，镍的纯度大于97％，分离效果好。

为达到上述目的，具体通过以下技术方案来实现，其工艺流程的步骤为：

(1)氧化焙烧：矿渣经研磨后过80目筛，在空气或氧气气氛下，300-600℃下焙烧2-4h。

(2)酸浸：将第(1)步中经焙烧得到的矿渣和0.1-1.0mol/L的H₂SO₄或HCl溶液按固液比为1:1.5-1:2.5的比例混合、搅拌浸取10h，使矿渣中的锰、钴、镍、铁和镁以硫酸盐的形式进入浸出液中。

(3)氧化水解除铁：

将第(2)步中得到的浸出液与浸出渣采用抽滤或离心的方法进行固液分离，在浸出液中加入氧化剂，氧化剂和矿渣的比例为1:180-1:150，所述氧化剂为NaClO₃，H₂O₂，NaClO或Cl₂，将浸出液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入碱性溶液中和氧化时产生的H⁺，碱性物质和矿渣的比例为1:90-1:70，调整溶液的pH＝4.0-6.0，Fe³⁺在弱酸性条件下自动水解生成Fe(OH)₃沉淀，搅拌反应20-30min后加热温度大于70℃煮沸陈化Fe(OH)₃10-15min。

(4)硫化沉淀钴、镍：

将第(3)步中的Fe(OH)₃沉淀和溶液采用抽滤或离心的方法进行固液分离，在常温下向滤液中滴加硫化剂，硫化剂和矿渣的比例为1:25-1:24.6，使用H₂SO₄或HCl溶液控制溶液pH＝4.5-6.5，生成硫化钴和硫化镍沉淀，反应结束后采用抽滤或离心的固液分离方法进行固液分离，洗涤沉淀，得到硫化钴和硫化镍。

(5)酸性条件下氧化溶解硫化钴和硫化镍：

配置NaClO₃和2mol/LH₂SO₄的混合溶液，NaClO₃和矿渣的比例为1:50-1:40，硫酸的体积和矿渣的比例为1:12.5-1:10，缓慢加入第(4)步得到的硫化钴和硫化镍，反应过程中边加热边震荡，反应温度控制在80-100℃，最终得到钴、镍的硫酸盐溶液和少量的硫单质，采用抽滤或离心的固液分离方法进行固液分离，得到硫酸钴和硫酸镍盐溶液。

(6)氧化水解分离钴、镍：