铁渣中有价金属钴的综合回收利用

铁渣中有价金属钻的综合回收利用曾辉【摘要】本文分析了铁渣含钻高的原因，通过铁渣酸性洗涤，调整洗涤级数、pH值、温度、洗酸比等技术条件，可以降低铁渣含钻，提高金属直收率.【期刊名称】《有色冶金节能》【年(卷)，期】2015(031)006【总页数】4页(P47-50)【关键词】铁渣洗涤;含钻铁渣;回收利用【作者】曾辉【作者单位】金川集团公司，甘肃金昌737104【正文语种】中文【中图分类】X758除铁是湿法冶炼过程中一道很关键的工序。目前沉淀除铁方法有黄钠铁矶法、针铁矿法和赤铁矿法。黄钠铁矶除铁工艺流程短、投资费用低、操作简单，是世界应用最广泛的除铁工艺［1］。本厂钻生产除铁过程采用黄钠铁矶法。随着钻产品产能快速增长，夕卜购原料数量大，钻品位下降，杂质Fe、Cu、Mn的含量增加，其中铁含量升高最为明显，铁渣产出量大幅增加，渣含钻升高，铁渣成分和渣含钻见表1、表2。从上述结果可以看到，铁渣含钻2.5%~3.5%，目前这部分钻随铁渣返回火法系统处理，钻损失严重，回收率低。原料中杂质铁含量的升高，造成除铁过程反应时间长，除铁负担加重，渣量增大、渣含钻升高，钻的回收率降低。铁渣含钻高的原因主要有以下几点：向溶液内加入碳酸钠时，少量钻可能以碳酸钻的形式被沉淀到铁渣中。溶液钻离子浓度较高，过滤时形成的溶液夹杂。⑶共沉淀［2］。由于表面吸附作用，铁渣沉淀表面的离子电荷未达到平衡，它们的残余电荷吸引了溶液中带相反电荷的离子。另外，由于钻离子浓度较高，容易被吸附共沉淀。⑷孪晶包裹［2］。铁渣晶体在成长过程中，形成孪晶，并且由于速度较快，将一部分钻离子包裹在内。⑸类质同相［2］。在部分黄钠铁矶晶体的内部结构中，本来完全由铁占据的位置、部分地由钻所占据，即少量的Na2Fe6(SO4)4(OH)12被Na2Co6(SO4)4(OH)12取代，共同形成均匀的、单一相的混合晶体。理论上，除以类质同相形式存在于晶体内部的钻外，其余形式存在的钻均可以通过合理的工艺洗脱下来。分析表明铁渣内以类质同相形式存在的钻量仅占0.02%左右，也就是说，铁渣中99%的钻可以洗脱。因此铁渣综合回收利用有价金属钻，就是采用简单、有效、经济的铁渣洗涤工艺，控制合适工艺条件，通过酸性洗涤打破非均匀结晶体释放出铁渣中夹杂的钻，提高金属直收率。考察铁渣洗涤过程的主要技术参数，包括洗涤级数、酸度、温度和洗酸配比等。2.1洗涤级数对渣含钻的影响随着铁渣洗涤级数的增加，有价金属的洗涤深度也相应提高。综合铁渣处理能力、设备配置及洗涤深度等因素，初步确定采用单级和两级逆流洗涤，两种洗涤方式见图1、图2。控制液固比2:1(1000g：2L)、pH=2、浆化时间1h、温度65°C、HCl:H2SO4=1:2，分别进行2组试验验证其洗涤效果。两种洗涤效果见表3、表4。由表3、表4可知，两级逆流洗涤效果优于单级二次洗涤。由于两级逆流洗涤过程洗水依次通过不同洗涤程度的铁渣，因此两级洗水的初始pH对洗涤的结果影响不大。在pH=2时，单级二次洗涤使铁渣含Co降低到0.3%左右，钻的反洗率约80%；两级逆流洗涤可有效地洗脱铁渣中的Co,使铁渣含C。降低到0.5%左右，洗液含钻可达15g/L,含铁小于3g/L,钻的反洗率达到94%，与单级洗涤相比提高近14%，而铁的反洗率维持在10%左右，采用两级逆流连续洗涤比单级多次洗涤洗水消耗量减少一半，因此两级逆流连续洗涤效果明显。2.2pH值对渣含钻的影响洗水酸度是影响钻、铁洗脱效率的最大因素，酸度高，洗涤效果好，同时大量铁渣返溶进入生产系统，增加系统除铁负担和化工试剂消耗。单因素pH条件考察采用单级一次洗涤的方式，控制液固比2:1(1000g：2L)、温度65°C、浆化时间1h，分别考查终点pH=2、3、4、5时的洗涤效果，实验结果见表5。由表5试验结果可知：终点pH=2时，钻、铁反洗率同时达到最大，钻的反洗率82.7%，铁的反洗率8.23%。终点pH=3、4时，钻的反洗率在60%以上，铁的反洗率8%左右。⑶终点pH=5时，钻的反洗率太低，只有40%左右，回收钻的效果太差。因此，洗涤铁渣控制终点pH=2较为合适。2.3温度对渣含钻的影响在相同的时间下，温度升高，能加快钻洗涤脱除，洗涤铁渣过滤性能好。单因素温度条件采用单级一次洗涤的方式，控制液固比2:1(1000g：2L)、pH=2、浆化时间1h，分别考查温度为40C、50C、60C、70C、80C时的洗涤效果，见表6。从表6知：(1)钻的反洗率在40~60°C时是逐渐升高的，当温度小于60°C,钻的反洗率小于60%，温度大于60C,钻的反洗率在65%左右。温度对铁的反洗率影响不大，基本在8%附近波动。60~70°C洗水含钻达到最高，温度大于70C,洗水含钻降低、含铁升高。因此，选择最佳的洗涤温度为60~70C。2.4洗酸配比对渣含钻的影响洗酸配比条件试验同样是采用单级一次洗涤的方式，控制液固比2:1(1000g：2L)、pH=2、浆化时间1^温度65°C,分别考查HCl:H2SO4=1:1、1:2、1:3、1:4时的洗涤效果，结果见表7。由表7可知，随着盐酸配比浓度的增加，钻、铁的反洗率都呈上升趋势，当配比为1:2时，钻的反洗率达到88.43%，铁的反洗率只有10%左右，抑制铁的洗涤较好，同时考虑后道黄钠铁钒除铁工序对的要求，因此选择HCl:H2SO4=1:2作为最佳的洗酸配比。半工业化研究在中3000x3000机械搅拌槽中进行，主要目的是考察在工业化大型设备条件下铁渣的洗涤过程与小试结果的相符性。采用与小试相同的技术条件，两级逆流洗涤、液固比2:1、终点pH=2、浆化时间1h、温度65C、洗酸配比HCl:H2SO4=1:2。半工业化试验结果与小试基本一致，两级逆流洗涤铁渣含钻小于0.8%。依据小试结果和半工业化中试平台结论进行产业化全面推广应用，设备配置2台中3000x3000机械搅拌槽，2台100m2全自动板框式压滤机，直汽加温，接入硫酸和盐酸管道。产业化应用情况见图4、图5。从图4、图5看到，2011年洗后铁渣含钻波动范围为0.58%~1.15%，随着铁渣洗涤技术条件和岗位操作掌握成熟，到2014年铁渣含钻稳定在0.7%左右，按照实施后的渣含钻水平计算，2014年6700t的铁渣洗涤后可以减少约186t的钻损失。铁渣洗涤效果显著，钻损失降低，回收率提高，洗涤后的铁渣可以直接外付，无需再返回火法系统处理。在浆化液固比2:1、两级逆流洗涤、洗涤终点pH=2、洗涤液温度65°C、洗酸配比HCl:H2S