權(quán)利要求

1.硫化銅鈷礦富氧懸浮焙燒的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將硫化銅鈷礦與循環(huán)的含酸溶液混合并充分?jǐn)嚢柚瞥傻V漿；

（2）將礦漿霧化噴入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行可調(diào)式富氧懸浮焙燒，完成強(qiáng)化的硫酸化反應(yīng)或氧化反應(yīng)后，得到煙氣和焙砂；

（3）將煙氣經(jīng)過(guò)冷卻凈化，進(jìn)行制酸得到成品酸和含酸溶液；含酸溶液返回步驟（1）制漿或者返回本步驟冷卻煙氣；

（4）將焙砂加入硫酸進(jìn)行第一段浸出，使焙砂中的硫酸鹽或氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸根離子溶于酸液中，濃密分離得到第一段浸出液和第一段底流；在底流中加入硫酸進(jìn)行第二段浸出，過(guò)濾后得到第二段浸出渣和第二段浸出液；

（5）將第一段浸出液和第二段浸出液混合、陳化、澄清后，經(jīng)萃取后得到含銅溶液和含鈷溶液；含銅溶液電積后得到陰極銅和含酸溶液，含酸溶液返回步驟（1）制漿或者返回步驟（3）冷卻煙氣；含鈷液經(jīng)除鐵、沉鈷、沉鎂得到粗制氫氧化鈷。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1）中所述硫化銅鈷礦為低硫銅鈷礦或富鈷銅鈷礦，其主要化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cu 20～65%；Co 0.12～8%；S 10～34%；Fe 1.5～15%；Al 0.14～2.2%；Mg 0.48～2.5%。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1）中所述含酸溶液中的酸為硫酸，其濃度為10～130g/L，礦粉與含酸溶液混合后礦漿質(zhì)量濃度為65%~75%。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2）中所述可調(diào)式富氧懸浮焙燒，在焙燒過(guò)程中噴入硫磺或粒煤、鼓入富氧空氣或其組合，焙燒溫度為500～800℃，焙燒時(shí)間為4～12h。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，硫磺或粒煤加入量為干礦量的0~10%；所述富氧空氣的氧氣體積濃度為21~40%，氣速為0.3~0.8m/s。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中煙氣成分的體積分?jǐn)?shù)為：SO2 3.5~9%，SO3 0.3~1.5%，CO2 1.0~2.2%， O2 2.8~4.5%， N2 25.6~63.4%。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中所述成品酸為含硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)93~98%的硫酸；所述含酸溶液濃度為10~20g/L。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中所述的冷卻凈化采用設(shè)備為余熱鍋爐、表面冷卻器、旋風(fēng)收塵器和電除霧設(shè)備中的一種或幾種。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（4）中第一段浸出和第二段浸出的反應(yīng)溫度為20～70℃，反應(yīng)時(shí)間1～10h；第一段浸出和第二段浸出所使用的硫酸，為93%-98%濃硫酸和濃度10～130g/L的硫酸中的一種或其組合。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金和化工的交叉領(lǐng)域，具體涉及硫化銅鈷礦富氧懸浮焙燒的方法。

背景技術(shù)

銅是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的基礎(chǔ)金屬，廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械、交通、建筑等領(lǐng)域。鈷是重要的戰(zhàn)略金屬，三元電池行業(yè)的迅猛發(fā)展是鈷需求迅猛增加的主要原因。我國(guó)銅、鈷儲(chǔ)量占全球儲(chǔ)量的3.1%和1.1%，對(duì)外依存度均高達(dá)75.0%。剛果(金)銅鈷礦儲(chǔ)量豐富，已成為我國(guó)主要的鈷、銅資源海外供應(yīng)基地之一。

剛果（金）銅鈷礦鈷品位高，鈷銅比可達(dá)3:1，但礦石中硫品位不穩(wěn)定，部分資源硫含量低。此外，當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施落后，技術(shù)裝備水平低，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)工人缺乏，部分輔料不能自給只能進(jìn)口且進(jìn)口價(jià)格昂貴，當(dāng)?shù)夭痪邆鋫鹘y(tǒng)火法冶煉處理工藝所需的各種基礎(chǔ)條件，且火法冶煉無(wú)法回收銅鈷礦中的鈷資源。因此，開(kāi)發(fā)剛果（金）銅鈷礦高效綜合利用的新技術(shù)至關(guān)重要。

現(xiàn)在對(duì)剛果（金）銅鈷礦進(jìn)行提煉的工藝主要是焙燒-浸出-萃取-電積工藝，該工藝能否順利進(jìn)行取決于焙燒工序。由于當(dāng)?shù)劂~鈷礦硫品位不穩(wěn)定，且大部分礦石鈷含量高，常規(guī)焙燒技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)低硫銅鈷礦的自熱焙燒，且焙燒后鈷浸出率低。

中國(guó)專利CN110846496A公開(kāi)了一種含硫銅鈷精礦的硫酸化焙燒冶煉方法，采用鈉鹽廢水與高品位硫鐵礦及銅鈷礦調(diào)漿后經(jīng)軟管泵送入沸騰爐內(nèi)焙燒，焙砂與煙塵進(jìn)行酸性浸出。此方法通過(guò)配入高硫礦實(shí)現(xiàn)焙燒自熱過(guò)程，但是不適用于缺少硫鐵礦資源的地區(qū)。

現(xiàn)有技術(shù)硫化銅鈷礦焙燒，還存在焙砂金屬高浸出率與高SO2濃度煙氣制酸相互制約、難以平衡的問(wèn)題。也就是說(shuō)，若提高焙砂金屬浸出率，則煙氣SO2濃度低，制酸成本高；反之若為了獲得高SO2濃度煙氣，則焙砂金屬浸出率下降；二者相互制約、難以平衡。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供了一種硫化銅鈷礦富氧懸浮焙燒的方法，該方法流程高效簡(jiǎn)潔，強(qiáng)化了銅鈷礦焙燒作用，解決了銅鈷礦焙燒后焙砂金屬高浸出率與高SO2濃度煙氣制酸相互制約、難以平衡的問(wèn)題。同時(shí)，廢酸循環(huán)利用不僅解決了廢酸污染問(wèn)題，而且降低了煙氣制酸成本。該方法原料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用于低硫銅礦或者富鈷銅鈷礦的處理。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種硫化銅鈷礦富氧懸浮焙燒的方法，包括以下步驟：

（1）將硫化銅鈷礦與循環(huán)的含酸溶液混合并充分?jǐn)嚢柚瞥傻V漿；

（2）將礦漿霧化噴入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行可調(diào)式富氧懸浮焙燒，完成強(qiáng)化的硫酸化反應(yīng)或氧化反應(yīng)后，得到煙氣和焙砂；

（3）將煙氣經(jīng)過(guò)冷卻凈化，進(jìn)行制酸得到成品酸和含酸溶液；含酸溶液返回步驟（1）或者步驟（2）進(jìn)行循環(huán)利用；

（4）將焙砂加入硫酸進(jìn)行第一段浸出，使焙砂中的硫酸鹽或氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸根離子溶于酸液中，濃密分離得到第一段浸出液和第一段底流；在底流中加入硫酸進(jìn)行第二段浸出，過(guò)濾后得到第二段浸出渣和第二段浸出液；

（5）將第一段浸出液和第二段浸出液混合、陳化、澄清后，經(jīng)萃取后，得到含銅溶液和含鈷溶液；含銅溶液電積后得到陰極銅和含酸溶液，含酸溶液返回步驟（1）或者步驟（2）進(jìn)行循環(huán)利用；含鈷液經(jīng)除鐵、沉鈷、沉鎂得到粗制氫氧化鈷。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所述硫化銅鈷礦為低硫銅鈷礦或富鈷銅鈷礦，其主要化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cu 20～65%；Co 0.12～8%；S 10～34%；Fe 1.5～15%；Al 0.14～2.2%；Mg0.48～2.5%。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所述含酸溶液中的酸為硫酸，其濃度為10～130g/L，礦粉與含酸溶液混合后礦漿濃度為65%~75%。

進(jìn)一步地，步驟（2）中所述可調(diào)式富氧懸浮焙燒，在焙燒過(guò)程中噴入硫磺或粒煤、鼓入富氧空氣或其組合，焙燒溫度為500～800℃，焙燒時(shí)間為4～12h。更進(jìn)一步地，硫磺或粒煤加入量為干礦量的0~10%；所述富氧空氣的氧氣體積濃度為21~40%，氣速為0.3~0.8m/s。

進(jìn)一步地，步驟（3）中煙氣成分的體積分?jǐn)?shù)為：SO2 3.5~9%，SO3 0.3~1.5%，CO2 1.0~2.2%， O2 2.8~4.5%，N2 25.6~63.4%。所述成品酸為含硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)93~98%的硫酸；所述含酸溶液濃度為10~20g/L。所述的冷卻凈化采用設(shè)備為余熱鍋爐、表面冷卻器、旋風(fēng)收塵器和電除霧設(shè)備中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，步驟（4）中硫酸浸出和第二段浸出的反應(yīng)溫度為20～70℃，反應(yīng)時(shí)間1～10h。第一段浸出和第二段浸出所使用的硫酸，為93%-98%濃硫酸和濃度10～130g/L的硫酸中的一種或其組合，即第一段浸出和第二段浸出可以都選擇濃硫酸或者都選擇稀硫酸或者一段選擇濃硫酸另一段選擇稀硫酸。

本發(fā)明技術(shù)方案具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明解決了傳統(tǒng)焙燒工藝過(guò)程中低硫銅鈷礦無(wú)法自熱焙燒的問(wèn)題。

（2）提升了銅鈷金屬的浸出率，進(jìn)一步增加了本工藝的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）解決了銅鈷礦焙燒后焙砂金屬高浸出率與高SO2濃度煙氣制酸相互制約、難以平衡的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了低成本制酸應(yīng)用前景廣闊。

（4）過(guò)程含酸溶液可以循環(huán)利用，將廢酸變廢為寶。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

本發(fā)明公開(kāi)了一種硫化銅鈷礦富氧懸浮焙燒及廢酸利用的方法。如圖1所示，該方法首先將將硫化銅鈷礦與循環(huán)的含酸溶液混合并充分?jǐn)嚢柚瞥傻V漿；然后將礦漿霧化噴入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行可調(diào)式富氧懸浮焙燒，完成強(qiáng)化的硫酸化反應(yīng)或氧化反應(yīng)后，得到煙氣和焙砂；將煙氣經(jīng)過(guò)冷卻凈化，進(jìn)行制酸得到成品酸和含酸溶液。將焙砂進(jìn)行硫酸浸出，使焙砂中的硫酸鹽或氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸根離子溶于酸液中，濃密分離得到第一段浸出液和第一段底流。在底流中加入硫酸進(jìn)行第二段浸出，過(guò)濾后得到第二段浸出渣和第二段浸出液；將第一段浸出液和第二段浸出液混合、陳化、澄清后，經(jīng)萃取后，得到含銅溶液和含鈷溶液。含銅溶液電積后得到陰極銅和含酸溶液。電積含酸溶液和煙氣制酸含酸溶液均返回調(diào)漿或冷卻煙氣進(jìn)行循環(huán)利用；含鈷液經(jīng)除鐵、沉鈷、沉鎂得到粗制氫氧化鈷。

實(shí)施例1

將含銅22.0%、鈷6.1%、硫24.0%、鐵13.9%、鋁0.7%、鎂為1.5%的銅鈷礦與含酸溶液（10g/L）調(diào)成礦漿質(zhì)量濃度為65%的礦漿，然后再將礦漿噴入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行懸浮硫酸化焙燒。空氣的氧氣體積濃度為30%，氣速為0.3m/s，焙燒溫度為600℃，停留時(shí)間為8h。焙燒煙氣經(jīng)余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵和電除霧凈化后，煙氣體積分?jǐn)?shù)為：SO2 4.5%，SO3 0.31%，CO2 1.5%， O23.9%， N2 54.8%，經(jīng)制酸后得到98%硫酸。焙砂加入98%硫酸后，在50℃，反應(yīng)4h得到浸出礦漿，其中銅浸出率97%，鈷浸出率94%。浸出礦漿經(jīng)濃密機(jī)固液分離和CCD洗滌后，得到含銅溶液和含鈷溶液。含銅溶液經(jīng)萃取電積后得到1#陰極銅，含鈷液經(jīng)除鐵、沉鈷、沉鎂得到粗制氫氧化鈷（鈷含量大于38%）。

實(shí)施例2

將含銅51.8%、鈷0.12%、硫14.9%、鐵1.52%、鋁0.72%、鎂為1.12%的銅鈷礦與含酸溶液（50g/L）調(diào)成礦漿質(zhì)量濃度為75%的礦漿，然后再將礦漿噴入焙燒爐內(nèi)與干粉硫磺進(jìn)行懸浮硫酸化焙燒?？諝獾难鯕怏w積濃度為38%，氣速為0.4m/s，焙燒溫度為700℃，停留時(shí)間為6h。焙燒煙氣經(jīng)余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵和電除霧凈化后，煙氣體積分?jǐn)?shù)為：SO2 8.1%，SO3 0.36%，CO2 1.44%， O2 3.24%， N2 26.84%，經(jīng)制酸后得到98%硫酸。焙砂加入98%硫酸后，在60℃，反應(yīng)5h得到浸出礦漿，其中銅浸出率98%，鈷浸出率50%。浸出礦漿經(jīng)濃密機(jī)固液分離和CCD洗滌后，得到含銅溶液和含鈷溶液。含銅溶液經(jīng)萃取電積后得到1#陰極銅，含鈷液經(jīng)除鐵、沉鈷、沉鎂得到粗制氫氧化鈷（鈷含量大于34%）。

實(shí)施例3

將含銅15.7%、鈷4.7%、硫39.1%、鐵21.3%、鋁0.7%、鎂為1.5%的銅鈷礦與含酸溶液（70g/L）調(diào)成礦漿質(zhì)量濃度為65%的礦漿，然后再將礦漿噴入焙燒爐內(nèi)進(jìn)行懸浮硫酸化焙燒?？諝獾难鯕怏w積濃度為21%，氣速為0.3m/s，焙燒溫度為650℃，停留時(shí)間為8h。焙燒煙氣經(jīng)余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵和電除霧凈化后，煙氣體積分?jǐn)?shù)為：SO2 5.3%，SO3 0.5%，CO2 1.2%， O24.1%， N2 36.6%，經(jīng)制酸后得到98%硫酸。焙砂加入98%硫酸后，在50℃，反應(yīng)6h得到浸出礦漿，其中銅浸出率97%，鈷浸出率91%。浸出礦漿經(jīng)濃密機(jī)固液分離和CCD洗滌后，得到含銅溶液和含鈷溶液。含銅溶液經(jīng)萃取電積后得到1#陰極銅，含鈷液經(jīng)除鐵、沉鈷、沉鎂得到粗制氫氧化鈷（鈷含量大于38%）。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。