中国钴矿选矿和加工技术
钴常见于铁、铜、镍矿石中,我国钴矿石主要有铜镍钴矿石、铜钴矿石、铁钴矿石、钴粘土矿石四种类型,针对不同的主要矿物,需采用不同的选矿方法。
1.铜、镍、钴矿
矿石中钴多与铜、镍同质异形赋存于同一矿物中,选矿过程中无法将镍、钴分离,因此无需设计单独选别含钴矿物的工艺流程,所选精矿为含钴铜镍精矿和钴镍硫精矿,钴从冶炼阳极电解泥、炉渣中回收。
2.铜钴矿
该矿主要产地有山西中条山有色金属公司篦子沟、湖北大冶有色金属公司铜绿山、四川会理拉拉厂等,含钴矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等硫化矿物,用浮选法可将黄铜矿与后两者分离,得到铜精矿和钴硫精矿,从冶炼铜精矿的阳极电解泥中尚可回收少量钴。
3.铁钴矿
矿石产地有淄博北金赵北、山东金岭铁山、山东莱芜铁矿、湖北黄石铁山等地。含钴矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿,还有少量的黄铜矿等硫化矿物。用浮选法可将硫化物从磁铁矿中分离出来,再用浮选法将少量的黄铜矿从黄铁矿和磁黄铁矿中分离出来,同时用磁选法可将磁铁矿分离出来,得到铜精矿、钴硫精矿和铁精矿。硫是炼铁中的有害成分,这类矿石入炉前必须将硫化物选出,所以有选矿厂的矿山一般都有浮选工序,因此这类矿山可以回收钴硫精矿。
4.钴矿
湖南长沙西楼坪钴矿目前由乡镇企业开采,由衡阳冶炼厂回收。海南安定钴矿矿石品位较高,钴品位1.632%,目前有钴公司设计准备开采,其含钴矿物主要为氢氧化物和水合氧化物氢氧化物。选矿试验流程见图3.11.4。根据相关选矿试验结果,可与海南石碌铜钴矿同产,可进行露天开采。
图1 海南安定丁钴矿最终浮选试验流程图
钴矿加工技术
金属钴及高纯氧化钴的加工生产技术要求高,冶炼工艺复杂,且存在能耗高、污染大等问题,一般不适宜民间冶炼。根据钴冶炼原料不同,主要有以下几种冶炼回收工艺。
1.钴矿冶炼工艺
建国初期,钴矿主要作为生产氧化钴的原料,工艺一般是将钴矿在高炉或电弧炉中还原冶炼成钴铁,退火或焙烧,再经酸浸,得到含钴溶液,经净化后析出亚硝酸钴钾,再经焙烧、粉碎,得到工业氧化钴粉。潮州冶炼厂、赣州钴冶炼厂等厂家都曾采用此工艺回收钴,现在已没有厂家用此原料生产钴产品了。
2.钴硫精矿冶炼工艺
国内一般把含钴的黄铁矿、磁黄铁矿精矿统称为钴硫精矿,是我国钴冶炼的主要原料之一,采用此原料的有南京钢厂、葫芦岛锌厂、湖北光化磷肥厂、山东淄博钴厂4家厂家。其中葫芦岛锌厂产品为2号电解钴,采用硫酸焙烧→浸出→脂肪酸脱铁铜→钴沉淀→还原铸阳极→阳极液净化→隔膜电解的方法。因生产成本高,现已停产。南京钢厂曾采用氧化焙烧-炉渣中温氯化焙烧工艺,湖北光化磷肥厂采用氧化焙烧-炉渣硫酸焙烧工艺。但由于钴硫精矿中钴含量太低,一般低于0.3%,且钴回收工艺流程复杂,一般无利可图,所以这些工厂在生产一段时间后就停产了。山东淄博钴厂利用钴硫精矿与含钴原料生产硫化钴、氧化钴、氯化钴、硫酸钴等产品。
3.砷钴矿冶炼工艺
赣州钴冶炼厂是国内唯一一家采用该原料的生产厂家,原料从摩洛哥进口,该厂采用电炉冶炼→除砷焙烧→两段浸出除铁除砷→除铜→沉钴→还原铸造阳极→净化→隔膜电解生产氧化钴和电解钴。
4.从冶炼副产物中提取钴的冶炼工艺
镍电解液净化产生的钴渣为主要原料,甘肃金川有色金属公司生产工艺流程为钴渣→浸出除铁→二次沉钴→还原铸阳极→阳极液净化→隔膜电解。该公司在多家生产、设计、科研单位协助下,经过大量试验研究,确定了转炉渣提取钴的新工艺。该工艺采用电炉贫化获得钴硫、转炉吹炼富集钴硫、加压氧化浸出技术。镍、钴、铜的浸出率高,反应速度快,浸出渣沉降性能好,钴的冶炼回收率在50%左右。金川有色金属公司采用硫酸溶解法从镍电解系统净化后的钴渣中回收钴。钴的回收率达到85%以上,同时用硫酸溶解钴渣还可得到纯净的氧化钴粉末。
5.从含钴废料中提取钴的工艺
二次提钴工艺比较简单,原料便宜,不需要生产金属钴,因此国内一些厂家开始利用含钴废料生产钴产品。镇江冶炼厂利用各种含钴工业废料和钴硫精矿生产各种钴盐,采用钴原料→净化提纯→合成→各种钴盐的工艺流程。江苏阜宁化工厂利用磁性钢渣、砂轮屑等废料生产钴盐,采用钴原料→酸溶配液→除铁→萃取→结晶的工艺流程。此外,赣州钴冶炼厂处理废催化剂,葫芦岛锌厂处理磁性钢渣,上海、沈阳冶炼厂处理高温合金。
目前,我国已能利用矿山生产的各种原料,生产出高纯度电解钴、氧化钴粉及钴盐,生产加工技术也有了很大的发展,溶剂萃取技术已广泛应用于湿法钴精炼。