專利名稱：一種高品位黃酸鈷渣及其生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用過硫酸銨代替常規氧化劑(硫酸銅)做氧化劑生產高品位黃酸鈷渣及其生產工藝，更具體地涉及一種濕法煉鋅工藝，其利用了上述回收鈷工藝除鈷。
背景技術：
濕法煉鋅過程中鈷的回收主要有三種工藝，分別為銻鹽除鈷工藝、β -萘酚除鈷工藝和乙基磺酸鈉除鈷工藝。目前銻鹽除鈷工藝主要應用于濕法煉鋅凈液工序，鋅精礦中的鈷在凈液過程進入凈化渣開路，凈化渣中鈷金屬的回收工藝主要有β -萘酚除鈷工藝和乙基磺酸鈉除鈷工藝。目前常用的萘酚除鈷工藝存在如下缺點，萘酚價格昂貴，反應過程產生大量氮氧化物污染物，氮氧化物難以處理，造成巨大的環境問題。凈化渣中鈷金屬的回收采用乙基磺酸鈉除鈷工藝，由于乙基磺酸鈉市價遠低于萘酚，從而大幅提高鈷金屬回收的經濟效益。 鈷從鋅精礦帶入浸出液中。它在浸出液中的含量達到一定的濃度時使電解沉積過程不能進行，為此，必須除去它低于lmg/L以下。凈液除鈷一方便保證電解過程順利進行，另一方面也從溶液中最大可能地提取極有價值的金屬鈷。乙基磺酸鈉除鈷所用乙基磺酸鈉試劑乃是一種磺酸鹽，系一種有機物質，其分子式有 C1H90CSSK、C2H5OCSSE, C4H9OCSSNa, C2H5OCSSNa 等。若是硫酸鋅溶液中含有 CoSO4 而直接加黃酸鈉或黃酸鉀除鈷時，則僅生成白色黃酸鋅析出，而鈷不沉淀。為要沉淀鈷，必須首先從溶液中除去幾乎全部鋅。若是形成三價黃酸鈷，則情況顯著改變，因為三價磺酸鈷是一種穩定而難溶的鹽。在這種情況下黃酸鈷在黃酸鋅以前沉淀析出，甚至黃酸鋅已經形成還會溶解而析出黃酸鈷。因此可以說，用乙基磺酸鈉除鈷的基本化學過程是利用氧化劑將硫酸鋅溶液中的二價鈷氧化成三價鈷，然后形成三價鈷的黃酸鹽。Cu2+，Fe3+，KMnO4等都可做為氧化劑。乙基磺酸鈉除鈷的基本化學過程是利用氧化劑將硫酸鋅溶液中的二價鈷氧化成三價鈷，然后形成三價鈷的黃酸鹽。目前普遍采用硫酸銅做氧化劑進行乙基磺酸鈉除鈷。溶液中當有硫酸銅存在時就可使二價鈷被氧化成三價鈷，并很好的沉淀除去。但是采用硫酸銅做氧化劑的除鈷工藝存在氧化劑價格昂貴，磺酸鈷渣中含有銅雜質氧化劑自身消耗乙基磺酸鈉等缺點，該工藝需要進一步改進。中國專利申請CN1172859A和CN101440431A分別公開了利用黃酸鈷渣回收鈷的方法，然而其黃酸鈷渣均為利用硫酸銅除鈷獲得的，該制備黃酸鈷渣的工藝具有以下缺陷(I)以硫酸銅做氧化劑的傳統乙基磺酸鈉除鈷工藝，硫酸銅價格昂貴，導致除鈷成本高，本發明的目的是要采用廉價氧化劑代替硫酸銅做氧化劑。(2)傳統乙基磺酸鈉除鈷工藝，其生成的磺酸鈷渣中含有硫酸銅帶入的銅雜質，磺酸鈷渣的后續處理需要除銅，本發明的目的是要選用一種新型氧化劑，該氧化劑能將二價鈷氧化成三價鈷，自身成分不進入磺酸鈷渣中。(3)傳統乙基磺酸鈉除鈷工藝，氧化劑硫酸銅與乙基磺酸鈉反應，額外消耗乙基磺酸鈉，進一步增加了除鈷成本，本發明的目的是要選擇一種乙基磺酸鈉除鈷的氧化劑，該氧化劑不與乙基磺酸鈉反應，最大限度降低乙基磺酸鈉用量。(4)傳統乙基磺酸鈉除鈷工藝制得的鈷鹽效率低，含鈷量低。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足。本發明提供了一種高品位黃酸鈷渣，含有15-21%的鈷。一種如上所述的黃酸鈷渣，其含有約20%的鈷。一種如上所述的黃酸鈷渣，其還含有O. 1-5. O % Cu,O. 1-10% Cd、5_45%的Zn、O. 3-1. 5% Fe、余量的雜質。
一種利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝，其步驟包括I)根據溶液鈷總量計算除鈷藥劑用量，藥劑的配制比例；2)將乙基磺酸鈉配置成溶液，將過硫酸銨配置成溶液待用；3)除鈷槽內打入除鎘后液，控制始酸PH > 5. 0，酸度偏高時，加入氫氧化鈉調節PH至要求范圍，控制溫度；4)加入過硫酸銨，過硫酸銨加完后，緩慢而均勻地加入乙基磺酸鈉，加完后，反應；5)反應結束后，打開底流閥將溶液放入中間槽，經泵泵至除鈷壓濾機壓濾，鈷渣卸入鈷渣一次水洗槽，濾液送浸出車間，所得鈷渣即為上述的高品位黃酸鈷渣。一種上述的利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝，其包括反應條件為溫度35_40°C ;初始PH5.0-5. 2 ;乙基磺酸鈉過硫酸銨鈷=(9-12) (4-5) (O. 5-2);加藥劑時間20-30分鐘；反應時間O. 5-1. 5小時，步驟包括I)根據溶液鈷總量計算除鈷藥劑用量，藥劑的配制比例乙基磺酸鈉過硫酸銨鈷=(9-12) (4-5) (0.5-2)，2)將乙基磺酸鈉配置成10%的溶液，將過硫酸銨配置成溶液待用，3)除鈷槽內打入40-45m3 二段除鎘后液，控制始酸PH > 5. 0，酸度偏高時，加入氫氧化鈉調節PH至要求范圍，控制溫度彡45°C,4)迅速加入過硫酸銨，過硫酸銨加完后，緩慢而均勻地加入乙基磺酸鈉，控制加藥時間20-30分鐘，藥劑加完后，反應O. 5-1. 5小時，5)反應結束后，打開底流閥將溶液放入中間槽，經泵泵至除鈷壓濾機壓濾，鈷渣卸入鈷渣一次水洗槽,濾液送浸出車間。—種上述的利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝，其包括其中，反應條件為 溫度38°C ;初始PH5. I ;乙基磺酸鈉過硫酸銨鈷=10 : 4. 5 : I ;加藥劑時間25分鐘；反應時間I小時。一種濕法煉鋅工藝，進一步，包括利用上述的利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝除鈷。本發明的原理不同于現有技術，本發明的原理是過硫酸銨是一種強氧化劑，乙基磺酸鈉除鈷以過硫酸銨做氧化劑，相比傳統工藝以硫酸銅做氧化劑，其生成的磺酸鈷渣中不含氧化劑帶入的雜質，減輕了鈷渣萃取負擔，過硫酸銨本身不與乙基磺酸鈉反應，減少了藥劑用量，因而在凈化渣鈷金屬回收工藝中，過硫酸銨做氧化劑乙基磺酸鈉除鈷工藝是目iu最理想的除鉆工藝。乙基磺酸鈉除鈷，鈷常從鋅精礦帶入浸出液中。它在浸出液中的含量常達到使以后的正常電解沉積過程不可能進行，為此，必須除去它。凈液除鈷一方便保證電解過程順利進行，另一方面也從溶液中最大可能地提取極有價值的金屬鈷。過硫酸銨做氧化劑乙基磺酸鈉除鈷的機理是，利用過硫酸銨的氧化性將溶液中的Co2+氧化成Co3+，由于(C2H5OCSS)3Co的溶度積比(C2H5OCSS)2Zn小，乙基磺酸鈉優先與Co3+ 反應生成墨綠色絡鹽沉淀。反應式如下(NH4) 2S208+2CoS04 — Co2 (SO4) 3+ (NH4) 2S04(I)6C2H50CSSNa+Co2 (SO4) 3 — 2 (C2H5OCSS) 3Co I +3Na2S04 (2)按此機理，過硫酸銨在除鈷過程中僅起到氧化劑的作用，不會額外消耗乙基磺酸鈉。而硫酸銅做氧化劑由于其自身與乙基磺酸鈉反應，不僅會額外消耗乙基磺酸鈉，而且會給黃酸鈷洛中帶入銅雜質。硫酸銅做氧化劑乙基磺酸鈉除鈷的反應式如下CuS04+2C4H90CSSK = K2SO4+ (C4H9OCSS) 2Cu(I)CuS04+2C4H90CSSK+ (C4H9OCSS) 2Cu = K2S04+C4H90CSSCu+ (C4H9OCSS) 2Co (2)除鈷過程是在機械攪拌槽內進行。除鈷槽內打入40-45m3 二段除鎘后液，控制始酸PH > 5.0，酸度偏高時，加入氫氧化鈉調節PH至要求范圍，控制溫度彡45°C。迅速加入過硫酸銨，過硫酸銨加完后，緩慢而均勻地加入乙基磺酸鈉，控制加藥時間20-30分鐘，藥劑加完后，反應I小時。反應結束后，打開底流閥將溶液放入中間槽，經泵泵至除鈷壓濾機壓濾，鈷渣卸入鈷渣一次水洗槽，濾液送浸出車間。乙基磺酸鈉用自來水溶成溶液，再由流管借重力流到除鈷槽內。應該注意，溶化的乙基磺酸鈉不能用熱水，用自來水溶化后也不能擱置太久。這是因為乙基磺酸鈉在水中有足夠的時間或足夠的溫度便進行下列化學分解反應，失去乙基磺酸鈉作用
C2H5OCS2Na+ H2Ofc^sC2H5OH+ Na OH+ CS2在用乙基磺酸鈉除鈷的技術操作中最突出的是乙基磺酸鈉消耗與除鈷率的關系問題。乙基磺酸鈉消耗與除鈷率受下列因素影響(I)溶液的PH值。由于乙基磺酸鈉有被酸分解的特性，當PH值低時，即除鈷液含酸高時，乙基磺酸鈉消耗增大，降低操作效率。發明人在不同PH試驗除鈷情況如表I所示。表列數據說明，在乙基磺酸鈉消耗量及其他條件相同的基礎上僅PH值差2. 5，則除鈷率差72. 8%。這充分表明PH值對除鈷效率的影響。根據經驗，除鈷PH值以5. 5-6. 5為宜。表I
權利要求
1.一種高品位黃酸鈷渣，其特征在于，含有15-21%的鈷。
2.一種如權利要求I所述的黃酸鈷渣，其特征在于，其含有約20%的鈷。
3.一種利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝，其特征在于，其包括 1)根據溶液鈷總量計算除鈷藥劑用量，藥劑的配制比例； 2)將乙基磺酸鈉配置成溶液，將過硫酸銨配置成溶液待用； 3)除鈷槽內打入除鎘液后，控制始酸PH> 5. 0，酸度偏高時，加入氫氧化鈉調節PH至要求范圍，控制溫度； 4)加入過硫Ife按，過硫Ife按加完后，緩慢而均勾地加入乙基橫Ife納，加完后，反應； 5)反應結束后，打開底流閥將溶液放入中間槽，經泵泵至除鈷壓濾機壓濾，鈷渣卸入鈷渣一次水洗槽，濾液送浸出車間，所得鈷渣即為權利要求1-2所述的高品位黃酸鈷渣。
4.根據權利要求3所述的利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝，其特征在于，其包括 反應條件為溫度35-40 °C ;初始PH 5. 0-5.2 ;乙基磺酸鈉過硫酸銨鈷=(9-12) (4-5) (0.5-2);加藥劑時間20-30分鐘；反應時間O. 5-1. 5小時， 步驟包括 1)根據溶液鈷總量計算除鈷藥劑用量，藥劑的配制比例乙基磺酸鈉過硫酸銨鈷=(9-12) (4-5) (O. 5-2)， 2)將乙基磺酸鈉配置成10%的溶液，將過硫酸銨配置成溶液待用， 3)除鈷槽內打入40-45m3二段除鎘液后，控制始酸PH > 5. O，酸度偏高時，加入氫氧化鈉調節PH至要求范圍，控制溫度彡45°C, 4)迅速加入過硫酸銨，過硫酸銨加完后，緩慢而均勻地加入乙基磺酸鈉，控制加藥時間20-30分鐘，藥劑加完后，反應O. 5-1. 5小時， 5)反應結束后，打開底流閥將溶液放入中間槽，經泵泵至除鈷壓濾機壓濾，鈷渣卸入鈷渣一次水洗槽，濾液送浸出車間，所得鈷渣即為權利要求1-2所述的高品位黃酸鈷渣。
5.一種如權利要求4所述的利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝，其特征在于其中，反應條件為溫度38°C ;初始PH 5. I;乙基磺酸鈉過硫酸銨鈷=10 4.5 I ;加藥劑時間25分鐘；反應時間I小時。
6.一種濕法煉鋅工藝，其特征在于，包括利用權利要求3-5所述的利用過硫酸銨做氧化劑的乙基磺酸鈉回收鈷工藝除鈷。
全文摘要
本發明涉及一種利用過硫酸銨代替常規氧化劑(硫酸銅)做氧化劑生產高品位黃酸鈷渣，其含有15-21％的鈷，其步驟包括藥劑的配制比例乙基磺酸鈉∶過硫酸銨∶鈷＝(9-12)∶(4-5)∶(0.5-2)；將乙基磺酸鈉配置成10％的溶液，將過硫酸銨配置成溶液待用；除鈷槽內打入40-45m3二段除鎘液后，控制始酸pH＞5.0，酸度偏高時，加入氫氧化鈉調節pH至要求范圍，控制溫度≤45℃；加入過硫酸銨，過硫酸銨加完后，緩慢而均勻地加入乙基磺酸鈉，控制加藥時間20-30分鐘，藥劑加完后，反應0.5-1.5小時，反應結束后，打開底流閥將溶液放入中間槽，經泵泵至除鈷壓濾機壓濾，鈷渣卸入鈷渣一次水洗槽，濾液送浸出車間。
文檔編號C22B7/04GK102676833SQ20121018881
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者孫明生, 杜敏, 沙濤, 甄勇 申請人:巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司