降低铜钴矿铁浸出率的研究

邓永贵

摘 要 本文探讨的实验结果表明在反应温度80℃、反应pH1.0～1.5、反应停留时间5h、还原剂用量系数为1.3、液固比为4：1条件生产实践下，钴的浸出率超过99%、铜的浸出率接近98.5%、铁的浸出率约40%，吨钴节省加工成本约850元。

关键词 铜钴矿；浸出率；铁；加工成本

中图分类号 TF816 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0009-03

铜钴矿来源于非洲刚果（金）[ 1 - 2 ]，目前采用焦亚硫酸钠还原浸出铜钴矿[ 3 ]，矿料中的部分高价铁可以被焦亚硫酸钠还原溶解为Fe2 +，生产数据显示某月份浸出液的Fe2 +含量在5.0g/L～5.5g/L，总铁含量在7g/ L～8g/L。在浸出段，铁的浸出率高增加硫酸的消耗，在除铁段，大量的Fe2 +将消耗氧化剂双氧水，同时增加碱的消耗，从而增加了加工成本。本文研究，在保证有价金属浸出率的前提下，控制原料中铁的浸出率，达到降低加工成本。

1 实验原料与方法

1.1 实验原料

铜钴矿化学元素分析见表1所示。

1.2 实验方法

取100g矿料，液固比4：1调浆，放入恒温水浴锅搅拌，当温度升至设计温度后，缓慢加入硫酸调节pH值，反应0.5h后，加入定量焦亚硫酸钠（以钴为三价、锰为四价，且钴、锰完成浸出所需的还原剂量为理论用量），用浓硫酸条件过程pH。反应完成后停止搅拌，浆料固液分离。滤饼经洗涤、烘干，滤饼、滤液分析化验。

2 结果与讨论

2.1 铜钴矿的物相分析

采用MLA矿物自动检测技术矿物查定和定量测定结果表明：该铜钴矿物有大量孔雀石（Cu2[CO3]（OH）2），其次为铜钴硬锰矿（Ba（Mn，Cu，Co） Mn9O20·3H2O）、水钴矿（CoO（OH））和硅孔雀石（（Cu，Al）2H2Si2O5（OH）4·nH2O），少量赤铜矿（Cu2O）、假孔雀石（Cu5[PO4]2（OH）4）、钴斜硅铜矿（Co2Cu2[Si2O6]（OH）2）、铜蓝（CuS）等；铁矿物主要为褐铁矿和少量赤铁矿等；脉石矿物为大量绿泥石，其次为石英、绢云母、白云石、滑石等。

孔雀石为样品中数量最多的矿物，其中一定量的孔雀石与褐铁矿、石英、硅孔雀石等连生，见图1所示；水钴矿呈粒状，见图2所示，一定量的水钴矿与褐铁矿或石英连生。

2.2 实验研究

本文主要考虑反应温度、反应时间、还原剂用量等因素对浸出的影响；反应过程pH过低则SO2的溶解度过低导致还原剂利用率低，反之，由于原料中的钴浸入溶液是耗酸反应，pH过高则不利于反应速度，本文采取还原浸出钴常用的pH值1.0～1.5；另外，结合生产对浸出液有价金属浓度的要求，本文研究的液固比定为4：1。

1）反应温度对铜、钴的浸出率影响。1.3倍还原剂用量，反应时间5h，反应过程pH值1.0～1.5，不同反应温度下，按浸出渣计算钴、铜浸出率，见图3所示。从图3可以看出，70℃以前，反应温度对钴的浸出率的影响显著；温度对铜的浸出率影响趋势较小，实验选择80℃作为实验反应温度较为适宜。

2）反应时间对铜、钴浸出率的影响。1.3倍还原剂用量，反应温度80℃，反应过程pH值1.0～1.5，不同反应时间下，按浸出渣计算钴、铜浸出率，见图4所示。从图4可以看出，反应时间为4h以前，反应时间对铜、钴浸出率的影响显著，4h以后变化趋势变得平缓，实验选择5h作为实验反应时间较为适宜。

3）还原剂用量系数对铜、钴、铁浸出率的影响。反应温度80℃，反应时间5h，反应过程pH值1.0～1.5，不同还原剂用量下，按浸出渣计算钴、铜的浸出率，按浸出液计算铁的浸出率，见图5所示，浸出液的总铁和二价铁含量见图6所示。

从图5可以看出，还原剂用量系数为1.2之前对铜、钴浸出率的影响显著；铁的浸出率随还原剂用量增加趋于线性变化，考虑有价金属的收率，实验还原剂用量系数为1.3较适宜。

从图6可以看出，还原剂用量系数为的增加溶液中的TFe、Fe2 +增加，但在保障有价金属浸出率的同时，TFe、Fe2 +的含量还是低于生产数据，但Fe2 +/TFe的数据接近生产数据，因此，还原剂用量过大，直接导致溶液中TFe、Fe2 +浓度升高，控制合理的还原剂用量系数才能控制铁的浸出率。

2.3 生产实践

根据实验结果，采用反应温度80℃、反应pH1.0～1.5、反应停留时间5h、还原用量系数为1.3为生产实践条件，跟踪4个生产周期浸出渣、浸出后液的数据如表2所示。

根据表2可以看出：控制合理的还原剂用量，浸出液的Fe2 +平均浓度约为3.5g/L，TFe约为5g/L，铁的浸出率约40%；按Co2 +平均浓度为20g/L、Fe2 +浓度下降1.5g/L，TFe下降2g/L计，可计算出吨钴节约的辅料双氧水、硫酸、纯碱消耗减少的量分别为0.22t/ tCo、0.27t/tCo、0.29t/tCo，按目前的市场价格，能节省辅料成本850元/tCo。

2.4 浸出渣的物相分析

采用MLA矿物自动检测技术矿物查定和定量测定结果表明：该样品钴矿物已很少，少量铜蓝，大多数为单体，少数连生体或包裹体，有些表面具溶蚀现象，见图7所示；脉石矿物为大量绿泥石和石英，少量绢云母、滑石等，白云石已变得很少；随着刚果金含钴资源的开发，氧化矿中夹带部分次生矿，导致常压还原浸出渣中物相有明显的铜物相，也是浸出渣含铜较高原因。

3 結论与展望

1）在反应温度80℃、反应pH1.0～1.5、反应停留时间5h、还原剂用量系数为1.3、液固比为4：1的条件下生产实践，钴的浸出率超过99%、铜的浸出率接近98.5%，能够降低浸出液中的TFe、Fe2 +的含量，减少铁的浸出率，吨钴节省加工成本约850元。

2）随着刚果金含钴资源的开发，氧化矿中夹带部分次生矿越来越高，将导致浸出渣含钴、铜升高，常压还原浸出铜钴矿的局限性也更加突出。

参考文献

[1]周应华，江少卿.刚果（金）铜钴矿业开发形势[J].地质与勘探，2010，46（3）：525-530.

[2]张春.刚果（金）矿产资源现状及投资环境分析[J].中国矿业，2008，17（12）：97-102.

[3]乐颂光，等.钴冶金[M].北京：冶金工业出版社，1987：65-75.