世界钴矿资源及难选钴矿石钴提取工艺的研究

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:794

目前,世界大陆已查明的资源约1100万t。全球钴资源分布不均,钴资源主要分布在世界上少数几个国家,其中民主刚果(扎伊尔)钴储量为42.2%,居世界第一位,其次是古巴、澳大利亚、赞比亚、新喀里多尼亚、俄罗斯和加拿大,这些国家的钴储量约占世界钴总储量的98%。我国是贫钴国家,国内工业用钴每年约有半数依靠进口。世界大陆钴资源有限,大洋海底结核(壳)贮量巨大,含钴量高,是具有重大开发前景的潜在钴资源。

世界钴资源大部分分布在含钴红土型矿床中,其于大部产于沉积型硫化钴矿床和岩浆型含钴硫化铜镍矿床中。但目前世界钴产量主要来自硫化铜钴矿床和硫化铜镍矿床,我国钴资源主要产于岩浆型硫化铜镍矿床。世界上具有工业意义的含钴矿床主要有:硫化铜钴矿床、含钴硫化铜镍矿床、含钴红土型镍矿床、多属脉状含钴矿床、含钴矽卡岩铁矿床、含钴黄铁矿矿床和含钴矿床。钴是多亲合性元素,并能广泛地与铁、镍、锰和等晶体化学性质相近的元素类质同像。因此钴不仅可以与硫或类硫元素等离子形成独立钴矿物,而且还可以与铁、镍、锰、镁等离子类质同像,进入铁、镍、锰和镁等矿物晶格,形成含钴的硫化物、类硫化物或硅酸盐。迄今为止,地壳中发现的钴和含钴矿物多达百余种,其中具有工业价值的有数十种。可作为资源利用的钴主要是呈硫化物、类硫化物类质同像态的钴和独立钴矿物。钴在地壳中的赋存状态复杂,能形成多种含钴矿物和造岩矿物。因此,钴的赋存状态的查定对钴的选矿以及化探找矿和资源评价都具有重要意义。

1993年,吉林省地勘局第五地质调查所在吉林省白山市大横路地区发现了大面积钴矿化带,矿化面积约28km〓。矿化带中氧化矿石钴平均品位为0.043%,原生矿石为0.053%,钴金属储量约3万t,属于低品位大型钴矿床。经查定,矿石中钴为多相多态存在,属于复杂钴矿石。主要的含钴矿物相有含铁的硫化物、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、粘土矿物和硅酸盐。其中粘土矿物吸附态(硅酸盐嵌晶态)的钴约占矿石总钴量的三分之一,这是一种不容忽视的钴的特殊赋存状态,这种状态的钴用通常的选矿方法难以选取,是造成该钴矿床以往钴回收率低的主要原因之 。

1993年以来,一些科研单位进行了多次选矿实验,但钴回收率低的问题一直未得到解决。如何提高钴的回收率已成为该钴矿床能否开采利用的首要问题。目前,世界上对原生矿石中硫化物和类硫化物钴的选矿问题已得到解决(皆采用浮选法),而对于其它化学形态的钴,特别是低品位复杂氧化矿石中钴的提取尚有许多未解决的问题。本项研究是在查明了该钴矿床钴的赋存状态的基础上,以氧化矿石为选矿对象,以提高钴的回收率为目的,建立钴的提取工艺新流程。选矿的技术路线确定为湿法提取。进行了硫酸、盐酸—氯化钠和柠檬酸—氟化氢铵三种浸取体系的试验。在快速、经济和有效的指导原则下,最终确定柠檬酸—氟化氢铵浸取体系为最佳的浸取方案。最佳浸取条件为:柠檬酸浓度为12.5g/L、氟化氢铵为37.5g/L、固液比为1∶10、浸取温度为常温,浸取时间为搅拌4h,放置14h。钴回收率达90%。

为了最大限度地利用矿产资源,降低选矿成本,进行了浸取液中钴及伴生金属(Ni、Cu和Fe)的萃取分离综合回收工艺流程的研究。其方法和工艺流程为:(1)用33%P〓-油(氨化度70%)萃取铁,有机相用6mol/LHCl反萃;(2)萃余水相用20%Lix〓-煤油萃取铜,有机相用1.80mol/LH〓SO〓反萃;(3)萃余水相用20%N〓+50%仲辛醇-煤油萃取钴,有机相用0.5mol/L HCl反萃;(4)萃余水相用50%正辛酸-煤油(皂化度为15%)萃取镍,有机相用1.8mol/L H〓SO〓反萃。得到的产品分别为FeCl〓·6H〓O、CuSO〓·5H〓O、CoCl〓·6H〓O和NiSO〓·6H〓O,其纯度均达到了试剂级标准。

本项研究取得了如下研究成果:

1.大横路钴矿床矿石中的钴为多相多态存在,主要的含钴矿物相有含铁的硫化物、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、粘土矿物和硅酸盐,其中粘土矿物吸附态(硅酸盐嵌晶态)的钴约占矿石总钴量的三分之一,这一赋存状态的钴,用通常的选矿方法难以选取,是造成该钴矿床以往钴回收率低的主要原因之一。

2.建立了湿法提取钴的新工艺,确定了柠檬酸-氟化氢铵浸取体系为氧化矿石提取钴的最佳方案,钴回收率达90%。

3.建立了钴及伴生金属(Ni、Cu和Fe)的综合回收工艺流程。为低品位复杂氧化钴矿石钴的提取和开发利用提供了新的方法和途径。

标签: 矿石
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