本发明属于
湿法冶金技术领域，具体涉及一种分离回收钴渣中锌、钴的方法。
背景技术：
湿法炼锌过程中产生的钴渣是一种富含锌、钴的
固废，含有5-50％的锌元素，0.08％-20％的钴元素。钴渣是一种重要的含钴二次资源，具有很高的回收利用价值。同时锌也是一种重要的金属。现在的研究方法主要是酸浸-沉钴工艺将钴富集得到富钴渣或是得到氢氧化钴，但这种方法会造成钴资源的损失。目前，工业上仍没有一种有效分离回收钴渣中锌、钴的工艺。
技术实现要素：
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，解决了锌、钴难分离，回收率低的问题。
本发明的具体技术方案如下：
一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，包括如下步骤：
(1)进行锌的浸出：将钴渣与氢氧化钠溶液混合，反应完成后过滤，得到富含锌的浸出液和富钴渣；
(2)进行钴的浸出：将钴浸提液与步骤(1)获得的富钴渣混合，反应完成后过滤，得到富含钴的浸出液和浸出渣；所述的钴浸提液为氨和铵盐的混合溶液。
进一步，步骤(1)的具体反应条件如下：
氢氧化钠溶液的浓度为15wt％-45wt％，钴渣与氢氧化钠溶液的质量比为(1-100):100；反应温度为35-250℃，反应时间为20-300min；反应过程中持续搅拌，搅拌速率为100-700r/min。
进一步，步骤(1)还包括对分离后得到的浸出液中的锌的回收：向富含锌的浸出液中添加水或酸，反应完成后过滤，得到锌的氧化物和滤液a。
具体地，反应温度为25-100℃，反应时间为10-300min，浸出液与水或酸的质量比为(1-100):100；反应过程中持续搅拌，搅拌速率为100-700r/min。其中，所述的酸可以是硫酸、盐酸、硝酸或醋酸溶液，酸的浓度为0.1-1mol/l。
再进一步，步骤(1)获得的锌的氧化物是氧化锌或氢氧化锌。
再进一步，所述的滤液a可循环利用，多次用于钴渣中锌的浸出。
进一步，步骤(2)中，所述的铵盐为硫酸铵或氯化铵。
再进一步，步骤(2)的具体反应条件如下：
氨的浓度为2-14mol/l；如铵盐为硫酸铵，其浓度为0.5-4.5mol/l；如铵盐为氯化铵，其浓度为1-9mol/l；步骤(1)获得的富钴渣与钴浸提液的质量比为(1-100):100；反应温度为25-100℃，反应时间为20-300min；反应过程中持续搅拌，搅拌速率为100-700r/min。
进一步，步骤(2)中：还添加了亚硫酸钠作为还原剂。以摩尔数计，亚硫酸钠的添加量为富钴渣中钴的量的1-6倍。
进一步，步骤(2)还包括对分离后得到的浸出液中的钴的回收：将富含钴的浸出液经冷却后过滤，得到钴的氧化物和滤液b。
具体地，冷却温度为20-50℃，冷却时间为5-300min；冷却过程中持续搅拌，搅拌速率为100-700r/min。
再进一步，步骤(2)获得的钴的氧化物是氢氧化钴和/或氢氧化高钴。
再进一步，所述的滤液b可循环利用，多次用于步骤(1)获得的富钴渣中钴的浸出。
具体地，本发明中的固液分离是采用真空抽滤机、板框压滤机或离心机实现。
具体地，本发明中作为原料的钴渣指湿法冶炼过程中产生的含有钴、锌、铁、镁、钙、硅等元素的混合物。
本发明的有益效果如下：
本发明利用氢氧化钠浸出和氨浸联合浸出的方法，实现了锌、钴的有效分离回收；氢氧化钠浸出将锌选择性浸出，钴留在渣中，既实现了锌的回收，又达到了锌、钴分离的效果；氨浸可以将富钴渣中的钴选择性浸出，实现钴的回收。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的流程图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，包括如下步骤：
(1)以主要成分为33.65wt％zn，11.14wt％co的钴渣为原料,加入15wt％的氢氧化钠溶液，钴渣与氢氧化钠溶液的质量比(固液比)为5:100，300r/min机械搅拌，90℃下浸出时间5h，反应结束后过滤，得到富含锌的浸出液和富含钴的富钴渣；锌的浸出率为72.18％，钴的浸出率为8.97％；获得的富钴渣中含有18.8wt％的zn，20.3wt％的钴；
将上述富含锌的浸出液与水混合，浸出液与水的质量比为1:100，温度为25℃，反应过程中100r/min机械搅拌，反应20min，得氧化锌和滤液a，浸出液中锌的回收率为95％。
(2)以步骤(1)获得的富钴渣为原料，加入钴浸提液，钴浸提液为含有7mol/l的氨、1.5mol/l的硫酸铵的混合溶液，富钴渣与钴浸提液的质量比(固液比)为10：100，并加入2倍富钴渣中钴摩尔量的亚硫酸钠，600r/min机械搅拌，50℃下浸出2h，反应结束后过滤，得到富含钴的氨浸液，以富钴渣计，钴的浸出率为85.23％；
将上述富含钴的浸出液经20℃冷却5min后过滤，得到氢氧化钴和滤液b，浸出液中钴的回收率为98％。
实施例2
一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，包括如下步骤：
(1)以主要成分为30.78wt％zn，5.32wt％co的钴渣为原料,加入45wt％的氢氧化钠溶液，钴渣与氢氧化钠溶液的质量比(固液比)为10:100，300r/min机械搅拌，90℃下浸出时间0.5h，反应结束后过滤，得到富含锌的浸出液和富含钴的富钴渣；锌的浸出率为95.7％，钴的浸出率为0.5％；获得的富钴渣中含有3.3wt％的zn，13.2wt％的钴；
将上述富含锌的浸出液与0.1mol/l的硫酸溶液混合，浸出液与硫酸溶液的质量比为1:100，温度为25℃，反应过程中300r/min机械搅拌，反应100min，得氧化锌和滤液a，浸出液中锌的回收率为93％。
(2)以步骤(1)获得的富钴渣为原料，加入钴浸提液，钴浸提液为含有5mol/l的氨、2mol/l的硫酸铵的混合溶液，富钴渣与钴浸提液的质量比(固液比)为20：100，并加入4倍富钴渣中钴摩尔量的亚硫酸钠，200r/min机械搅拌，30℃下浸出5h，反应结束后过滤，得到富含钴的氨浸液，以富钴渣计，钴的浸出率为95.56％；
将上述富含钴的浸出液经20℃冷却4h后过滤，得到氢氧化钴和滤液b，浸出液中钴的回收率为98％。
实施例3
一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，包括如下步骤：
(1)以主要成分为48.65wt％zn，19.14wt％co的钴渣为原料,加入30wt％的氢氧化钠溶液，钴渣与氢氧化钠溶液的质量比(固液比)为1:100，700r/min机械搅拌，50℃下浸出时间3h，反应结束后过滤，得到富含锌的浸出液和富含钴的富钴渣；锌的浸出率为91.64％，钴的浸出率为6.5％；获得的富钴渣中含有12.97wt％的zn，59.65wt％的钴；
将上述富含锌的浸出液与1mol/l的盐酸溶液混合，浸出液与盐酸溶液的质量比为100:100，温度为50℃，反应过程中500r/min机械搅拌，反应200min，得到氧化锌和滤液a，浸出液中锌的回收率为100％。
(2)以步骤(1)获得的富钴渣为原料，加入钴浸提液，钴浸提液为含有10mol/l的氨、0.5mol/l的硫酸铵的混合溶液，富钴渣与钴浸提液的质量比(固液比)为50：100，并加入6倍富钴渣中钴摩尔量的亚硫酸钠，300r/min机械搅拌，70℃下浸出5h，反应结束后过滤，得到富含钴的氨浸液，以富钴渣计，钴的浸出率为88.54％；
将上述富含钴的浸出液经50℃冷却5h后过滤，得到氢氧化钴和滤液b，浸出液中钴的回收率为96％。
实施例4
一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，包括如下步骤：
(1)以主要成分为22.66wt％zn，1.14wt％co的钴渣为原料,加入35wt％的氢氧化钠溶液，钴渣与氢氧化钠溶液的质量比(固液比)为100:100，700r/min机械搅拌，250℃下浸出时间5h，反应结束后过滤，得到富含锌的浸出液和富含钴的富钴渣；锌的浸出率为95.33％，钴的浸出率为2.56％；获得的富钴渣中含有1.89wt％的zn，1.85wt％的钴；
将上述富含锌的浸出液与0.5mol/l的硝酸溶液混合，浸出液与硝酸溶液的质量比为50:100，温度为100℃，反应过程中700r/min机械搅拌，反应300min，得到氧化锌和滤液a，锌的回收率为99％。
(2)以步骤(1)获得的富钴渣为原料，加入钴浸提液，钴浸提液为含有12mol/l的氨、1mol/l的氯化铵的混合溶液，富钴渣与钴浸提液的质量比(固液比)为5：100，并加入1倍富钴渣中钴摩尔量的亚硫酸钠，100r/min机械搅拌，90℃下浸出20min，反应结束后过滤，得到富含钴的氨浸液，以富钴渣计，钴的浸出率为84.73％；
将上述富含钴的浸出液经30℃冷却0.5h后过滤，得到氢氧化钴、氢氧化高钴和滤液b，浸出液中钴的回收率为94％。
实施例5
一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，包括如下步骤：
(1)以主要成分为5wt％zn，0.08wt％co的钴渣为原料,加入25wt％的氢氧化钠溶液，钴渣与氢氧化钠溶液的质量比(固液比)为5:100，100r/min机械搅拌，250℃下浸出时间20min，反应结束后过滤，得到富含锌的浸出液和富含钴的富钴渣；锌的浸出率为90.73％，钴的浸出率为7.62％；获得的富钴渣中含有0.64wt％的zn，0.11wt％的钴；
将上述富含锌的浸出液与0.2mol/l的醋酸溶液混合，浸出液与醋酸溶液的质量比为80:100，温度为100℃，反应过程中600r/min机械搅拌，反应50min，得氧化锌和滤液a，浸出液中锌的回收率为96％。
(2)以步骤(1)获得的富钴渣为原料，加入钴浸提液，钴浸提液为含有12mol/l的氨、1mol/l的氯化铵的混合溶液，富钴渣与钴浸提液的质量比(固液比)为5：100，并加入3倍富钴渣中钴摩尔量的亚硫酸钠，200r/min机械搅拌，80℃下浸出1h，反应结束后过滤，得到富含钴的氨浸液，以富钴渣计，钴的浸出率为93.63％；
将上述富含钴的浸出液经30℃冷却1h后过滤，得到氢氧化钴和滤液b，浸出液中钴的回收率为93％。
对比例1
对比例1以与实施例1相同的未经处理的钴渣为原料(主要成分为33.65wt％zn，11.14wt％co)，直接进行钴浸提，反应条件参照实施例1的步骤(2)，将步骤(2)中的富钴渣替换为原料钴渣。
得到的浸出液中，锌的浸出率为70.2％，钴的浸出率为83.5％，无法实现锌、钴的高效浸出，而且浸出液中锌、钴难分离给后续回收工序增加了困难。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钴渣与氢氧化钠溶液混合，反应完成后过滤，得到富含锌的浸出液和富钴渣；
(2)将钴浸提液与步骤(1)获得的富钴渣混合，反应完成后过滤，得到富含钴的浸出液和浸出渣；所述的钴浸提液为氨和铵盐的混合溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中：
氢氧化钠溶液的浓度为15wt％-45wt％，钴渣与氢氧化钠溶液的质量比为(1-100):100；反应温度为35-250℃，反应时间为20-300min；反应过程中持续搅拌，搅拌速率为100-700r/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的铵盐为硫酸铵或氯化铵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中：
氨的浓度为2-14mol/l；如铵盐为硫酸铵，其浓度为0.5-4.5mol/l；如铵盐为氯化铵，其浓度为1-9mol/l；步骤(1)获得的富钴渣与钴浸提液的质量比为(1-100):100；反应温度为25-100℃，反应时间为20-300min；反应过程中持续搅拌，搅拌速率为100-700r/min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中:还添加了亚硫酸钠。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以摩尔数计，亚硫酸钠的添加量为富钴渣中钴的量的1-6倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中：还包括向富含锌的浸出液中添加水或酸，反应完成后过滤，得到锌的氧化物和滤液a。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的滤液a可循环利用，多次用于钴渣中锌的浸出。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中：还包括将富含钴的浸出液冷却后过滤，得到钴的氧化物和滤液b。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的滤液b可循环利用，多次用于富钴渣中钴的浸出。
技术总结
本发明公开了一种分离回收钴渣中锌、钴的方法，包括如下步骤：(1)、将钴渣与氢氧化钠溶液混合，反应完成后过滤，得到富含锌的浸出液和富钴渣；(2)、钴浸提液与步骤(1)获得的富钴渣混合，反应完成后过滤，得到富含钴的浸出液和浸出渣；所述的钴浸提液为氨和铵盐的混合溶液。本发明利用氢氧化钠浸出和氨浸联合浸出的方法，实现了锌、钴的有效分离回收；氢氧化钠浸出将锌选择性浸出，钴留在渣中，既实现了锌的回收，又达到了锌、钴分离的效果；氨浸可以将富钴渣中的钴选择性浸出，实现钴的回收。
技术研发人员：张亦飞;刘鹏飞;杨运国
受保护的技术使用者：烟台中科恩吉科创新产业园管理有限公司
技术研发日：2020.10.16
技术公布日：2021.01.15
声明：
“分离回收钴渣中锌、钴的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：烟台中科恩吉科创新产业园管理有限公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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