專利名稱：一種鈷白合金脫硅的方法
技術領域：
一種鈷白合金脫硅的方法，涉及一種用高硅鈷白合金為原料制備電銅、高純鈷鹽的工藝的方法。
背景技術：
我國是一個鈷資源缺乏的國家，生產所需90%左右的鈷原料依賴于國外進口。 2007年3月，剛果制定限制出口政策，禁止原礦出口，只允許在當地加工成初級冶煉金屬成品(鈷冶煉的中間產品或鈷白合金)才能出口，我國大量依靠進口鈷精礦加工成鈷鹽的局面將會逐步扭轉成進口鈷冶煉中間產品或者以鈷白合金來作為原料。在剛果以含銅2 10%， 含鈷3 8%的水鈷礦為原料，采用鼓風爐還原熔煉或電爐還原熔煉等，得到含Cul09T40%， Col09T40%，F(xiàn)e30%^60%的合金，同時為了增加金屬回收率，火法還原冶煉過程中均采用過還原技術，致使合金中的硅含量相對較高，有時高達15%，由于合金中硅的存在，導致其耐腐性增加，加大了合金的處理難度。開發(fā)高硅鈷白合金脫硅處理工藝就顯得尤其重要。目前，采用高硅合金處理工藝主要有湖南瑞翔新材料有限公司開發(fā)的專利 200610032051. 8”一種從銅鈷鐵合金粒中浸出有價金屬的方法”，其采用“高溫熔化_霧化制粉-選擇件氧化焙燒-充分細磨-直接酸浸或氧化酸浸”的方法處理銅鈷鐵合金，通過熔化再選擇性的氧化焙燒，使合金以二氧化硅的形式固化在合金中，解決浸出溶液中硅含量高的問題，溶液過濾性能好、銅鈷回收收率較高。但該方法能耗大、流程長、耗時多是無法解決的問題。在其選擇性氧化焙燒過程中需進一步消耗大量能源且冷卻過程時間很長，經焙燒后的合金粉部分轉變?yōu)榧饩Y構，造成團聚所以又需經過第二次磨粉。彭國偉開發(fā)的專利200910306801. X“鈷銅合金浸出方法”，利用加入氟助劑，再利用有機酸進行浸出，浸出過程在常壓下操作，溫度在100°C以下，但在酸性溶液中加入氟試劑，對于設備的腐蝕、后續(xù)浸出產生含氟廢水、含氟廢渣的處理難度增加。通過以上分析看出，由于合金中硅的存在，增加了合金的濕法處理難度，如果從合金的源頭將合金中的硅脫除，合金的處理難度將大大降低，提高合金的綜合利用率。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種工藝簡單、有價金屬銅、 鈷回收率高的鈷白合金脫硅的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。—種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于其脫硅過程的步驟依次包括
(1)將鈷白合金熔化；
(2)加入脫硅劑反應；
(3)再加入造渣劑造渣，
(4)將造渣從熔體中分離；
(5 )將分離渣后的熔體霧化成合金粉末，用于回收鈷銅鎳。
本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(1)的合金熔化過程采用感應電爐，或其它熔煉電爐，熔化溫度為1350-1500 0C。本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(2)是在常壓下，向熔體加入的脫硅劑，使硅與脫硅劑反應生成二氧化硅，脫硅劑為氧化鈷、氧化鐵、氧化銅、 鈷酸鋰等氧化劑其中的一種或多種組合，加入量為硅的ο. Π. ο倍理論需氧量，反應時間 10 20min。其反應原理是利用高溫下硅還原性強于鈷、銅、鐵等金屬氧化物的性質，加入金屬氧化物使其與熔體中的金屬硅反應生成二氧化硅和對應的金屬，其反應方程如下
2Me0+Si ③=Me (a)+Si02 (Me 為 Ni、Cu、Fe 等) 2Me203+3Si (液)=4Me (液)+3Si02 (Me 為 Co、Fe 等)
本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(3)加入造渣劑與二氧化硅造渣，造渣劑是氧化鈣、氧化鎂其中的一種或組合，加入量為產生的二氧化硅1. Γ1. 5倍理論量，反應時間為l(T20min。其反應原理利用堿金屬和堿土金屬氧化物與二氧化硅形成硅酸鹽，硅以SiO廣形式入渣漂浮在金屬熔體表面，從而達到脫硅的目的。其方程式為
Si02+Ca0=Ca0 ‘ SiO2 Si02+Mg0 =MgO ‘ SiO2
本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于脫硅過程進行一次或多次步驟(2)和 (3)重復操作，至合金中的硅除到合格的要求。本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(4)是將脫硅后的合金熔體，采用高壓水噴射，使熔體霧化的同時冷卻成固體粉末；霧化后的固體物料通過固液分離，液體通過冷卻后返回作為霧化用水。本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(4)的霧化后粉料直接在常壓下進行氧化浸出，浸出合金中的有價金屬，再進行萃取-電積回收銅、中和除鐵、 P204萃取除雜、P507提純回收鈷、鎳的工藝。浸出采用有機酸作為浸出劑，氯酸鈉作氧化劑，控制浸出終點pHl.O左右，溫度 85 °C，鎳、鈷、銅的浸出率均在99%以上。銅萃取-電積采用lix984作為萃取劑，磺化煤油為稀釋劑，進行逆流萃取，萃取二級，洗滌二級，反萃二級，反萃液為電解銅后液，得到的反萃后液作為電解銅的原液。中和除鐵采用碳酸鈣作中和劑，中和溫度50°C，時間3小時，后液pH值為4. 0。P204萃取除雜采用逆流萃取，萃取8級，洗滌5級，反萃5級，反萃鐵2級。P507提純鈷采用逆流萃取，萃取10級，洗滌10級，反萃5級，反萃鐵2級。濕法處理脫硅后的合金總的有價金屬回收率鈷大于97%，銅大于97%。本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，造渣劑易于得到，價格便宜；脫硅劑可以是廢氧化鈷、廢氧化銅、廢鈷酸鋰、粗制氫氧化高鈷等，有利于原料的綜合回收；脫硅后的合金直接進行霧化制粉，有利于濕法處理回收；脫硅后的合金，由于含硅小于3%，后續(xù)處理容易， 操作簡便，金屬回收率高。


圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
具體實施例方式一種鈷白合金脫硅的方法，其工藝過程為采用高硅的鈷白合金為原料，通過高溫熔化，在加入脫硅劑和造渣劑的作用下使合金中的硅以二氧化硅和硅酸鹽的形式浮在表面撈渣脫除，再將合金采用霧化方式，霧化成合金粉末，合金粉末采用常規(guī)的濕法工藝處理回收有價金屬。該方法的步驟如下
1、將合金在中頻爐中升溫熔化，熔化溫度為1350-1500°C，根據不同合金的熔點，熔化溫度比合金的熔點高50-100°C。2、加入適量的脫硅劑和造渣劑，使合金熔體中的硅成二氧化硅漂浮在熔體的表面，同時與造渣劑反應生成硅酸鹽，從熔體表面撈出。3、重復步驟1、2的操作，直至合金中硅小于3%。4、脫硅合格撈完渣的合金熔體慢慢由中頻爐中倒出，并用高壓噴射水使熔體霧化成細小的粉末，再通過固-液分離，得到含有少量水的固體粉末，液體通過冷卻后返回作為霧化用水。5、固體粉末在常壓下進行氧化浸出，再進行萃取-電積回收銅、中和除鐵、P204萃取除雜、P507提純回收鈷。實施例1
合金其成分為Co 34. 97%,Fe 36. 38%,Cu 15. 90%,Si 6%，采用2kg中頻爐進行試驗，坩堝為氧化鋁剛玉坩堝，合金加入量為1kg，熔煉溫度1480°C，脫硅劑為廢的氧化鈷(Co含量為69%)，一次加入量為200g，造渣劑為氧化鈣，一次加入量為100g，反應時間15min，撈渣1 次，霧化得合金粉1070g (干計)，合金成分為Co45. 42%，Cu 14.86%，F(xiàn)e 33%，Si 1. 18% ；直接采用硫酸浸出，控制PH值1. 0左右，溫度60°C，同時加入氧化劑氯酸鈉控制礦漿電位為 400mv，銅、鈷的浸出率分別為99. 2%,99. 6%。實施例2
合金其成分為 Co 36. 87%、Fe 33. 45%、Cu 13. 45%、Si 12. 15%，采用 IOOOkg 中頻爐進行脫硅，坩堝為特制坩堝，合金加入量為600kg，熔煉溫度1400°C，脫硅劑為廢的氧化鐵(鐵含量為64%)，一次加入量為70kg，造渣劑為氧化鈣，一次加入量為60g，反應時間15min，撈渣1次，重復進行脫硅處理3次，共計加入氧化鐵210kg，氧化鈣180kg，霧化得合金粉630kg (干計)，合金成分為Co35. 01%，Cu 12. 50%, Fe 40. 18%, Si 2. 01%，脫硅工序鈷、銅的回收率分別為99. 70%, 97. 58%，硅的脫出率為82. 63%。取^ig合金粉直接采用硫酸浸出，控制pH 1.0左右，溫度90°C，同時加入氧化劑氯酸鈉控制礦漿電位為450mv，銅、鈷的浸出率分別為99. 2%,99. 6%，鐵的浸出率為1. 6%，溶液采用30%lix984萃取兩級，同時加入液堿控制萃余液pH為1. 5左右，銅的萃取率為99. 18%， 萃余液采用碳酸鈣做中和劑中和除鐵，控制其PH 4.0，溶液含鐵僅為0.013g/L，再采用 10%P204萃取10級，洗滌4級，反萃4級，反鐵2級，P204萃余液再經P507萃取提純，濕法處理合金粉鈷的回收率為97. 42%，銅的總回收率為97. 89%。實施例3
某合金其成分為 Co 28.87%、Fe 40. 45%、Cu 18. 45%,Si 10. 16%，采用 1000kg 中頻爐進行脫硅，坩堝為特制坩堝，合金加入量為600kg，熔煉溫度1350°C，脫硅劑為廢的鈷酸鋰(鈷含量為60%)，一次加入量為70kg，造渣劑為氧化鎂，一次加入量為50g，反應時間15min，撈渣1次，重復進行脫硅處理3次，共計加入鈷酸鋰210kg，氧化鎂150kg，霧化得合金粉660kg (干計)，合金成分為 Co35. 34%, Cu 16. 71%, Fe 35. 48%, Si 0. 58%，脫硅率為 93. 72%。
取合金粉直接采用硫酸浸出，控制pH值1. 0左右，溫度90°C，同時加入氧化劑氯酸鈉控制礦漿電位為450mv，銅、鈷的浸出率分別為99. 6%,99. 5%，鐵的浸出率為1. 4%，溶液采用30%lix984萃取兩級，同時加入液堿控制萃余液pH為1. 0左右，銅的萃取率為98. 13%， 萃余液采用碳酸鈣做中和劑中和除鐵，控制其PH 4.0，溶液含鐵僅為0.01g/L，再采用 10%P204萃取10級，洗滌4級，反萃4級，反鐵2級，P204萃余液再經P507萃取提純，濕法處理合金粉鈷的回收率為97. 08%，銅的總回收率為97. 24%。
權利要求
1.一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于其脫硅過程的步驟依次包括(1)將鈷白合金熔化；(2)加入脫硅劑反應；(3)再加入造渣劑造渣，(4)將造渣從熔體中分離；(5 )將分離渣后的熔體霧化成合金粉末，用于回收鈷銅鎳。
2.根據權利要求1所述的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(1)的合金熔化過程采用感應電爐，或其它熔煉電爐，熔化溫度為1350-1500 0C。
3.根據權利要求1所述的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(2)是在常壓下，向熔體加入的脫硅劑，使硅與脫硅劑反應生成二氧化硅，脫硅劑為氧化鈷、氧化鐵、 氧化銅、鈷酸鋰等氧化劑其中的一種或多種組合，加入量為硅的ο. Π. ο倍理論需氧量，反應時間l(T20min。
4.根據權利要求1所述的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(3)加入造渣劑與二氧化硅造渣，造渣劑是氧化鈣、氧化鎂其中的一種或組合，加入量為產生的二氧化硅1. Γ1. 5倍理論量，反應時間為10 20min。
5.根據權利要求1所述的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于脫硅過程進行一次或多次步驟(2)和(3)重復操作，至合金中的硅除到合格的要求。
6.根據權利要求1所述的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(4)是將脫硅后的合金熔體，采用高壓水噴射，使熔體霧化的同時冷卻成固體粉末；霧化后的固體物料通過固液分離，液體通過冷卻后返回作為霧化用水。
7.根據權利要求1所述的一種鈷白合金脫硅的方法，其特征在于所述的步驟(4)的霧化后粉料直接在常壓下進行氧化浸出，浸出合金中的有價金屬，再進行萃取-電積回收銅、 中和除鐵、P204萃取除雜、P507提純回收鈷、鎳的工藝。
全文摘要
一種鈷白合金脫硅的方法，涉及一種用高硅鈷白合金為原料制備電銅、高純鈷鹽的工藝的方法。其特征在于其脫硅過程的步驟依次包括(1)將鈷白合金熔化；(2)加入脫硅劑反應；(3)再加入造渣劑造渣；(4)將造渣從熔體中分離；(5)將分離渣后的熔體霧化成合金粉末，用于回收鎳鈷銅。本發(fā)明的一種鈷白合金脫硅的方法，造渣劑易于得到，價格便宜；脫硅劑可以是廢氧化鈷、廢氧化銅、廢鈷酸鋰、粗制氫氧化高鈷等，有利于原料的綜合回收；脫硅后的合金直接進行霧化制粉；脫硅后的合金，可以穩(wěn)定生產出含硅2%以下的合金粉末。由于含硅小于3%，可采用常規(guī)的浸出方式回收鈷、銅，后續(xù)處理容易，操作簡便，金屬回收率高，應用前景好。
文檔編號B22F9/08GK102321824SQ20111030921
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2011年10月13日
發(fā)明者尹飛, 楊小華, 江培海, 王吉坤, 王振文, 阮書鋒 申請人:北京礦冶研究總院