本發明涉及金屬冶煉技術領域，涉及濕法煉鋅過程中高鈷渣的處理，具體涉及一種對濕法煉鋅過程中所得高鈷渣的鋅鈷分離方法。
背景技術：
鈷的生產原料可分為鈷礦物和鈷廢料兩大類，其中鈷廢料是從冶煉鎳、鋅等系統中得到的鈷渣，或廢合金、電池材料、催化劑等中得到。在濕法煉鋅的過程中，鈷是十分有害的雜質元素，浸出液經過凈化除鈷后才可返回電解，凈化鈷渣再經過氧化酸浸后鈷進一步富集，產生高鈷渣。高鈷渣中含鋅在20-25%，鈷含量約為6-12%，還含有鐵、銅、鎘等金屬。由于鋅鈷的化學性質非常相似，鋅鈷分離膠為困難，因此濕法煉鋅高鈷渣的回收處理存在較大難度。鋅鈷分離主要有化學沉淀法和溶劑萃取法。根據鋅鈷化合物的溶度積差異可以實現化學沉淀分離。對鈷低鋅高的溶液可用氧化沉淀法除鈷，對鈷高鋅低的溶液可用水解沉淀部分除去鋅，沉淀法不太適合鈷鎳濃度大致相當的溶液。溶劑萃取技術具有高選擇性、高直收率、操作連續化和易于實現自動化等優點，但處理成本較高，生產消耗大，廢水量大，對處理鋅鈷含量較高的物料不具有優勢。
技術實現要素：
為了解決上述現有技術中處理難度大，成本較高，生產消耗大，廢水量大，對處理鋅鈷含量較高物料時不具有優勢的問題，本發明提供了一種鋅鈷分離方法。
本發明解決技術問題的技術方案為：一種鋅鈷分離方法，具體包括如下步驟：
步驟1. 浸出：含鈷、鋅、鐵、銅、鎘金屬離子的鋅鈷渣，按液固比為3:1將該鋅鈷渣加入質量濃度為15-20%的稀硫酸中浸出，待渣中超過95%的鈷、鋅、鐵、銅、鎘金屬以硫酸鹽的形式轉入溶液，過濾得浸出液A；
步驟2.一步除鐵、銅、鎘：將浸出液A中加入鋅粉或亞硫酸鈉還原三價鐵，加入量為浸出液A中鐵含量的1.5-2倍，再加氫氧化鈉或者碳酸鈉調pH到2.8-3.0，加熱到90-95攝氏度，通空氣或加雙氧水緩慢氧化鐵，反應2-3小時，并緩慢加碳酸鈉使鐵沉淀，控制最終pH到4.0，待冷卻到50-60攝氏度后加鋅粉，鋅粉加入量為浸出液A中銅鎘含量的1.5-2倍，置換除銅鎘，反應0.5-1小時后過濾，得到含鋅、鈷的硫酸鹽溶液B；
步驟3.鋅鈷分離：將溶液B中加入氫氧化鈉，使鈷以氫氧化鈷的形式沉淀，氫氧化鈉加入量為溶液B中鋅含量的3-5倍，攪拌反應1-2小時后過濾，得到含鋅酸根離子的溶液C、含少量鋅的氫氧化鈷渣D；溶液C中含有少量鈷，在溶液C中加入雙氧水使鈷以氫氧化高鈷的形式沉淀，反應10-30分鐘過濾，得到溶液E和含少量鋅的氫氧化高鈷渣F；溶液E為含鋅酸根離子的溶液，在其中加濃硫酸至pH為8.0-8.5，過濾后得到氫氧化鋅；
步驟4.深度除鋅：將渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解過程中加亞硫酸鈉，控制溶解后pH在1.5-2.5之間，并通入硫化氫氣體深度除鋅，反應2-3小時后，溶液中鋅降到1mg/L以下后過濾，濾液可用來生產碳酸鈷、草酸鈷、硫酸鈷等鈷產品。
所述鋅鈷渣中按質量百分比計：含鈷3-20%、含鋅10-30%、含鐵1-5%、含銅0.2-2%、含鎘0.5-3%。
優選的，本發明的方法適用于鋅鈷渣中鋅的質量百分比含量為10-30%，鈷的質量百分比含量為5-20%的鋅鈷含量高的物料。
本發明的有益效果在于：高鋅鈷渣在步驟一中，金屬實現大部分浸出進入浸出液，浸出率達到95%以上，金屬回收率高；在步驟二中，使鐵、銅、鎘合并除去，簡化除雜流程，溶液中鐵、銅、鎘含量可以降到5mg/L以下，除雜效率高；在步驟三中實現鋅鈷的初步分離，工藝簡單，易于操作；在步驟四中，進一步除去殘留的鋅，實現鋅鈷的完全分離；工藝簡單，鋅鈷分離完全，消耗少，生產成本低。采用本發明的方法使鋅鈷物料中鋅、鈷的回收率分別達到百分之九十以上。
具體實施方式
實施例1
一種鋅鈷分離方法，所述鋅鈷物料中，按質量百分比計：渣中含鈷10%、含鋅25%、鐵0.8%、銅0.3%、鎘1.8%，所述方法包括如下步驟。
步驟1浸出：將高含鋅鈷渣加入硫酸濃度為20%的硫酸中浸出，液固比3:1，攪拌并加熱至95攝氏度；反應1小時后渣中鈷、鋅、鐵、銅、鎘金屬以硫酸鹽的形式轉入溶液中，過濾得浸出液A；
步驟2一步除鐵、銅、鎘：將浸出液A中加入鋅粉2g/L還原三價鐵，再加氫氧化鈉調pH到3.0，加熱到90攝氏度，通空氣緩慢氧化鐵，反應3小時，并緩慢加碳酸鈉使鐵沉淀，控制最終pH到4.0，待冷卻到60攝氏度后加鋅粉10g/L置換除銅鎘，反應0.5小時后過濾，得到含鋅、鈷的硫酸鹽溶液B；
步驟3鋅鈷分離：將溶液B中加入氫氧化鈉，使鈷以氫氧化鈷的形式沉淀、鋅以鋅酸根離子形式留在溶液中，溶液B中加入氫氧化鈉200g/L，攪拌反應1小時后過濾，得到含鋅酸根離子的溶液C、含少量鋅的氫氧化鈷渣D；溶液C中含有少量鈷，再將溶液C中加入雙氧水后反應10分鐘使鈷以氫氧化高鈷的形式沉淀，過濾得到溶液E和含少量鋅的氫氧化高鈷渣F；將溶液E中加濃硫酸至pH為8.0，過濾后得到氫氧化鋅；
步驟4深度除鋅：將渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解過程中加亞硫酸鈉，控制溶解后pH在1.5，并通入硫化氫氣體深度除鋅，反應2小時后，溶液中鋅降到1mg/L以下后過濾，濾液中加入碳酸鈉溶液制備碳酸鈷產品。鋅鈷物料中鈷的回收率92.5%、鋅的91.5%。
實施例2
一種鋅鈷分離方法，所述鋅鈷物料中含鈷8%、含鋅20%、鐵0.6%、銅0.4%、鎘1.2%，所述方法包括如下步驟：
步驟1浸出：將高含鋅鈷渣加入硫酸濃度為15%的硫酸中浸出，液固比3:1，攪拌并加熱至90攝氏度；反應2小時后渣中鈷、鋅、鐵、銅、鎘金屬以硫酸鹽的形式轉入溶液中，過濾得浸出液A；
步驟2一步除鐵、銅、鎘：將浸出液A中加入鋅粉2g/L還原三價鐵，再加氫氧化鈉調pH到2.8，加熱到95攝氏度，加雙氧水緩慢氧化鐵，反應2小時，并緩慢加碳酸鈉使鐵沉淀，控制最終pH到4.0，待冷卻到50攝氏度后加鋅粉8g/L置換除銅鎘，反應1小時后過濾，得到含鋅、鈷的硫酸鹽溶液B；
步驟3鋅鈷分離：將溶液B中加入氫氧化鈉，使鈷以氫氧化鈷的形式沉淀、鋅以鋅酸根離子形式留在溶液中，溶液B中加入氫氧化鈉250g/L，攪拌反應1.5小時后過濾，得到含鋅酸根離子的溶液C、含少量鋅的氫氧化鈷渣D；溶液C中含有少量鈷，再將溶液C中加入雙氧水后反應20分鐘使鈷以氫氧化高鈷的形式沉淀，過濾得到溶液E和含少量鋅的氫氧化高鈷渣F；將溶液E中加濃硫酸至pH為8.5，過濾后得到氫氧化鋅；
步驟4深度除鋅：將渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解過程中加亞硫酸鈉，控制溶解后pH在2.0，并通入硫化氫氣體深度除鋅，反應2.5小時后，溶液中鋅降到1mg/L以下后過濾，濾液蒸發濃縮并重結晶制備硫酸鈷產品。鋅鈷物料中鈷的回收率為92.1%、鋅的回收率93.5%。
實施例3
一種鋅鈷分離方法，所述鋅鈷物料中含鈷20%、含鋅30%、鐵5%、銅2%、鎘3%，所述方法包括如下步驟：
步驟1浸出：將高含鋅鈷渣加入硫酸濃度為15%的硫酸中浸出，液固比3:1，攪拌并加熱至90攝氏度；反應2小時渣中鈷、鋅、鐵、銅、鎘金屬以硫酸鹽的形式轉入溶液中，過濾得浸出液A；
步驟2一步除鐵、銅、鎘：將浸出液A中加入鋅粉2.5g/L還原三價鐵，再加氫氧化鈉調pH到3.0，加熱到95攝氏度，加雙氧水緩慢氧化鐵，反應2小時，并緩慢加碳酸鈉使鐵沉淀，控制最終pH到4.0，待冷卻到50攝氏度后加鋅粉6g/L置換除銅鎘，反應1小時后過濾，得到含鋅、鈷的硫酸鹽溶液B；
步驟3鋅鈷分離：將溶液B中加入氫氧化鈉，使鈷以氫氧化鈷的形式沉淀、鋅以鋅酸根離子形式留在溶液中，溶液B中加入氫氧化鈉300g/L，攪拌反應2小時后過濾，得到含鋅酸根離子的溶液C、含少量鋅的氫氧化鈷渣D；溶液C中含有少量鈷，再將溶液C中加入雙氧水后反應30分鐘使鈷以氫氧化高鈷的形式沉淀，過濾得到溶液E和含少量鋅的氫氧化高鈷渣F；將溶液E中加濃硫酸至pH為8.5，過濾后得到氫氧化鋅；
步驟4深度除鋅：將渣D和渣F合并一起加稀硫酸溶解，再溶解過程中加亞硫酸鈉，控制溶解后pH在2.5，并通入硫化氫氣體深度除鋅，反應3小時后，溶液中鋅降到1mg/L以下后過濾，濾液蒸發濃縮并重結晶制備硫酸鈷產品。鋅鈷物料中鈷的回收率為92.6%、鋅的回收率93.5%。