【摘要】：鈷是一種重要的戰(zhàn)略金屬,但我國鈷資源緊張,多為共伴生礦。其中低品位鈷礦石(次生氧化銅鈷礦)是重要的鈷伴生礦之一,其可選性差,有價金屬品位低,難以回收利用。低品位鈷礦石的嗜酸屬細菌(Acidithiobacillus)生物浸出液存在固體蛋白顆粒和鐵含量高的特點,造成溶劑萃取界面污染和鈷電積產(chǎn)品劣質(zhì),難以采用傳統(tǒng)的溶劑萃取—電積工藝流程回收其有價金屬。本文針對上述低品位鈷礦生物浸出液的特點,重點開展銅萃取界面污物的產(chǎn)生及消除工藝,固體顆粒絮凝脫除機理,針鐵礦法除鐵技術(shù)及其濾餅過濾性能研究,細菌蛋白對鈷電積的影響及脫除機制,消除了生物浸出液固體蛋白顆粒,降低鐵含量,最終實現(xiàn)銅鈷的提取和分離,銅、鈷回收率分別達到99.40%和99.03%。論文結(jié)果對我國低品位氧化銅鈷礦的綜合利用具有重要的意義,獲得如下研究結(jié)果:(1)通過對銅萃取過程界面污物進行分離及鑒定,發(fā)現(xiàn)溶劑萃取時進入萃取界面的固體顆粒是影響乳液的穩(wěn)定性、造成金屬、萃取劑損失的主要原因。采用陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑處理低品位鈷礦浸出液,溶液去濁率可接近100%,使萃取界面污物的產(chǎn)生得以控制。(2)酸性硫酸鹽介質(zhì)中,引起界面污物產(chǎn)生的固體顆粒帶有正電荷,具有良好的親水特性。首次通過擴展德亞蓋因—蘭多—弗韋—奧弗比克理論(EDLVO理論)計算,確認顆粒之間的靜電作用能及親水排斥能是造成固體顆粒穩(wěn)定,難于自然沉降的直接原因。研究發(fā)現(xiàn),絮凝劑分子可通過異種電荷之間的靜電作用包覆于顆粒表面,形成絮團,致使固體顆粒之間的親水排斥能轉(zhuǎn)化為疏水吸引能,以利于固體顆粒的沉降。(3)脫除固體顆粒后,鈷礦浸出液被用于萃取提銅。采用有機相為25%LIX984N的煤油溶液,在萃取相比為1:1,平衡pH值為1.25的條件下,可使銅萃取率達99.40%,鐵的夾帶為4.03%,鉆為0.85%。采用中性水對負載有機相洗滌,可有效降低鐵和鈷的共萃率。洗滌后的負載有機相采用200 g·L-1的硫酸水溶液進行反萃,在相比為1:1時,通過兩級逆流反萃,銅反萃率可達98.10%。(4)針對限制溶劑萃取提鈷的鐵元素,采用部分水解針鐵礦法(E.Z法)進行脫除,并對沉淀的濾餅過濾性能進行研究。首次通過中心復合設(shè)計試驗,建立了除鐵過程控制模型并獲得了除鐵參數(shù)的優(yōu)化方法。E.Z法除鐵后,含鈷溶液的除鐵率及鈷回收率可同時接近100%,并且鐵渣中鐵含量及硫酸根含量分別控制在60%以上及10%以下。溫度、pH值及晶種用量均會對構(gòu)成沉淀的物質(zhì)種類及形貌,過濾時的濾液流量及濾液質(zhì)量產(chǎn)生影響。首次證實了針鐵礦濾餅濾孔輪廓的分形維數(shù)與沉淀顆粒的物質(zhì)種類及生成條件相關(guān)性。當濾餅中孔隙的分形維數(shù)介于1.24～1.25之間時,過濾過程能夠維持較好的濾液流量及濾液質(zhì)量。(5)采用溶劑萃取技術(shù),對影響電積過程的低濃度銅、鐵元素進行脫除,并對鈷進行富集沉淀。最終形成的富鈷溶液,鈷濃度可達37.420 g·L-1,鐵濃度為0.875 mg·L-1,銅濃度為0.178 mg·L-1,細菌蛋白為0.152 mg·L-1。此電解液采用氫氧化鈉沉降,制備電積用氫氧化亞鈷粉末,鈷沉淀率可接近完全。(6)針對生物冶金技術(shù)回收電積鈷時易產(chǎn)生劣質(zhì)產(chǎn)品的問題進行研究。首次發(fā)現(xiàn)磷酸類萃取劑P507及含鈷電解質(zhì)對生物蛋白表現(xiàn)出良好潤濕性能,致使部分細菌及其降解產(chǎn)物隨鈷的溶劑萃取進入電積流程。鈷電積時,細菌蛋白吸附于陰極表面,增加鈷析出的陰極過電位及沉積能耗,削弱整平劑的作用。當電解液內(nèi)細菌蛋白濃度高于30 mg·L-1時,陰極鈷形貌發(fā)生改變,甚至開裂剝落。(7)對鈷電積過程進行優(yōu)化,適宜電積條件為鈷濃度60 g·L-1,硫酸鈉濃度為25 g·L-1,電解質(zhì)溶液溫度為60 ℃,電解液pH值維持在4.0～5.0之間,陰極電流密度為400 A·m-2,該條件下鈷電積電流效率可達到98%以上。研究中發(fā)現(xiàn)細菌蛋白存在累積現(xiàn)象,但累積的細菌蛋白可以通過提高陰極電流密度的方法予以分解。
【圖文】：

邐第１章緒論逡逑溶劑萃�。姺e新工藝。新工藝的技術(shù)路線如圖１．１。逡逑在新技術(shù)的研究中存在下列問題：（１）高含量的鐵會降低有價金屬的分離系數(shù)；（２）逡逑固體顆粒會在溶劑萃取時引起界面污物，造成金屬及萃取劑損失；（３）生物溶膠會使鈷逡逑電積還原時形成劣質(zhì)產(chǎn)品。逡逑針對上述問題，本文將開展以下研宄：逡逑（１）

２．邋２．邋３固體潤濕性能測試逡逑本研[傊脅捎茫剩茫玻埃埃埃模托徒喲ソ且墻釁垂燙逖返娜笫閱懿饈浴２饈越峁義弦勻笫塹男問獎硎荊ㄍ跡玻敝校冢粒希攏�。润湿角以掗捼０？９�，

本文編號：2608763