【摘要】：有色金屬資源是現(xiàn)代工業(yè)社會極其重要的戰(zhàn)略物資儲備。中國是目前世界上最大的有色金屬生產(chǎn)國和消費國,中國礦產(chǎn)資源儲量豐富,種類涵蓋齊全。但由于近年來有色金屬礦產(chǎn)資源的持續(xù)開發(fā),高品位、易選冶金屬礦產(chǎn)資源劇減,后備資源不足,導致有色金屬原料嚴重依賴進口。綜合回收低品位、難選冶、多金屬共伴生礦產(chǎn)資源,探尋經(jīng)濟合理的工藝路線,具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文以某礦山提供的低品位銅鈷礦為研究對象,針對礦樣中含有的銅、鈷、鎳等主要有價金屬元素進行分離回收,實現(xiàn)了銅、鈷、鎳的逐一分離、富集和回收,制定了一條切實可行的工藝路線。論文主要研究內(nèi)容及研究成果如下:(1)系統(tǒng)研究了低品位銅鈷礦硫酸化焙燒-酸浸過程的焙燒條件和酸浸條件對銅、鈷、鎳等有價金屬浸出結(jié)果的影響,初步確定該銅鈷礦硫酸化焙燒-酸浸最佳工藝條件。硫酸鈉為銅鈷礦焙燒助劑,實驗研究表明:硫酸鈉為焙燒助劑,其最佳添加量為6%(質(zhì)量分數(shù)),與礦樣固體研磨混勻,最佳焙燒溫度500℃,恒溫20 min;以體積分數(shù)為5%的硫酸為浸出劑,在浸出固液比S/L=1:3,恒溫80℃,浸出時間150 min的條件下,銅、鈷的浸出率可達到90%以上,鎳浸出率可達到70%左右。以亞硫酸鈉為焙燒助劑,實驗探索得到:亞硫酸鈉為焙燒助劑,最佳添加量為2%(質(zhì)量分數(shù)),固體研磨混勻,最佳焙燒溫度500℃,恒溫40 min;以10%硫酸為浸出劑,在浸出固液比S/L=1:3,浸出時間250 min,溫度80℃的條件下,銅、鈷、鎳的浸出率同樣可分別達到90%、90%、70%。(2)系統(tǒng)研究了銅的專屬萃取劑CP180對酸浸液中銅的分離回收。實驗研究了CP180對酸浸液模擬液中銅萃取的最佳實驗條件,確定了萃取劑濃度、振蕩時間、水相酸度、振蕩速率、相比、逆流萃取級數(shù)等實驗參數(shù)對萃取、反萃過程的影響。實驗結(jié)果表明:在室溫下,p H=1.5,相比1:1,萃取時間10 min時,濃度為15%的CP180對模擬液中4.48 g/L的Cu~(2+)進行萃取,一級萃取可實現(xiàn)96%的萃取率;通過萃取等溫線確定二級逆流萃取可實現(xiàn)Cu~(2+)的分離,二級萃取Cu~(2+)的萃取率可達到99.5%以上,溶液中Co~(2+)、Ni~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)等金屬離子不影響Cu~(2+)的萃取;以2 mol/L硫酸為反萃劑,在相比1:1,時間4 min的條件下,一級反萃率在90%以上,二級逆流反萃率達到99%以上,實現(xiàn)銅與有機相的較好分離。(3)研究了新的協(xié)萃體系CP180-P507-煤油體系對銅的分離回收實驗條件,以及體系中其他共存離子對銅萃取產(chǎn)生干擾的最大濃度,確定了反萃的最佳工藝參數(shù)。實驗確定了該體系組成為15%CP180+0.03%P507+煤油。實驗結(jié)果顯示:該協(xié)萃體系協(xié)萃劑添加量僅為萃取劑的五百分之一;經(jīng)二級逆流萃取,銅的萃取率高達99.9%以上,基本實現(xiàn)與Co~(2+)、Ni~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)的完全分離。干擾實驗研究表明,該體系具有良好的抗干擾能力,可抵抗2.0倍的Fe~(3+)和Ni~(2+)的干擾,2.5倍Zn~(2+)的干擾以及3.0倍Co~(2+)的干擾。以2 mol/L硫酸為反萃劑,在相比(O/A)3:1,時間4 min的條件下,經(jīng)三級逆流反萃取,銅的反萃率達到99.5%以上,富集了3.1倍;萃取劑可循環(huán)利用。(4)研究了P204同時回收體系中的Fe~(3+)和Zn~(2+)的實驗參數(shù),避免Fe~(3+)、Zn~(2+)對Co~(2+)、Ni~(2+)分離造成干擾;系統(tǒng)研究了Versatic10-Lix984-Na OH-煤油體系對Co~(2+)、Ni~(2+)分離的最佳工藝參數(shù)。實驗研究表明:在有機相皂化率75%,水相p H=2.5,Versatic 10濃度為10%,相比1:1,萃取時間10 min的條件下,Versatic10可基本完全萃取鎳、鈷;實驗研究確定復配體系10%Versatic10-1%Lix984-Na OH-煤油體系成功地在反萃階段實現(xiàn)鈷鎳分離;在反萃劑1 mol/L H2SO4,反萃時間50 s,相比2:1的條件下,鈷可實現(xiàn)95%以上的回收率,且溶液中的鈷濃度富集了兩倍左右,鎳僅有少量進入溶液。本階段實現(xiàn)鎳、鈷分離。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF81

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本文編號：2750498