在自然界中，鈷礦一般很少以獨(dú)立的礦床存在，絕大多數(shù)都以硫化礦、氧化礦、砷化礦的形式伴生于鎳、銅、鐵、鉛、鋅等礦床中，鈷含量較低。接下來(lái)小編簡(jiǎn)單介紹一篇優(yōu)秀鈷礦論文。

　　鈷作為一種重要的戰(zhàn)略金屬，廣泛應(yīng)用于航空航天、電機(jī)電器、機(jī)械、化工、陶瓷和電池工業(yè)等領(lǐng)域[1-3]。因此，各種含鈷原料經(jīng)過(guò)火法或濕法初步處理后得到的含鈷溶液中雜質(zhì)含量高，必須經(jīng)過(guò)其它處理得到雜質(zhì)含量低的含鈷溶液。工業(yè)中常用除鈣、鎂的方法有氟鹽沉淀法、萃取法等。當(dāng)鈣鎂雜質(zhì)含量較高時(shí)，可用氟鹽沉淀法除去;當(dāng)溶液中鈣鎂含量較低時(shí)，可在萃取凈化過(guò)程中與其它雜質(zhì)一起除去[6-8]。常用的鈷與鋅和錳的分離方法有沉淀法、萃取法、離子交換法等。沉淀法常用于鈷錳鋅的初步分離，而萃取法、離子交換法主要用于鈷與鋅和錳的深度分離[9-11]。鈷鎳分離主要有化學(xué)沉淀法和萃取法。沉淀法在分離鈷鎳時(shí)選擇性低，通常需要復(fù)雜溶解和沉淀作業(yè)，產(chǎn)品純度低，生產(chǎn)成本高。而溶劑萃取技術(shù)由于具有高選擇性、高直收率、流程簡(jiǎn)單、操作連續(xù)化和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，已成為鈷鎳分離的主要方法[12-14]。本文以高砷鈷鐵礦經(jīng)酸浸和除鐵砷后得到的硫酸鈷溶液為原料，采用氟鹽除鈣、鎂，P204萃取除鋅和錳，P507萃取分離鈷和鎳，硫酸溶液反萃得到雜質(zhì)含量低的硫酸鈷溶液。

　　1實(shí)驗(yàn)

　　1.1實(shí)驗(yàn)原料實(shí)驗(yàn)原料為高砷鈷鐵鈷礦經(jīng)硝酸氧化硫酸浸出、沉淀除鐵和砷得到的硫酸鈷溶液，其成分如表1所示。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1氟化銨除Ca、Mg

　　2.1.1氟化銨用量對(duì)Ca、Mg去除率的影響取300mLCoSO4溶液，反應(yīng)溫度為20℃(室溫)，反應(yīng)時(shí)間為2h，氟化銨用量對(duì)Ca、Mg去除率的影響如圖2所示。由表1可知，CoSO4溶液中Co濃度為22.250g/L，但Zn、Mn、Mg、Ca、Ni雜質(zhì)含量較高，其中Zn具有一定的回收價(jià)值。

　　1.2實(shí)驗(yàn)步驟1.2.1氟化銨除鈣、鎂取一定體積CoSO4溶液倒入塑料燒杯中，稱(chēng)取一定量的NH4F加入溶液，將塑料燒杯放在水浴鍋中加熱，啟動(dòng)攪拌，在一定溫度下反應(yīng)一段時(shí)間后過(guò)濾，分析濾液和濾渣。

　　1.2.2萃取取一定體積的萃取劑，加入一定體積NaOH溶液(500g/L)皂化，然后加入稀釋劑和協(xié)萃劑混合均勻，把用硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)好的CoSO4溶液倒入稀釋后的萃取劑中，在一定轉(zhuǎn)速下反應(yīng)一段時(shí)間后，將混合溶液轉(zhuǎn)入分液漏斗中，待溶液分層后，分別倒出萃余液和負(fù)載有機(jī)相，分析萃余液。將負(fù)載有機(jī)相和一定濃度的反萃溶液攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，分層得到反萃溶液和再生萃取劑。硫酸鈷溶液深度凈化工藝流程如圖1所示。

　　1.3分析方法采用原子吸收法分析溶液中Mg、Ca、Co、Zn、Mg、Mn等元素的含量。

　　2.1.2反應(yīng)溫度對(duì)Ca、Mg去除率的影響其它條件不變，氟化銨用量為1.8倍理論用量，反應(yīng)溫度對(duì)Ca、Mg去除率的影響如圖3所示。由圖3可知，隨著反應(yīng)溫度升高，Ca、Mg去除率增大。溫度升高有利于固體氟化銨的溶解，加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，改善氟化鈣和氟化鎂的過(guò)濾性能，但溫度過(guò)高，能耗增大;溫度過(guò)低，氟化鈣、氟化鎂易膠結(jié)，其吸附

　　鈷能力迅速增大，過(guò)濾難度也迅速增加，同時(shí)鈷的損失增大。綜合考慮能耗與過(guò)濾速度，選擇反應(yīng)溫度為60℃。此時(shí)，Ca、Mg去除率分別為98.51%和96.62%。

　　2.2P204萃取除Zn為了維持萃取過(guò)程溶液pH值，萃取前先將P204用NaOH皂化，皂化率為60%，其它實(shí)驗(yàn)條件:協(xié)萃劑(TBP)體積比為4%，混合時(shí)間為10min，萃取在室溫(20℃)下進(jìn)行，有機(jī)相與水相的體積比為1∶1。

　　2.2.1萃原液pH值對(duì)Zn、Mn、Co萃取的影響取除Ca、Mg后的CoSO4溶液40mL，用濃硫酸調(diào)節(jié)萃原液pH值，萃原液pH值對(duì)Zn、Mn、Co萃取效果的影響如圖4所示。和Co損失率增大。當(dāng)P204體積分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，Zn去除率達(dá)到99.39%，Mn去除率為49.02%，鈷直收率為99.19%。繼續(xù)增大P204體積分?jǐn)?shù)，Zn萃取率增大較小，Mn萃取率增大較大，但Co損失也大，不利于Co與雜質(zhì)的分離。因此，實(shí)驗(yàn)選擇P204體積分?jǐn)?shù)為20%。

　　2.3P204萃取除Mn

　　2.3.1萃原液pH值對(duì)Mn、Co萃取的影響取除Ca、Mg后的CoSO4溶液40mL，其它實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)過(guò)程與除鋅過(guò)程相同，萃原液pH值對(duì)Mn、Co萃取效果的影響如圖6所示。由圖4可知，隨著萃取原液pH值增大，Zn、Mn、Co的萃取率增大，即Zn、Mn去除率增大，而Co直收率降低。因此，在較高的pH值條件下進(jìn)行萃取，有利于提高鋅的萃取率，但鈷的萃取率也隨著增大，pH值太高不利于鋅與鈷的分離。當(dāng)pH值為3.5左右，鋅萃取率達(dá)到99.01%，Mn萃取率為47.36%，鈷直收率在99%以上。試驗(yàn)選擇萃取原液pH值為3.5左右。

　　2.2.2萃取劑P204體積分?jǐn)?shù)對(duì)Zn、Mn、Co萃取的影響其它實(shí)驗(yàn)條件不變，調(diào)節(jié)萃原液的pH值為4.0左右，萃取劑體積分?jǐn)?shù)對(duì)萃取除雜的效果如圖5所示。由圖6可知，隨著萃取原液pH值的增大，Mn、Co的萃取率增大，即Mn去除率增大，而Co直收率降低。增大萃取原液pH值，有利于提高M(jìn)n的萃取率，但鈷萃取率也隨pH值升高而增大。pH值較小，Mn、Co萃取能力較低，pH值太高則Mn與Co的分離效率較差。當(dāng)pH值為2.5左右，Mn萃取率達(dá)到91.25%，鈷直收率為91.53%。試驗(yàn)選擇萃取原液pH值為2.5左右。

　　2.3.2萃取劑P204體積分?jǐn)?shù)對(duì)Zn、Mn、Co萃取的影響其它實(shí)驗(yàn)條件不變，調(diào)節(jié)萃原液的pH值為4.0左右，萃取劑P204體積分?jǐn)?shù)對(duì)Mn、Co萃取效果的影響如圖7所示。由圖5可知，隨著萃取劑P204體積分?jǐn)?shù)增大，P204用量增大，Zn、Mn、Co的萃取率增大，即Zn、Mn去除率由圖7可知，隨著萃取劑P204體積分?jǐn)?shù)增大，P204用量增大，Mn、Co萃取率增大，即Mn去除率和Co損失率增大。在萃取過(guò)程中發(fā)生如下反應(yīng):[(RO)2POO]Na+Men+�叄叄�2[(RO)2POO]2Men++Na增加P204用量，反應(yīng)物的濃度及表面積增大，加快反應(yīng)速率，增大平衡轉(zhuǎn)化率。同時(shí)，當(dāng)平衡pH值恒定時(shí)，lgD=2lg[HR]+C，D為金屬分配比。lgD與lg[HR]之間存在著線性關(guān)系，分配比隨萃取劑濃度的增大而增大，即萃取能力也隨之增大。由圖7可知，當(dāng)P204體積分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，Mn去除率達(dá)到78.16%以上，鈷損失率僅為1%左右。試驗(yàn)選擇P204體積分?jǐn)?shù)為10%。由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，單級(jí)P204萃取不能達(dá)到除Mn效果，必須采取多級(jí)逆流萃取。實(shí)驗(yàn)采取3級(jí)逆流萃取除Mn，其示意圖如圖8所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

　　2.5放大實(shí)驗(yàn)

　　取1L除Fe、As后的CoSO4溶液，根據(jù)最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行放大實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

　　3結(jié)論

　　1)當(dāng)氟化銨用量為1.8倍理論用量，反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，Ca、Mg去除率分別為98.51%、96.62%。2)P204萃取除Zn，當(dāng)萃原液pH值為3.5，P204體積分?jǐn)?shù)為20%，Zn去除率達(dá)到99.39%，Mn去除率為49.02%，Co直收率為99.19%。P204萃取除Mn，當(dāng)萃原液pH值為2.5，P204體積分?jǐn)?shù)為10%，Mn去除率為78.16%，Co直收率為98.9%。采用3級(jí)逆流萃取，Co直收率達(dá)到96.23%，Mn去除率為96.5%，溶液中Mn濃度僅為0.023g/L。3)P507萃取Co，當(dāng)萃原液pH值為4.0，P507體積分?jǐn)?shù)為10%，有機(jī)相與水相的體積比為1∶1，Co萃取率達(dá)到78.86%，Ni萃取率為3.93%。采取5級(jí)逆流萃取，Co萃取率達(dá)到99.72%，Ni去除率為98.7%，萃取余液中Co濃度僅為0.041g/L，Ni濃度為0.382g/L。4)通過(guò)放大實(shí)驗(yàn)得到的硫酸鈷溶液中雜質(zhì)含量低，鈷總回收達(dá)到94.7%。

　　閱讀期刊：礦用汽車(chē)

　　本刊以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實(shí)際，開(kāi)展教育科學(xué)研究和學(xué)科基礎(chǔ)理論研究，交流科技成果，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

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