湿法冶金中钴锰分离方法综评

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1、湿法冶金中钴锰分离方法综评（1.昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093；2.北京达飞安评管理顾问有限公司，北京100101；3.北京矿冶研究总院，北京100070）摘要：本文介绍了几种常用于湿法冶金钴锰分离方法（氢氧化物沉淀法、硫化沉淀法、氨/碳酸盐沉淀法、氧化沉淀法及溶剂萃取法）的原理及应用现状，同时对这些钴锰分离方法进行了分析比较，对湿法冶金中钴锰分离的生产实践具有一定参考意义。关键词：钴锰分离；沉淀；溶剂萃取Co/Mnseparationinhydrometallurgyprocess:AnoverviewABSTRACT:principlesandapplications

2、ofvariousmethods(hydroxideprecipitation,sulfideprecipitation,ammonia/carbonateprecipitation,oxidativeprecipitationandsolventextraction)forCo/Mnseparationinhydrometallurgyprocessareoverviewed.Thesemethodsalsoarecomparedandassessed.KEYWORDS:Co/Mnseparation;precipitation;solventextraction作为战略金属的钴通常从钴

3、矿和钴废料中提取。无论钴矿或钴废料均含有其他金属元素。其中一部分钴料中常有锰伴生，这部分钴锰料主要有钴锰矿、湿法炼锌过程中除杂得到的钴锰渣、含锰的镍钴红土矿、大洋锰结核、废催化剂。为了使其中的钴和锰通过分离分别回收，湿法冶金中通常先将钴锰料浸出，再在浸出液中进行钴锰分离。由于钴锰料成分的不同，使得浸出液的成分相差较大，选择的钴锰分离方法也因此而不同。目前已应用于钴锰分离的方法主要有氢氧化物沉淀法、硫化沉淀法、氨/碳酸盐沉淀法、氧化沉淀法和溶剂萃取法，其中前四种方法可以归结为沉淀法。钴锰分离方法的选择受溶液体系钴、锰含量的影响很大。同时，在不同酸（如硫酸、硝酸、盐酸）浸出体系中，钴锰分离方法

4、也往往不同。此外，钴锰料中常含有铜、锌、镍等有价金属，在选择钴锰分离方法时还需考虑这些金属与锰的分离情况。本文即介绍了几种常用分离方法的原理及应用现状，并对这些分离方法进行了分析比较。1钴锰分离原理1.1氢氧化物沉淀法金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图1所示。从图1中可以看到，在相同的金属离子浓度条件下，钴线与锰线的pH值差约为2，而镍线与锰线的pH值差不足0.5，当钴锰料中还有较多镍时，通过此法将钴、镍与锰深度分离是比较困难的。在湿法冶金中，该法通常与其他分离方法联合使用。氢氧化物沉淀法曾在Cawse红土矿处理工艺[1]中得到应用。该工艺用MgO中和红土矿浸出液，浸出液中的铜、

5、锌、镍、钴及部分锰以氢氧化物形式沉淀。用氨水在通空气和CO2条件下浸出沉淀渣，铜、锌、镍、钴等与氨络合进入溶液，而锰则以碳酸锰或氧化锰形式留在渣中。该法的优点是在工艺初始阶段使钴、镍等有价金属以氢氧化物沉淀，减少了后续工序的溶液处理量。但该法得到的金属氢氧化物沉淀仍需通过返溶和分离工序来提取各种金属，整个返溶和分离工序的操作成本高[2]。图1金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系（25℃）Fig.1Diagramofequilibriumconcentrationofmetalionsinaqueoussolutionvs.pH(25℃)1.2硫化沉淀法溶液中S2-浓度为0.1mol/L

6、时金属离子残余浓度与pH的关系如图2所示，从图2中可以看到，在相同的金属离子浓度条件下，钴线与锰线的pH值差约为4.5，因此采用此法可以较好的分离钴锰。由于硫化锰的溶解度比硫化钴大，钴便以硫化钴的形式优先沉淀而锰则留在液中，从而实现了分离。从图2还可以看到，镍线与锰线的pH值差约为4，若钴锰料中含有镍，应用硫化沉淀法也能将镍锰较好分离。常用的沉淀剂主要有H2S、Na2S、(NH4)2S。硫化沉淀法的一个不足是硫化沉淀渣不能被硫酸或盐酸直接浸出，需在氧化条件下浸出。图2溶液中S2-浓度为0.1mol/L时金属离子残余浓度与pH的关系（25℃）Fig.2Diagramofconcentrati

7、onofmetalionsinaqueoussolutionvs.pHat[S2-]0.1mol/L(25℃)1.3氨/碳酸盐沉淀法虽然钴能优先于锰以碳酸盐沉淀，但由于钴与锰的碳酸盐溶度积[3]相近（MnCO31.8×10-11，CoCO31.4×10-13），单一使用碳酸盐并不能彻底将钴、锰分离，沉淀反应得到的碳酸钴中常含有较多的锰。而若联合氨，锰以碳酸锰的形式沉淀，钴则由于形成氨络合物留在液中，从而可以完成较深度的分