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1、濕法冶金中鈷錳分離方法綜評(píng)（1.昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，昆明650093；2.北京達(dá)飛安評(píng)管理顧問(wèn)有限公司，北京100101；3.北京礦冶研究總院，北京100070）摘要：本文介紹了幾種常用于濕法冶金鈷錳分離方法（氫氧化物沉淀法、硫化沉淀法、氨/碳酸鹽沉淀法、氧化沉淀法及溶劑萃取法）的原理及應(yīng)用現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)這些鈷錳分離方法進(jìn)行了分析比較，對(duì)濕法冶金中鈷錳分離的生產(chǎn)實(shí)踐具有一定參考意義。關(guān)鍵詞：鈷錳分離；沉淀；溶劑萃取Co/Mnseparationinhydrometallurgyprocess:AnoverviewABSTRACT:principlesandapplications
2、ofvariousmethods(hydroxideprecipitation,sulfideprecipitation,ammonia/carbonateprecipitation,oxidativeprecipitationandsolventextraction)forCo/Mnseparationinhydrometallurgyprocessareoverviewed.Thesemethodsalsoarecomparedandassessed.KEYWORDS:Co/Mnseparation;precipitation;solventextraction作為戰(zhàn)略金屬的鈷通常從鈷
3、礦和鈷廢料中提取。無(wú)論鈷礦或鈷廢料均含有其他金屬元素。其中一部分鈷料中常有錳伴生，這部分鈷錳料主要有鈷錳礦、濕法煉鋅過(guò)程中除雜得到的鈷錳渣、含錳的鎳鈷紅土礦、大洋錳結(jié)核、廢催化劑。為了使其中的鈷和錳通過(guò)分離分別回收，濕法冶金中通常先將鈷錳料浸出，再在浸出液中進(jìn)行鈷錳分離。由于鈷錳料成分的不同，使得浸出液的成分相差較大，選擇的鈷錳分離方法也因此而不同。目前已應(yīng)用于鈷錳分離的方法主要有氫氧化物沉淀法、硫化沉淀法、氨/碳酸鹽沉淀法、氧化沉淀法和溶劑萃取法，其中前四種方法可以歸結(jié)為沉淀法。鈷錳分離方法的選擇受溶液體系鈷、錳含量的影響很大。同時(shí)，在不同酸（如硫酸、硝酸、鹽酸）浸出體系中，鈷錳分離方法
4、也往往不同。此外，鈷錳料中常含有銅、鋅、鎳等有價(jià)金屬，在選擇鈷錳分離方法時(shí)還需考慮這些金屬與錳的分離情況。本文即介紹了幾種常用分離方法的原理及應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)這些分離方法進(jìn)行了分析比較。1鈷錳分離原理1.1氫氧化物沉淀法金屬離子在水溶液中的平衡濃度與pH的關(guān)系如圖1所示。從圖1中可以看到，在相同的金屬離子濃度條件下，鈷線與錳線的pH值差約為2，而鎳線與錳線的pH值差不足0.5，當(dāng)鈷錳料中還有較多鎳時(shí)，通過(guò)此法將鈷、鎳與錳深度分離是比較困難的。在濕法冶金中，該法通常與其他分離方法聯(lián)合使用。氫氧化物沉淀法曾在Cawse紅土礦處理工藝[1]中得到應(yīng)用。該工藝用MgO中和紅土礦浸出液，浸出液中的銅、
5、鋅、鎳、鈷及部分錳以氫氧化物形式沉淀。用氨水在通空氣和CO2條件下浸出沉淀渣，銅、鋅、鎳、鈷等與氨絡(luò)合進(jìn)入溶液，而錳則以碳酸錳或氧化錳形式留在渣中。該法的優(yōu)點(diǎn)是在工藝初始階段使鈷、鎳等有價(jià)金屬以氫氧化物沉淀，減少了后續(xù)工序的溶液處理量。但該法得到的金屬氫氧化物沉淀仍需通過(guò)返溶和分離工序來(lái)提取各種金屬，整個(gè)返溶和分離工序的操作成本高[2]。圖1金屬離子在水溶液中的平衡濃度與pH的關(guān)系（25℃）Fig.1Diagramofequilibriumconcentrationofmetalionsinaqueoussolutionvs.pH(25℃)1.2硫化沉淀法溶液中S2-濃度為0.1mol/L
6、時(shí)金屬離子殘余濃度與pH的關(guān)系如圖2所示，從圖2中可以看到，在相同的金屬離子濃度條件下，鈷線與錳線的pH值差約為4.5，因此采用此法可以較好的分離鈷錳。由于硫化錳的溶解度比硫化鈷大，鈷便以硫化鈷的形式優(yōu)先沉淀而錳則留在液中，從而實(shí)現(xiàn)了分離。從圖2還可以看到，鎳線與錳線的pH值差約為4，若鈷錳料中含有鎳，應(yīng)用硫化沉淀法也能將鎳錳較好分離。常用的沉淀劑主要有H2S、Na2S、(NH4)2S。硫化沉淀法的一個(gè)不足是硫化沉淀渣不能被硫酸或鹽酸直接浸出，需在氧化條件下浸出。圖2溶液中S2-濃度為0.1mol/L時(shí)金屬離子殘余濃度與pH的關(guān)系（25℃）Fig.2Diagramofconcentrati
7、onofmetalionsinaqueoussolutionvs.pHat[S2-]0.1mol/L(25℃)1.3氨/碳酸鹽沉淀法雖然鈷能優(yōu)先于錳以碳酸鹽沉淀，但由于鈷與錳的碳酸鹽溶度積[3]相近（MnCO31.8×10-11，CoCO31.4×10-13），單一使用碳酸鹽并不能徹底將鈷、錳分離，沉淀反應(yīng)得到的碳酸鈷中常含有較多的錳。而若聯(lián)合氨，錳以碳酸錳的形式沉淀，鈷則由于形成氨絡(luò)合物留在液中，從而可以完成較深度的分
