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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返溶和分離工序來提取各種金屬，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
