刚果金氧化铜矿 (刚果金氢氧化钴)

非洲赞比亚一刚果(金)铜钴矿帯闻名于世，是仅次于南美洲安第斯山(智利、秘鲁和阿根廷)和北美洲美国西南部一墨西哥的世界第三大铜矿带，且钴储量高度集中在刚果(金)，独占世界鳌头。目前刚果(金)开采使用的铜矿石主要为地表氧化的铜钴多金属共生矿石，因此，铜的开采多釆用湿法工艺。2013年刚果(金）湿法炼铜产量已经达到94万吨。近几年，随着国内外矿山冶金企业在刚果(金）的投资进一步加大，湿法炼铜产量有进一步大幅增长趋势。

刚果(金)铜的湿法生产工艺一般为“矿石浸出(堆浸或搅拌浸出〉一萃取一电积”，浸出铜过程中多使用二氧化硫或亚硫酸钠作为还原剂浸出钴，含铜钴的硫酸溶液经过铜萃取后电积生产阴极铜，萃余液则经过中和、除杂后沉钴。由于刚果(金)当地工业基础非常薄弱，除部分硫酸外，基本上所有工业辅料都需进口，为节约成本，在当地所生产的钴产品多是以上述工艺简单除杂后制成粗制钴化合物，最常见的粗制钴化合物则为使用碳酸钠沉钴生产碳酸钴。

但是，粗制碳酸钴中钴品位低，多数在25%左右，增大了运输成本和其他费用，并且碳酸钠沉钴后液中含有大量难以处理的钠盐，直接排放会造成环境污染，而长期在系统中循环使用的话会造成溶液中钠离子大量富集，严重影响铜的生产。随着当地环保政策逐渐严恪，多家企业开始研究更加经济、环境友好的钴生产工艺，氧化镁沉钴工艺是其中的一个方向。

针对刚果(金)当地某湿法冶炼厂含钴的铜萃余液中和、除杂后液，研究了不同条件下氧化镁沉钴效果，得出了在温度5℃左右、反应时间为4h,终点pH值为8.0,用氧化镁浆液进行沉钴效果最佳，所得氢氧化钴品位高于36%,钴回收率大于99%,氧化镁利用率可达91%。

从硫酸钴溶液体系中回收钴金属一般采取添加氧化镁浆液生产氢氧化钴产品。氧化镁浆液浓度是否保持稳定对沉钴工业生产得到的产品质量至关重要，氧化镁浆液浓度偏高会造成钴产品中杂质镁含量升高，影响产品质量，氧化镁浆液浓度偏低会造成钴回收率降低。

1、试验部分

试验原理：沉钴前液(主要成分为CoS04溶液)中加入氧化镁有如下反应:

MgO+H20→Mg(OH)2↓

Mg(0H)2→Mg2++20H-

Mg(0H)2+CoSO4→Co（OH）2↓+MgSO4

氧化镁水解产生的氢氧化镁在水中可电离产生OH-。常温下氢氧化镁的lgKsp=-11.5，Co(OH)2的lgKsp=-14.2，由于Mg(0H)2和Co(OH)2的溶度积相差甚多，溶液中的Co2+会和Mg(0H)2电离产生的0H-反应，沉淀成Co(0H)2，促进反应向正方向进行，使MgO不断溶解，Co(OH)2不断沉淀出来。

试验原料：采用刚果(金)当地某湿法冶炼企业铜萃取后的萃余液经二氧化硫/空气、生石灰中和除杂版的碳酸钠沉钴前液为原料。料液成分见下表：

沉钴料液成分

试验方法：准确量取沉钴料液放入烧杯中，启动搅拌，整个试验中采用同一搅拌转速，加入氧化镁开始记录反应时间，在电热恒温水浴中实现恒温。沉钴过程中，在线检测溶液pH值，按照试验设定条件反应完后，抽滤、充分洗涤钴渣，干燥。分析渣中钴含量及其他杂质元素含量，并计算回收率及氧化镁单耗。

2、结果与讨论

2.1加料方式对沉钴影响试验

氧化镁的加料方式有直接干粉加料和调浆后加料两种。本次试验考察不同加料方式对渣中钴品位的影响。开展2组沉钴试验，一组氧化*粉镁**末加料，一组氧化镁调浆加料，调浆浓度10%，试验ph值〜8.0，温度50℃，搅拌时间5h。试验结果见表：

不同加料方式条件试验结果

由表可以看出，两种加料方式的钴回收率接近，但是，浆化可使加料更加均匀，避免局部氧化镁过量，氧化镁调浆加料可明显提高钴品位。直接干粉加料所得渣中钴品位为26.4%，调浆加料所得渣中钴品位为31.7%，因此后续试验皆采用氧化镁调浆后加料，调浆浓度固定在10%左右。

2.2沉钴终点pH值试验

不同pH值条件的沉钴结果

终点ph值设置：为便于实际生产控制，以0.5为间隔选取ph值，分别为7.5、8.0、8.5。试验温度50℃，搅拌时间5h，试验结果见上图。

从图可看出，在pH值7.5〜8.5范围内，随着pH值的升高，渣中Co品位先升高后降低，氧化镁利用率降低，Co回收率增大。

Ph值7.5时，渣含Co为30.4%,氧化镁利用率高,但Co回收率仅有86.1%；pH值8.0时,渣含Co为31.7%,Co回收率为99.8%，氧化镁利用率78.7%；pH值8.5时8.5时，渣含Co仅28.8%，Co回收率99.1%，但氧化镁利用率低,为72.8%。因此，选取ph值8.0后开展后续沉钴试验。

2.3温度条件试验

试验温度分别为常温（当地环境温度30℃左右）、40℃、50℃、60℃、70℃，试验ph值8.0，搅拌时间5h。温度条件试验结果见下图：

不同温度条件的沉钴结果

由图可以看出，随着温度的升高，渣含Co，Co冋收率、氧化镁利用率都逐渐升高，但当温度升至50℃时，各沉钴指标变化不大，渣含Co维持在32%左右，Co回收率〜99.7%，氧化镁利用率〜80%，因此，选择温度50℃开展后续沉钴试验。

2.4沉钴时间条件试验

本试验在搅拌时间为2h、3h、4h、5h后分别取样分析溶液成分，及各时段Co回收率和5h后渣中Co含量。试验ph值8.0，温度50℃,试验结果见下图：

从图可以看出，随着搅拌时间的增加,Co回收率逐渐增大，氧化镁利用率逐渐降低，当搅拌时间4h时，Co回收率为99.7%，基本全部反应。

不同时间条件的沉钴结果

2.5验证试验

由上面条件试验，可得出沉钴的最佳工艺参数为pH值8.0、温度50℃、搅拌时间4h、采用浆化氧化镁沉钴。以此最佳工艺条件，开展2组沉钴验证试验，结果见下表：

由表可知，1、2组试验的Co回收率均达到99%以上，渣含Co分别为36.1%、37.7%，氧化镁利用率分别为89.6%、91.3%。但是,由于氧化镁溶解度低，生成氢氧化钴的时候，氢氧化钴可能包裹在未溶解的氧化镁表面，造成进一步溶解困难，使钴渣中含有一定量的镁。

3、结论

1、得出氧化镁沉钴的最佳条件为:pH值8.0、温度50℃、反应时间4h、采用氧化镁浆液沉钴。

2、在最佳工艺条件下，钴回收率99%以上，渣中Co品36%以上，高于碳酸钠沉钴所得25%左右品位的碳酸钴，氧化镁单耗为0.8tMg0/tCo左右，利用率可达91%。

3、有一定量的难溶镁存在所制氢氧化钴产品中。