[发明专利]一种含锌、镍、钴净化渣的综合回收方法

说明书

本发明一种含锌、镍、钴净化渣的综合回收方法，用热水洗涤含锌、镍、钴净化渣至洗液含硫酸根或氯离子小于1g/L后用氢氧化钠浸出该净化渣；获得含锌、钴的碱浸液和主要含镍的浸出渣；将碱浸液置于磁场并以磁性材料作为阳极，不锈钢板作阴极进行隔膜电解，在阴极区和阴极上获得金属锌粉，在阳极区和阳极上获得主要含Co₂O₃和Co₃O₄的阳极泥；阳极泥水洗烘干后直接用氢气还原得金属钴粉或硫酸浸出，草酸沉淀得草酸钴，再用氢气还原得金属钴粉，也可用于电解金属钴；碱性电解残液返回浸出锌、镍、钴净化渣；含镍浸出渣水洗后用硫酸浸出，并进行富集后再电解获得金属镍。本发明工艺流程短，锌、镍、钴的分离回收率高，废水废渣量少。

技术领域

本发明涉及湿法炼锌高温锌粉净化除镍、钴的净化渣及其他湿法冶炼所产生的含镍钴渣的锌、镍、钴的综合回收，属于湿法冶金领域。

背景技术

到目前为止，湿法炼锌的净化工艺主要采用锌粉低温（60℃以下）置换净化铜、镉，在有锑盐或砷盐的参与下高温（80℃以上）置换净化镍、钴或采用类似β-萘酚类型的有机除钴剂净化镍钴所得高温净化渣，含有锌，主要是过量锌粉，占60%以上，含镍、钴主要是海绵镍和海绵钴，分别占1%以上，同时还含有少量的锑和砷，采用β-萘酚净化镍钴，虽然没有金属锌参与，但所得镍、钴渣经煅烧后渣含镍可达30%以上，钴可达10%以上。

含锌高温净化镍、钴渣采用硫酸浸出后，溶液含锌离子高达30g/L以上，含镍离子、钴离子在1g/L以上。用P204、P507、C-272等磷类萃取剂进行分离提取时，当有机相进行皂化萃取钴离子时，锌离子也要被萃取，而且被优先萃取，由于锌离子含量高于钴离子，钴离子的萃取是不理想的。即使采取对钴离子选择性高的C-272，萃取率也只有80%左右。采用氯化浸出，得到CoCl₃^-或CoCl₄^2-离子用N235萃取时，锌也会以ZnCl₄^2-形式被N235萃取，锌离子和钴离子也不能很好地分离提取。因此含锌、镍、钴的原料用硫酸或盐酸浸出后，用萃取办法进行分离提取是比较困难的。采用酸性或碱性氧化浸出（包括高压氧化浸出）中和水解沉淀或常规浸出再进行氧化中和水解沉淀虽然可以得到针铁矿式的CoOOH和NiOOH混合物沉淀，仍然会有8-10%的锌离子被吸附沉淀，沉淀渣的处理仍然存在锌、镍、钴的分离问题。即使采用200℃和1MPa以上的高温高压，以赤铁矿形式使钴生成Co₂O₃结晶析出，与锌分离，但镍将有50%左右以Ni₂O₃进入Co₂O₃结晶中，使镍、钴分离复杂化。因此，含锌、镍、钴的原料以氢氧化物或赤铁矿法进行分离提取也是比较困难的。酸浸后采用草酸沉淀草酸钴，锌也会以草酸锌沉淀不能分离。

发明内容

本发明利用锌，钴元素具有酸碱两性的化学性质，首先采用质量体积分数为150-200g/L的氢氧化钠溶液在80-95℃条件下或高温高压条件下，浸出含锌、镍、钴的原料，获得含锌离子、钴离子的碱浸液和含镍的碱浸渣，然后再将含锌、钴的碱浸液置于磁场环境中进行电解分离锌和钴。在阳极区和阳极上，Zn（OH）₄^2-进行电化学分解为锌离子、水、OH^-。由于锌离子的非磁化性（抗磁性），在电磁场中不受磁力影响而按电解方向进入阴极区，并在阴极上被电解析出为金属锌粉。而Co（OH）₄^2-、钴离子则是强磁物质，不仅在磁场中受洛伦兹力的影响产生磁偏转，不能正常按电解方向（电力线方向）在阴极区和阴极上电解析出。这相当于提高了其阴极析出的超电压，而且当阳极采用磁性材料制作时，电化学分解的钴离子受阳极磁力影响会聚集于阳极区或阳极上，并被阳极氧化为三价钴离子，与阳极析出的氧气反应生成Co₂O₃或Co₃O₄形成阳极泥沉积于阳极板上或沉淀于阳极区，实现了锌、镍、钴的有效分离。