针铁矿法从铜钴矿生物浸出液中除铁的研究

工艺流程： 经过 萃 铜 的硫 铜钴 矿生 物 浸 出液 在
常 温下 加入 还原 剂还 原 ， 然后升温至 ７ ０ ～９ ０℃ ， 缓
发生 氧化 沉 淀 的 Ｆ ｅ 。 数 量 少 ， 导 致铁 沉 淀 不 彻 底 。 随着 ｐ Ｈ 升高 ， 溶液 中的 Ｆ ｅ 。 。 氧化 加 快 ， Ｆ ｅ 。 水 解 沉淀 的数 量 增 多 ， 除 铁 率 明显 升 高 。ｐ Ｈ 为 ４时 除 铁率 已达 ９ ９ ． ９ 以上 ， 此 时钴 回收率 为 ９ １ ． ８ ； ｐ Ｈ 为 ５时 ， 由于此时 ｐ Ｈ过高， Ｆ ｅ ”浓 度大 于 １ ｇ ／ Ｌ， 导 致 Ｆ ｅ 什 快 速 沉 淀并 生 成 结 构 式 为 Ｆ ｅ （ ＯＨ） 。・
相 应量 的亚 硫 酸 钠 ， 充分反应 ５ ｍｉ ｎ 。还 原 终 点 的
固定条件 ： 沉淀 ｐ Ｈ ３ ． ５ ， 保温时 间 １ ｈ ， 双 氧水浓
确 定是 通过 黄血盐 检测 基本 无 Ｆ ｅ 。 、 溶 液清 亮 无 混 浊＿ ３ ］ 。但 是 ， 如果 ｐ Ｈ 过高（ ＞３ ） ， 不 仅 会 延 长 反应
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｆ ８ １ ６ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ７ — ７ ５ ４ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ０ １ — ０ ３
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｇｏ ｅ ｔ ｈｉ ｔ ｅ Ｄｅ ｉ ｒ ｏ ｎｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｂｉ ｏ ｌ ｅ ａ ｃ ｈｉ ｎｇ Ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｕ — Ｃｏ Ｏｒ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｃｕ — Ｃｏ ｏｒ ｅ ｂｉ ｏ ｌ ｅ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏｐｐ ｅ ｒ ｅ ｘｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ｇｏ ｅ ｔ ｈｉ ｔ ｅ
１ ． ３ ． １ Ｆ ｅ 抖 还 ， 使 钴被 大 量 吸 附 ， 钴
回收率急 剧降低 至 ２ １ ． ５ ２ 。
２ ． ２ 沉 淀 温 度 对 针 铁 矿 除 铁 的 影 响
取 １ ０ ０ ｍＬ试 液 ， 室 温下 用 ２ ０ ｇ ／ Ｌ碳 酸钠 溶 液 调节 ｐ Ｈ至 １ ． ６ ～２ ． ０ ， ７ ０℃时 ， 在 搅拌 下 慢 慢 加 入
ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｉ ｖｅ ｌ ｙ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ｔ ｈｅ ｏｐ ｔ ｉ ｍｕｍ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏｎｓ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕｄ ｉ ｎｇ ｐＨ ｏ ｆ ４． ０，ｏｘ ｉ ｄａ ｔ ｉ ｏｎ ｔ ｅ ｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｏｆ ７ ０ ℃ ，ｈｏ ｌ ｄｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｏ ｆ １ ｈ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｏ ｘｉ ｄ ａ ｎｔ ｏ ｆ ８ ．Ｔｈｅ ｇ ｏ ｅ ｔ ｈｉ ｔ ｅ ｄｅ ｉ ｒ ｏｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｃ ｏｎ ｄｕｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｍｏ ｓ —
ｉ ｓ ｒ ｉ ｃ ｈ ｏ ｆ ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｈ ａ ｓ ｇｏ ｏ ｄ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：Ｃｕ — Ｃｏ ｏｒ ｅ；ｂｉ ｏ ｌ ｅ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｌ ｕｔ ｉ ｏｎ；ｇｏ ｅ ｔ ｈｉ ｔ ｅ；ｄｅ ｉ ｒ ｏｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ９ — ０ ６
基 金 项 目 ：国家高技术研究发展计划项 目（ ２ ０ １ ２ ＡＡ０ ６ １ ５ ０ １ ； ２ ０ １ ２ ＡＡ０ ６ １ ５ ０ ２ ） ； 中央高校基本科研业务费项 目（ Ｎｌ １ ０ ３ ０ ２ ０ ０ ２ ）
作者简介 ： 陈 国宝 （ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 福建莆 田人 ， 博士 ， 讲师 ．
ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｐＨ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ，ｃ ｏｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｏｘ ｉ ｄａ ｎｔ ，ｏｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ａ ｎｄ ｄｅ ｉ ｒ ｏｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ｗｅ ｒ ｅ
ＣＨＥＮ ＧＵ Ｏ — ｂａ ｏ。ＹＡ ＮＧ Ｈｏ ｎｇ — ｙ ｉ ｎｇ，ＺＨ Ｏ Ｕ Ｌｉ — ｊ ｉ ｅ ，ＬＩ Ｈａ ｉ — ｊ ｕ ｎ
（ Ｓｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ＆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇｙ ． Ｎｏ ｒ ｔ ｈｅ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｕｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓｈ ｅ ｎｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ８ １ ９，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ，ｌ ｏ ｗ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ（ ７ ０℃ ）ａ ｎ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｌ ａ ｇ
・
２ ・
有色金属 （ 冶炼 部分 ） （ ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｙ ｓ ｙ １ ． ｂ ｇ ｒ ｉ ｍｍ． ｃ ｎ ）
２ Ｏ ｌ ３年 ３期
沉淀 。因此 需先 将 Ｆ ｅ 还原 成 Ｆ ｅ 抖 。本 文采 用 还 原 氧 化法 ＿ ２ 对针铁 矿 进行 除铁 ， 先将 Ｆ ｅ 。 被还 原 成 Ｆ ｅ 纠后再 对 溶 液 进 行 预 中 和 ， 最 后 加 入 氧 化 剂 使
得 过 滤性 能 良好 的沉淀 渣 ， 渣量 比黄铁矾 法 少 ， 其 含 铁量 也较 高 。在 镍钴 湿 法 冶金 中 ， 针铁 矿法 产 出 的
常温 萃取 分 离 。浸 出液 中 的铁 主要 是 以 Ｆ ｅ 抖存在，
若直 接对 浸 出液 进 行 中和沉 淀 ， 杂 质铁 将 与钴 同时
保 温 时 间等 因素 进 行 优 化 。 结 果 表 明 ， 控 制氧化过程 中 ｐ Ｈ为 ４ ． ０ 、 氧化 温度 ７ Ｏ℃ 、 保 温时 间 １ ｈ 、 氧 化 剂浓度 ８ ， 除铁 率 和 钴 回收 率 分 别 为 ９ ９ ． ９ 和９ ９ ． ５ ％ 。针 铁 矿 法 除铁 可 在 常 压 和 较 低 温 度 （ ７ ０℃ ） 下 进行 ， 而 且 不 需 外 加 其 他 金 属 阳 离子 就 能 获 得 过 滤 性 能 良好 且 可 作 为 含 铁 富 矿 使 用 的沉 淀 渣 。 关键词 ： 铜钴 矿 ； 细菌 浸 出 液 ； 针铁矿 ； 除 铁
２ ０ １ ３年 ３期
有色金属 （ 冶炼部分） （ ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｙ ｓ ｙ １ ． ｂ ｇ ｒ ｉ ｍｍ． ｃ ｎ ）
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ － ７ ５ ４ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ １
１ ９ ０ １ 型 紫外分 光光 度仪 、 ＫＧ Ｂ 一 ２型 可调式 恒 温 电热
板 以及 Ｐ ＨＳ 一 ２ ５ Ｐ Ｈ计 。
图１ ｐ Ｈ 对 除 铁 率 和 钴 回收 率 的 影 响
Ｆｉ ｇ ． １ Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｐＨ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｎ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ａ ｌ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｂ ａ ｌ ｔ
钴是 一种 战 略金 属 ， 是 制造 各 种高 温合 金 、 磁 性
铁渣 含镍 和钴 比其 他 两种 渣 都 低 ， 也 比一 般 中和 法 低， 因而 针铁 矿 法 在 湿法 冶 炼 中得 到 广 泛 应 用 。本
材料 、 防腐合 金 的重要 原料 。 目前 ， 国内钴产 量 尚不
能满 足需 求 ， 每 年 约有 半 数 需 进 口。随着 我 国对 钴 的需 求 大幅增 加 ， 回收 各 种 伴 生 资 源 中 的钴 具 有 十 分重 要 的意 义 。通常 采用 生物 冶金 的方 法从 硫 铜钴
针 铁 矿 法从 铜 钴 矿 生 物 浸 出液 中除铁 的研 究
陈国宝， 杨 洪英 ， 周 立杰 ， 李 海 军
（ 东 北大 学 材料 与冶金 学 院 ， 沈阳 １ １ ０ ８ １ ９ ）
摘要 ： 采 用 针 铁 矿 法 除 去 萃 铜 后 的铜 钴 矿 细 菌 浸 出液 中 的铁 ， 并对除铁 时的 ｐ Ｈ、 氧化剂浓度 、 氧化 时间 、
１ 试 验 部 分
１ ． １ 试 验 原 理
在硫 铜钴 矿 生 物 浸 出 过 程 中 ， 钴、 铜、 铁 等 金 属 元素 被 浸 出 而 进 入 浸 出 液 。浸 出 液 中 的铜 可 以用
１ ５ 的 ＵＸ ９ ８ ４ Ｎ在 ｐ Ｈ一１ ． １ 、 相 比 １： １的 条 件 下
ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ａ ｌ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｂ ａ ｌ ｔ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｒ ｅ ９ ９ ． ９ ａ ｎ ｄ ９ ９ ． ５％ ｒ ｅ —
、
Ｆ ｅ 。 缓慢 氧化 生成 针铁 矿 。
１ ． ２ 试 验 原 料 与 工 艺 流 程
斛
回
拄
硫 铜钴 矿 的 生 物 浸 出 液 经 萃 取 除 铜 后 ｐ Ｈ一 ０ ． ８的溶 液为 本 研 究 的原 料 ， 主要 成 分 （ ｇ ／ Ｌ ） ： Ｆ ｅ 。 ’ 。 ２ １ ． ８ ０ 、 Ｃ ｏ ０ ． ８ ５ 、 Ｓ Ｏ ３ ３ ． ８ ０ 。 主要 试 剂 为 分 析 纯碳酸钠 、 亚 硫酸 钠 和双 氧水。主要仪 器有 Ｄ Ｆ 一 １ ０ １ Ｓ型集 热式 恒 温 加 热 磁力 搅 拌 器 、 水浴锅 、 Ｔ Ｕ一
慢 加入 氧化 剂进行 氧 化 ， 在 Ｆ ｅ 。 。 ‘ 陧慢氧化 成 Ｆ ｅ 。 的
过 程 中 形 成 过 滤 性 能 好 的针 铁 矿 沉 淀 。 此 种 针 铁 矿
渣 可作 为含 铁富 矿使 用 ， 中 和后 液 可进 行 高 附 加值 钴 产 品的制 备 。
１ ． ３ 试 验 方 法
文采 用针 铁 矿法 除去 萃铜 后 的铜钴 矿 细菌浸 出液 中
的铁 。
矿 中 回收钴 ， 但要 先 除去 浸 出液 中的高 含量 铁 。
根 据沉 铁 渣 的形 态及 控 制 条 件 不 同 ， 沉 淀法 除 铁分 为赤 铁矿 法 、 针铁 矿 法 和黄 铁 矾 法 。针 铁 矿 法 适 用 于多 种 酸性 介 质 浸 出液 ＿ １ ］ ， 除铁 作 业 可 以在 低 压下 进行 ， 以及不 需 外 加 其 他 碱金 属 阳离 子 就 能 获