(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201510697945.8
(22)申请日 2015.10.23
C22B 1/24(2006.01)
C22B 1/16(2006.01)
(71)申请人攀枝花学院
地址617000 四川省攀枝花市东区机场路
10号
(72)发明人杨绍利 李俊翰 马兰 孙宁
(74)专利代理机构成都虹桥专利事务所(普通
合伙) 51124
代理人
高芸 梁鑫
(54)发明名称
(57)摘要
本发明属于火法冶金技术领域，特别涉及一
种硫钴精矿的处理方法。步骤如下：(1)氧化焙
烧；(2)压力成型；(3)干燥；(4)直接还原；(5)保
渣。本发明方法提供了一种硫钴精矿综合利用新
工艺技术，解决了湿法冶炼钴镍行业工艺过程复
杂、能耗高、副产品多、污染大、效率低、钴镍回收
率低等问题，具有工艺简单、周期短、效率高等优
点，能高效的从硫钴精矿中分离出铁、钴、镍、铜、
较高的经济效益。同时，所制得的合金化铁粉既可
作为炼钢和铸铁的添加剂，也广泛用于制备磁性
材料、高温合金等，磁选尾料可用于制备水泥、混
凝土、地砖等建筑材料。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 105154665 A 2015.12.16
C N 105154665
A
1.硫钴精矿的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)氧化焙烧：硫钴精矿经氧化焙烧后，得到焙烧料：其中氧化焙烧条件为：焙烧温度500～750℃，焙烧时间10～20min，过剩空气系数在1.2～2.0； (2)压力成型：将物料混匀，制成湿球团；其中各物料重量配比如下：焙烧料：还原剂：粘结剂：水＝100:15～25:3～8:4～9； (3)干燥：将所述湿生球团进行干燥得干球团；
(4)直接还原：将所述干球团进行高温快速直接还原，得到金属化球团；
(5)保护冷却：将所述金属化球团进行保护冷却；
(6)磁选：将冷却后的金属化球团经破碎、细磨、磁选后，得到合金化铁粉和磁选尾料。
2.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述硫钴精矿的粒度为100～325目。
3.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述焙烧料的粒度为100～270目，且小于200目占65％以上。
4.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述还原剂为普通煤粉、无烟煤粉、石墨粉、焦炭粉、活性炭、木炭、蓝炭、石油焦、沥青焦中的一种或其混合物。
5.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、糖蜜、蔗糖、淀粉、浆糊中的一种或其混合物。
6.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述压制成型步骤采用压力成型机，成型压力为5～20MPa，成型时间为15～80s。
7.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：步骤(3)中所述干燥步骤在采用鼓风干燥箱，干燥温度为100～220℃，干燥时间为40～100min。
8.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：至少满足以下任意一项：
步骤(4)中所述干球团直接还原步骤在还原炉、电阻炉或转底炉或车底炉或隧道窑中进行；
其特征在于步骤(4)中所述干球团直接还原步骤的还原温度为1200～1400℃，还原时间为20～50min，气氛为还原性气氛。
9.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：步骤(5)中所述硫钴精矿金属化球团在保护气体中或煤粉等还原介质中保护冷却；
进一步优选，所述保护气体为氮气或氩气。
10.如权利要求1所述的硫钴精矿的处理方法，其特征在于：至少满足以下任意一项：
步骤(6)中所述金属化球团破碎步骤采用人工粉碎或粉碎机粉碎；
步骤(6)中所述金属化球团细磨步骤采用振动磨、球磨机或气流磨，磨矿细度为小于200目所占比例为80％～90％；
步骤(6)中所述金属化球团的磁选步骤采用湿式磁选管，磁场强度为0.05～0.3T。
一种硫钴精矿的处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及火法冶金技术领域，特别涉及一种硫钴精矿的处理方法。
背景技术
[0002] 钴、镍资源是一个国家的重要战略资源，随着航空航天及国防事业的飞速发展，钴镍资源已成为国际重点抢占资源。据国土资源部门统计，我国第一缺铂族元素金属，第二缺的就是金属钴元素，全国每年钴用量约4～6万吨，其中2～3万吨来自进口。铜在电器、输电和电子工业中用量最大，军事上用铜制造各种子弹、炮弹、舰艇冷凝管和热交换器以及各种仪表的弹性元件等。还可用来制作轴承、轴瓦、油管、阀门、泵体，以及高压蒸汽设备、医疗器械、光学仪器、装饰材料及金属艺术品和各种日用器具等。
[0003] 攀西钒钛磁铁矿中蕴藏储量巨大的钴、镍和铜等有金属资源，据估计攀西地区钴、镍、铜资源的储量均在百万吨以上，但是由于存在品位低(Co 0.21～2.103％、Ni 0.18～4.305％、Cu 0.11～1.37％、Fe 18～50％)、分布散等原因，对这部分资源的可利用程度和回收利用方法学者们虽然有一定的研究，但并未根本解决目前攀西地区钴、镍资源回收利用过程中存在的问题。国内外大多采用硫酸化焙烧-浸出-净化-钴镍分离湿法冶金工艺处理硫钴精矿，但存在着工艺流程复杂、周期较长、污染大、资源回收率低等问题。对硫钴精矿进行氧化焙烧-煤基直接还原-磁选处理，可高效分离回收其中的
铁、钴、镍、铜等有价资源，目前未见该工艺处理硫钴精矿的报道。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种硫钴精矿的处理方法，改善和克服了目前已有工艺中存在的工艺流程长、资源回收率低、环境污染严重的缺点。
[0005] 本发明硫钴精矿的处理方法，包括如下步骤：
[0006] (1)氧化焙烧：硫钴精矿经氧化焙烧后，得到焙烧料：其中氧化焙烧条件为：焙烧温度500～750℃，焙烧时间10～20min，过剩空气系数在1.2～2.0；
[0007] (2)压力成型：将物料混匀，制成湿球团；其中各物料重量配比如下：焙烧料：还原剂：粘结剂：水＝100:(15～25):(3～8):(4～9)；
[0008] (3)干燥：将所述湿生球团进行干燥得干球团；
[0009] (4)直接还原：将所述干球团进行高温快速直接还原，得到金属化球团；[0010] (5)保护冷却：将所述金属化球团进行保护冷却，用以防止再氧化；
[0011] (6)磁选：将冷却后的金属化球团经破碎、细磨、磁选后，得到合金化铁粉和磁选尾料。
[0012] 其中：
[0013] 步骤(1)中所述硫钴精矿的粒度为100～325目。
[0014] 步骤(2)中所述焙烧料的粒度为100～270目，且小于200目占65％以上。[0015] 步骤(2)中所述还原剂主要为普通煤粉、无烟煤粉、石墨粉、焦炭粉、活性炭、木
炭、蓝炭、石油焦、沥青焦中的一种或其混合物。
[0016] 步骤(2)中所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、糖蜜、蔗糖、淀粉、浆糊中的一种或其混合物。
[0017] 步骤(2)中所述压力成球过程的成型压力为5～20MPa，成型时间为15～80s。[0018] 步骤(3)中所述干燥过程在鼓风干燥箱中进行，干燥温度为100～220℃，干燥时间为40～100min。
[0019] 步骤(4)中所述干球团直接还原过程在还原炉、电阻炉或转底炉或车底炉或隧道窑中进行。
[0020] 步骤(4)中所述干球团直接还原过程的还原温度为1200～1400℃，还原时间为20～50min，气氛为还原性气氛。
[0021] 步骤(5)保护冷却是用以防止再氧化，待金属化球团冷却后，测定其金属化率用以表征球团的还原效果。
[0022] 步骤(5)中所述金属化球团在氮气或氩气等保护气体中或煤粉等还原介质中保护冷却。
[0023] 步骤(5)中所述球团的金属化率是采用化学分析法分别测定球团样品中金属铁(MFe)含量和全铁(TFe)含量，并按式子(MFe/TFe)×100％进行计算得到。
[0024] 步骤(6)中所述金属化球团破碎过程采用人工破碎或在粉碎机中进行。[0025] 步骤(6)中所述金属化球团细磨过程在振动磨或球磨机中进行，磨矿细度为-200目所占比例约为80％～90％。
[0026] 步骤(6)中所述金属化球团的磁选过程在湿式磁选管中进行，磁场强度为0.05～0.3T。
[0027] 本发明方法适用于火法冶炼钴镍铁铜行业，改善和克服了目前已有工艺中存在的工艺流程长、资源回收率低、环境污染严重的缺点，具有工艺简单、成本低廉、周期短、效率高等优点，能高效地从硫钴精矿中分离出铁、钴、镍、铜、硫等有价资源，回收率可达90％以上，具有较高的经济效益。
附图说明
[0028] 图1为本发明实施例提供的硫钴精矿的处理方法的流程图。
具体实施方式
[0029] 以下为本发明的具体实施案例，这些实施例的给出是对本发明进一步详细说明，而不意味着对本发明的限制。
[0030] 对比实施例1
[0031] (1)将硫钴精矿1000g进行细磨，过100目筛后装入坩埚内，其品位为：Ni 0.45％，Co 0.87％，Fe 46.84％，Cu 0.18％，S 25.21％。在氧化性气氛下，当电阻炉温度上升到450℃，过剩空气系数为1.0时，将坩埚放入炉内保温10min后随炉保护冷却，得到焙烧料840g。
[0032] (2)将焙烧料细磨后过200目筛，其中-200目占65.53％。将物料按焙烧料：普通煤粉：聚乙烯醇：水＝100:8:2:3的重量比配料并混匀。分别称取10份质量为94g的混合
料在压力成型机上压制成球，成型压力为12MPa，成型时间为30s，得到10个湿球团。[0033] (3)将所有湿球团放于坩埚中，在鼓风干燥箱中干燥，干燥时间为30min，干燥温度为250℃，得到858g干球团。
[0034] (4)当电阻炉温度为1100℃时，将干球团置于电阻炉内还原60min后迅速取出，将球团放入氮气保护气氛中冷却，得到697g金属化球团。
[0035] (5)将冷却的金属化球团粉碎、细磨，其磨矿细度为-200目占86.79％。将细磨后的金属化球团粉末装入磁选管进行湿式磁选，磁场强度为0.04T，得到458g磁选物料和234g磁选尾料，其中磁性物料为合金化铁粉。微合金化铁粉中铁的品位87.73％，铁的回收率为85.78％；钴的品位为1.71％，钴的回收率达90.07％；镍的品位为0.88％，镍的回收率达89.56％；铜的品位为0.35％，铜的回收率达89.06％。
[0036] 实施例1
[0037] (1)将硫钴精矿1000g进行细磨，过100目筛后装入坩埚内，其品位为：Ni 0.45％，Co 0.87％，Fe 46.84％，Cu 0.18％，S 25.21％。在氧化性气氛下，当电阻炉温度上升到600℃，过剩空气系数为1.5时，将坩埚放入炉内保温15min后随炉保护冷却，得到焙烧料790g。
[0038] (2)将焙烧料细磨后过200目筛，其中-200目占72.23％。将物料按焙烧料：无烟煤粉：聚乙烯醇：水＝100:20:5:6的重量比配料并混匀。分别称取10份质量为95g的混合料在压力成型机上压制成球，成型压力为15MPa，成型时间为30s，得到10个湿球团。[0039] (3)将所有湿球团放于坩埚中，在鼓风干燥箱中干燥，干燥时间为40min，干燥温度为180℃，得到890g干球团。
[0040] (4)当电阻炉温度为1350℃时，将干球团置于电阻炉内还原35min后迅速取出，将球团放入氮气保护气氛中冷却，得到715g金属化球团。
[0041] (5)将冷却的金属化球团粉碎、细磨，其磨矿细度为-200目占85.73％。将细磨后的金属化球团粉末装入磁选管进行湿式磁选，磁场强度为0.15T，得到534g磁选物料和175g磁选尾料，其中磁性物料为合金化铁粉。微合金化铁粉中铁的品位83.43％，铁的回收率为95.12％；钴的品位为1.57％，钴的回收率达96.37％；镍的品位为0.81％，镍的回收率达96.12％；铜的品位为0.33％，铜的回收率达97.90％。
[0042] 实施例2
[0043] (1)将硫钴精矿1000g进行细磨，过100目筛后装入坩埚内，其品位为：Ni 0.45％，Co 0.87％，Fe 46.84％，Cu 0.18％，S 25.21％。在氧化性气氛下，当电阻炉温度上升到650℃，过剩空气系数为1.8时，将坩埚放入炉内保温15min后随炉保护冷却，得到焙烧料800g。
[0044] (2)将焙烧料细磨后过200目筛，其中-200目占71.18％。将物料按焙烧料：普通煤粉：糖蜜：水＝100:18:5:4的重量比配料并混匀。分别称取10份质量为92.5g的混合料在压力成型机上压制成球，成型压力为15MPa，成型时间为30s，得到10个湿球团。[0045] (3)将所有湿球团放于坩埚中，在鼓风干燥箱中干燥，干燥时间为60min，干燥温度为120℃，得到862g干球团。
[0046] (4)当电阻炉温度为1300℃时，将干球团置于电阻炉内还原35min后迅速取出，将球团放入氮气保护气氛中冷却，得到690g金属化球团。
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