Добыча кобальта

Экстракция кобальта относится к методам, используемым для извлечения кобальта из руд и других сложных руд. Существует несколько методов отделения кобальта от меди и никеля . Они зависят от концентрации кобальта и точного состава используемой руды.

Извлечение из медно-кобальтовых сульфидных концентратов

Руды обрабатываются сульфатизирующим обжигом в печи с псевдоожиженным слоем для превращения сульфидов меди и кобальта в растворимые сульфаты , а железа в нерастворимый гематит . Огарок отработанного впоследствии выщелачивают из серной кислотой электролита для восстановления меди . На этом этапе выщелачивания вводятся оксидные концентраты для поддержания кислотного баланса в контуре. Железо и алюминий удаляются из выщелачивающего раствора добавлением извести , а медь извлекается электролитически на медных катодах . Часть отработанного электролита поступает в контур восстановления кобальта и очищается от железа, меди, никеля и цинка до осаждения кобальта в виде его гидроксида . Это достигается добавлением большего количества извести для повышения pH до тех пор, пока оставшаяся медь не выпадет в осадок. Эта медь отправляется обратно в медную цепь. По мере добавления извести медь-кобальтит выпадает в осадок и возвращается в процесс выщелачивания. гидросульфид натрия (NaHS) (вместе с некоторым количеством металлического кобальта в качестве Добавляется катализатор ) для осаждения сульфида никеля (NiS). сероводород (H ₂ S) и карбонат натрия (Na ₂ CO ₃ Затем добавляют ) для осаждения сульфида цинка (ZnS). Затем добавляют известь до насыщения для осаждения гидроксида кобальта(II) (Co(OH) ₂ ). а металл очищается электролизом На заключительных стадиях этот гидроксид кобальта повторно растворяется , . Полученные кобальтовые катоды измельчают и дегазируют в вакууме с получением чистого металлического кобальта.

Извлечение сульфидных никель-кобальтовых концентратов (процесс Шерритта)

Процесс Шерритта — гидрометаллургический процесс, названный в честь компании Sherritt Gordon Mines Ltd. (ныне Sherritt International ) из Шерридон и Линн Лейк , Манитоба, Канада , основанный на более старом форвардном процессе, разработанном доктором Фрэнком Форвардом для извлечения меди и никеля из тех же рудников. . Концентраты сульфида никеля можно обрабатывать обжигом или взвешенной плавкой с получением штейна , из которого можно извлечь никель и кобальт гидрометаллургическим способом, или их можно обрабатывать выщелачиванием под давлением из аммиачного раствора. Остаток удаляется. Поток штейна и сульфидного концентрата, содержащий примерно 0,4% кобальта и 30% серы, подвергают выщелачиванию под давлением при повышенной температуре и давлении в аммиачном растворе с получением раствора никеля, меди и кобальта. Путем выпаривания аммиака; медь осаждается в виде сульфида и отправляется в плавильный завод. Сероводород добавляют в автоклав для удаления сульфида никеля и сульфида меди , которые возвращают в процесс выщелачивания. Затем через раствор в автоклаве пропускают воздух для оксигидролиз . Затем раствор восстанавливают водородом, опять же при высокой температуре и давлении, для осаждения порошка никеля (>99%). Оставшийся раствор (содержащий примерно равные пропорции сульфидов никеля и кобальта) затем доводят (до более низкой температуры и давления) для осаждения смешанных сульфидов, а жидкость концентрируют и кристаллизуют в сульфат аммония ((NH ₄ ) ₂ SO ₄ ). . Смешанные сульфиды выщелачивают под давлением воздухом и серной кислотой. Затем добавляют аммиак для удаления калия и железа в виде ярозита (KFe ³⁺
₃ (ОН) ₆ (SO ₄ ) ₂ ). добавляется больше аммиака и воздуха Для окисления . Раствор удаляют из автоклава и для удаления никеля добавляют серную кислоту в виде сульфата никеля(II) - сульфата аммония гексагидрата ([NiSO ₄ ]•[(NH ₄ ) ₂ SO ₄ ]•6H ₂ O), который затем направляют на обработку. его никель восстановился. Затем раствор дополнительно восстанавливают серной кислотой и добавляют порошок металлического кобальта, чтобы способствовать зародышеобразованию осадителей ( затравке ). При добавлении газообразного водорода до насыщения выделяется порошок кобальта с чистотой примерно 99,6%.

Извлечение из медно-кобальтовых оксидных концентратов

Руда измельчается , а богатые кобальтом оксиды отделяются пенной флотацией . Кобальтсодержащий концентрат затем смешивают с известью и углем , а затем плавят в восстановительной атмосфере . Железо и более легкие примеси всплывают на поверхность в виде твердого шлака или выделяются из расплава в виде газа. Оставшаяся жидкость состоит из более тяжелого медного расплава, содержащего примерно 5% кобальта, который перерабатывается для получения меди, и более легкого шлака , содержащего примерно 40% кобальта, который дополнительно очищается гидрометаллургической и электролитической обработкой. Концентрацию оксида кобальта (Co ₃ O ₄ ) можно также снизить с помощью алюминотермической реакции или с помощью углерода в доменной печи . ^{[ 1 ]}

Извлечение из латеритовых руд

Никель-кобальтовые латеритные руды можно обрабатывать либо гидрометаллургическими процессами, либо пирометаллургическими процессами, такими как выплавка штейна или ферроникеля , которые требуют плавления всей руды и отделения металлов от остаточных компонентов руды. В гидрометаллургическом процессе латеритной руды могут использоваться растворы серной кислоты или аммиачного выщелачивания. ^{[ 2 ]}

Извлечение из арсенидных руд

Мышьяксодержащие концентраты обжигают в псевдоожиженном слое для удаления от 60% до 70% мышьяка, присутствующего в виде оксида мышьяка (As ₂ O ₅ ). Обожженные руды можно обрабатывать соляной кислотой и хлором или серной кислотой с получением выщелачивающего раствора, который можно очистить гидрометаллургическими методами и из которого можно извлечь кобальт путем электрорафинирования или осаждения карбонатов . ^{[ 3 ]} Если используется соляная кислота, то кобальт можно экстрагировать с помощью аламина 336 в мета - ксилоле . ^{[ 4 ]} Кобальт можно извлечь также с помощью диалкилфосфиновой кислоты . Когда карбонат кобальта (CoCO ₃ ) нагревается (прокаливается) выше 400 °C, он разлагается на диоксид углерода (CO ₂ ) и оксид кобальта (II) (CoO) и может быть очищен в виде оксидного концентрата (см. выше).

Электрорафинирование

При очистке электролизом обычно используется водный раствор сульфата при температуре от 50 до 70 °C со свинцовым анодом (продукты коррозии которого не загрязняют раствор электролита оксигидроксида кобальта (CoOOH)) и катодом из нержавеющей стали , который позволяет легкое удаление осажденного кобальта. ^{[ 5 ]} Электрорафинирование в хлоридной или сульфатной среде при -0,3 В дает катодное покрытие, состоящее из 99,98% кобальта.

См. также

Примечания

^ Холлеман, А.Ф., Виберг, Э., Виберг, Н. (2007). «Кобальт» (на немецком языке). Учебник неорганической химии, 102-е изд. де Грюйтера. стр. 1146–1152. ISBN 978-3-11-017770-1 .
^ Джозеф Р. Дэвис (2000). Справочник по специальности АСМ: никель, кобальт и их сплавы . АСМ Интернешнл. п. 346. ИСБН 0-87170-685-7 .
^ Джозеф Р. Дэвис (2000). Справочник по специальности АСМ: никель, кобальт и их сплавы . АСМ Интернешнл. п. 347. ИСБН 0-87170-685-7 .
^ М. Филиз, Н. А. Саяр и А. А. Саяр, Гидрометаллургия , 2006, 81 , 167-173.
^ Р. Р. Москалык, А. М. Альфантази, Обзор современной практики извлечения кобальта, полезных ископаемых и металлургической переработки, том 17, 4, 2000, стр. 205–216.

[1] Холлеман, А.Ф., Виберг, Э., Виберг, Н. (2007). «Кобальт» (на немецком языке). Учебник неорганической химии, 102-е изд. де Грюйтера. стр. 1146–1152. ISBN 978-3-11-017770-1 .

[2] Джозеф Р. Дэвис (2000). Справочник по специальности АСМ: никель, кобальт и их сплавы . АСМ Интернешнл. п. 346. ИСБН 0-87170-685-7 .

[3] Джозеф Р. Дэвис (2000). Справочник по специальности АСМ: никель, кобальт и их сплавы . АСМ Интернешнл. п. 347. ИСБН 0-87170-685-7 .

[4] М. Филиз, Н. А. Саяр и А. А. Саяр, Гидрометаллургия , 2006, 81 , 167-173.

[5] Р. Р. Москалык, А. М. Альфантази, Обзор современной практики извлечения кобальта, полезных ископаемых и металлургической переработки, том 17, 4, 2000, стр. 205–216.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]