钴土矿

冶金名词

钴土矿是指蕴藏在地层中、含钴量较大的矿，在云南分布较广。钴土矿的主要化学成分为（%）：Co0.3~0.5，Fe4.9~36.2,MnO216.8~20.0，Ni0.2~0.3，Cu0.25~0.5，A12O35~11.2，SiO222~50.2，CaO0.13~0.6，砷及其它稀有元素微量。

简介

钴土矿是指蕴藏在地层中、含钴量较大的矿，在云南分布较广。钴土矿的主要化学成分为（%）：Co0.3~0.5，Fe4.9~36.2,MnO216.8~20.0，Ni0.2~0.3，Cu0.25~0.5，A12O35~11.2，SiO222~50.2，CaO0.13~0.6，砷及其它稀有元素微量。钴是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属，其具有高熔点和良好的稳定性。利用钴土矿精炼的钴是制造耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，广泛用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。

钴土矿矿石由黑色或蓝黑色，具有胶状结构、结核状或同心圆状构造的含钴、镍、铜的偏锰酸矿、锂硬锰矿（为主）、钾硬锰矿和褐铁矿组成，呈片状、葡萄状、球状或珊瑚状，粒度一般为5～30mm。

古代对钴土矿的利用

根据化学分析得知，景德镇明代早期的民窑青花，其锰钴比和铁钴比都比较高，与未经精炼的钴土矿接近。大约从明代中期起，民窑青花和官窑青花的锰钴比和铁钴比都有明显降低，与精炼过的钴土矿接近，说明景德镇最迟从明代中期起已开始采用精炼的钴土矿作为青料。钴土矿经过精炼以后，其钴含量明显提高而锰含量则明显降低，青花的色调更加青绿。

全湿法处理钴土矿和钴硫精矿

一种全湿法处理钴土矿和钴硫精矿的方法，其特征是首先用硫铁矿作还原剂浸出钴土矿中有价元素Co、Ni、Mn、Cu；然后用软锰矿作氧化剂浸出钴硫精矿中有价元素o、Ni、Mn、Cu；矿粉混合比例是：钴土矿∶硫铁矿=1：0.4~0.5；钴硫精矿∶软锰矿=1：1.8~2.0；两者浸出条件温度均为80℃，pH值控制2.0~2.5，浸出时间3至4小时。钴土矿体呈似层状或上、下部矿体组成的复合层状，赋存在晚第三纪—上新世至第四纪更新世喷发的（超基性）玻基辉橄岩和（基性）橄榄玄武岩为母岩的风化红土层中，常与铝土矿共生，属风化淋滤残积、坡积成因类型。

矿床由10个钴土矿体组成。矿体形态不规则，在平面上受地形和风化壳控制明显，在剖面上呈薄层状或由红土层相隔的复合层状，倾向与山坡方向基本一致，倾角3°～12°，矿层上部常有1m左右（最厚5m）的红土覆盖，局部出露地表，矿层厚度一般在山脊和坡脚较薄，山脚较厚。钴平均品位1.63%。

用钴土矿生产氧化钴

用钴土矿生产氧化钴的工艺，包括还原熔炼、焙烧、浸出、净化除杂、沉钴、焙解，简介如下：

（一）鼓风炉还原熔炼

钴土矿在水套鼓风炉进行还原熔炼过程中，各种金属按铜、镍、钴、铁的顺序依次还原，产出钴铁合金。为了减少钴的损失，炉渣酸度CaO：SiO2=0.7~0.8：1，产出低熔点渣，避免生成比重大的FeO·SiO2型炉渣。炉渣含钴一般控制在0.01%以下。并要求铁基本还原，硅尽量少还原。

熔炼产出的钴铁进行水淬，水淬时用压缩空气搅拌，使水淬后的钴铁呈多孔状，粒度在10毫米以下，以便于下一步处理。产出的钴铁成分一般为（%）：Co5.5~12，Fe65~80，Mn0.8~10，Cu1~2，Ni1~3等。鼓风炉采取连续放渣，间断出钴铁，熔炼富集比一般为1：15~20，钴回收率在80%以上。

（二）焙烧

还原熔炼产出的钴铁送氧化炉进行氧化焙烧，其目的是：

1.改变钴铁的金相结构；

2.使钴铁表面氧化，断口失去金属光泽。焙烧时炉温控制在750~850”C，焙烧时间延续5~8小时。

（三）硫酸漫出

焙烧好的钴铁在陶瓷滚筒浸出器中，用硫酸进行浸出。浸出开始酸度为5~6N，温度80~90℃。浸出至浸出液中的硫酸盐接近饱和为止，其酸度为0.1~0.2N。浸出液成分（克/升）：Co8~15，Fe80~110，Mn0.8~5，Ni0.6~5，铜微量。

浸出渣进行硝化处理，用硝酸、硫酸混合液进行再浸出，控制固液比=1：5，酸度由1.5N~0.1N。硝化处理产出的铜钴渣含铜8~15%、钴0.8~5.0%。可做为回收铜的原料。滚筒浸出钴的浸出率在98.5%以上。

（四）净化除杂

浸出后的硫酸盐溶液中，主要杂质是铁，而绝大部分铁系呈Fe++存在，故采用氧化中和法除铁。氧化剂是采用氯酸钠，再加纯碱中和至pH=3.5~4，生成黄色碱式硫酸铁沉淀，在除铁的同时，微量砷也一同被除掉。除杂时溶液温度控制在90℃左右，时间5~·6小时，要求除铁后液的钴铁比等于2000：1。除杂过程钴的损失约为1.5~4%。

（五）沉钴

除杂后的合格钴液，加亚硝酸钠和氯化钾在管道中进行沉钴，反应过程放出的气体，送吸收塔回收亚硝酸钠众所得亚硝酸钴钾进行洗涤和脱水。钴的沉淀回收率95~98%，沉钴后的母液含Ni0.5~5（克/升）、Co0.03~0.2（克/升），待下一步进行综合回收。

（六）焙解

亚硝酸钴钾在铁锅中加纯碱进行分解，焙解温度为200~300℃，时间2~3小时，使物料由黄色变成黑色浆状为止。焙解后的氧化钴再行洗涤、脱水、烘干粉碎，即得成品氧化钴。

整个工艺过程钴的总回收率55.8~72.2%。

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