钴矿石的作用是什么,氧化铜

钴具有耐腐蚀、熔点高、强磁性等优良性能，是各种特殊钢、耐热合金、抗腐蚀合金、磁性合金、硬质合金生产的重要原料，广泛用于航空、航天、机械制造、电气仪表等领域，因此，钴被誉为战略物资。

目前钴的生产基本上都是以钴土矿、钴硫精矿、硫化铜镍矿渣、砷钴矿等为原料。 现已探明的钴矿资源平均品位仅为0.02%，而且在生产过程中回收率低、工艺复杂、生产成本较高。

一、矿石性质 试验所用钴矿石为非洲刚果氧化型水钴矿，呈灰黑色，密度2.780t/m3，化学分析结果见表1。 水钴矿属成分复杂的氧化物和氢氧化物，其杂质成分和结晶程度互不相同，X射线衍射结果表明可能是三价和二价的单水化合物变种，具有不稳定成分，如水钴铜矿（2Co2O3·CuO·6H2O），铜水钴矿（2Co2O3·CuO·3H2O）等。 表1 水钴矿化学分析结果 % 二、仪器、试剂及工艺流程 试验所用仪器有KS－Ⅱ康氏振荡器，78HW－1恒温磁力搅拌器，LD2001电子秤，JJ－2型增力电动搅拌器，2XZ－0.5旋片真空泵，F97－A矿石粉碎机，分液漏斗。 试验所用试剂有工业级硫代硫酸钠、碳酸钠、氯酸钠、P204、P507、硫酸、化学纯氟化钠，草酸铵，分析纯氨水。 图1 从氧化钴矿石中提取钴的工艺流程 三、结果与讨论 （一）浸出 钴的低价氧化物易在稀硫酸溶液中溶解，生成可溶性CoSO4，而高价氧化物必须在浓硫酸中才溶解。 1、一段浸出 将水钴矿磨细，浆化，用1mol/L H2SO4溶液浸出，主要考察矿石粒度、浸出时间、浸出温度对钴浸出率的影响，试验结果见表2～4。

表2 矿石粒度对钴浸出率的影响 矿石粒度－200目，浸出时间12h。 从表2～4可以看出，矿石粒度越细，浸出温度越高，保温时间越长，钴浸出率越高。 综合考虑，一段浸出以矿石粒度200目以下、保温时间12h、温度90℃为宜。 2、二段浸出 取一段浸出渣，按液固体积质量比21调浆，用4mol/L H2SO4溶液按液固体积质量比41搅拌浸出，温度95℃以上，保温一定时间，考察矿石粒度、保温时间对钴浸出率的影响。 可以看出，矿石粒度减小、保温时间延长，钴浸出率提高。 综合考虑，矿石粒度以200目以下、保温时间24h为宜。 表5 矿石粒度对钴浸出率的影响 （二）浸出液的净化 用硫酸通过二段浸出，矿石中大部分钴都进入溶液，同时其他共存元素也进入溶液。 杂质元素的存在回收钴或钴化合物有很大影响，需预先去除。

表7 浸出液成分阶段 g/L （三）除铁 采用黄钠铁矾法除铁。 黄钠铁矾Na2Fe6（SO4）4（OH）12为淡黄色晶体，是一种过滤性能、洗涤性能都良好的盐基性硫酸盐。 除铁总反应式为：3Fe2（SO4）3＋6H2O＋5Na2CO3=Na2Fe6（SO4）4 （OH）12↓＋5Na2SO4＋6CO2 取上述浸出液1000mL，调pH进行试验，结果见表8。 可以看出，终点pH对铁矾的形成有很大的影响。 pH在4.0～4.5范围内，铁去除完全，溶液中钴/铁质量浓度比达到18600。 表8 溶液pH对Fe沉淀的影响 （四）除Ca2＋、Mg2＋、Cu2＋ 利用Ca2＋、Mg2＋的氟化物溶解度低的特点，控制溶液pH，使Ca2＋、Mg2＋分别形成CaFe2、MgFe2沉淀。

Na2S2O3与Cu2＋反应形成CuS沉淀，Co2＋则留在溶液中，从而实现Ca2＋、Mg2＋、Cu2＋与Co2＋、Ni2＋的分离。

氧化钴矿石

反应方程式如下：MgSO4＋2NaF=MgFe2↓＋Na2SO4，CaSO4＋2NaF=CaF2↓＋Na2SO4，2CuSO4＋2Na2S2O3＋2H2O=Cu2S＋S＋2Na2SO4＋2H2SO4。 对去除了铁的溶液，在一定温度下，先后加入一定量NaF和Na2S2O3，考察NaF对Ca2＋、Mg2＋杂质去除的影响及Na2S2O3对Cu2＋去除的影响。 可以看出，在一定温度下，控制NaF和Na2S2O3用量，可以将浸出液中的Ca2＋、Mg2＋及Cu2＋去除。 表9 NaF加入量对Ca2＋、Mg2＋去除的影响 溶液调pH后，加入Na2S2O3，在一定温度下保温30min。

是什么

（五）P204萃取深度除杂质 以化学法除杂后的溶液中还含有少量杂质（表11），还须进行深度净化。 控制溶液pH、流量等，通过串级萃取可以使杂质进一步去除。

由串级萃取理论计算萃取段为8级，洗涤段为7级。 表11 化学除杂后溶液成分 g/L （六）P507萃取分离钴、镍 去除杂质后的萃余液（组成见表12）进行钴镍分离。

控制pH、流量、萃取级数进行萃取，萃余液中ρ（Ni2＋）=0.056g/L，ρ（Co2＋）=0.154g/L；有机相中ρ（Ni2＋）＜0.001g/L，ρ（Co2＋）=0.154g/L。 从有机相中6级反萃取钴，洗涤液为2.5mol/L HCl，控制流量比为：V（有机相）V（洗涤液）=61。 二价钴的草酸盐通常为桃红色，难溶于水，微溶于酸，在空气中加热即变成无水盐。 洗涤后的草酸钴在箱式炉中进行烘干，炉温90～110℃，控制草酸钴颜色为桃红色，水分小于0.65%。 所得草酸钴产品松装密度为0.29g/cm3，化学成分见表14。

是什么

表14 草酸钴产品的化学成分阶段 % 四、结论 （一）氧化钴型水钴通过硫酸两段浸出，浸出液中Co2＋质量浓度达15～20g/L，钴浸出率达99%。 （二）采用化学法去除溶液中的Fe、Ca、Mg、Cu杂质，可以控制杂质含量达到要求。 （三）对化学除杂后的浸出液，采用204串级萃取进一步除杂，P507萃取分离钴、镍，可得到合格的CoCl2溶液。